Карбофуран: Токсичный карбаматный пестицид

Введение

Токсический карбаматный пестицид

Карбофуран проявляет токсичность, обусловленную тем же механизмом, что и у печально известных нервно-паралитических веществ серии V, и представляет риск для здоровья человека. В Соединенных Штатах он классифицируется как чрезвычайно опасное вещество в соответствии с разделом 302 Закона США о планировании действий в чрезвычайных ситуациях и праве общества на информацию (42 U.S.C. 11002) и подлежит строгим требованиям к отчетности для предприятий, производящих, хранящих или использующих его в значительных количествах.

Использование

Карбофуран используется во всем мире для широкого спектра сельскохозяйственных культур. Он широко применяется в Азии, Австралии и Южной Америке. В Малайзии его обычно используют для защиты овощей, таких как баклажаны (бринджаль), где он зарегистрирован в качестве законного пестицида. Карбофуран действует через сок флоэмы против сосущих и проникающих вредителей, таких как зеленые листовертки, коричневые плантационные листовертки, стеблевые мотыльки и минеры початков. Использование карбофурана возросло в последние годы, поскольку он является одним из немногих инсектицидов, эффективных против соевой тли, ареал распространения которой с 2002 года расширился и охватил большинство регионов выращивания сои в Соединенных Штатах.

Химия

Техническое или химическое название карбофурана – 2,3-дигидро-2,2-диметил-7-бензофуранилметилкарбамат, а его номер CAS – 1563-66-2. Он производится в результате реакции метилизоцианата с 2,3-дигидро-2,2-диметил-7-гидроксибензофураном.

Токсичность

Карбофуран обладает одной из самых высоких острой токсичности для человека среди инсектицидов, широко используемых в сельском хозяйстве (только альдикарб и паратион более токсичны). 1 мл (1/4 чайной ложки) может быть смертельным для человека. Большая часть карбофурана вносится профессиональными обработчиками с использованием закрытых систем и инженерных средств контроля, что исключает воздействие при подготовке. Однако в развивающихся странах сообщалось о профессиональном воздействии карбофурана и последующей маркировке белков сыворотки крови карбофураном, что негативно сказывается на здоровье и благополучии человека. Поскольку его токсическое действие обусловлено ингибированием холинэстеразы, он считается нейротоксичным пестицидом. Недавнее исследование показало, что карбофуран является структурным аналогом нейрогормона мелатонина и может непосредственно связываться с MT2-рецептором мелатонина (Ki = 1,7 мкМ). Нарушение передачи сигналов мелатонина может нарушить циркадные ритмы и связано с повышенным риском развития диабета. Карбофуран высокотоксичен для позвоночных, при пероральной токсичности 8–14 мг/кг у крыс, и его обвиняли в гибели миллионов птиц ежегодно. Жидкая форма пестицида менее опасна для птиц, поскольку они реже проглатывают ее напрямую, но все же представляет значительную опасность. Карбофуран незаконно использовался для преднамеренного отравления диких животных не только в США, Канаде и Великобритании; среди отравленных животных были койоты, луни, беркуты и стервятники. Зафиксированы случаи вторичного смертельного отравления домашних и диких животных, особенно хищных птиц (белоголовых и беркутов), домашних собак, енотов, грифов и других падальщиков. В Кении фермеры используют карбофуран для уничтожения львов и других хищников. Незаконно ввезенный карбофуран используется при выращивании 90% незаконной марихуаны на государственных землях в Калифорнии. Эти незаконные плантации марихуаны, загрязненные карбофураном, по-видимому, являются основным источником марихуаны, потребляемой в штатах, где ее оборот не легализован. Карбофуран является эндокринным разрушителем и, вероятно, оказывает токсическое воздействие на репродуктивную систему и развитие организма. При низких уровнях воздействия карбофуран может вызывать временные изменения концентрации гормонов, которые, в свою очередь, могут привести к серьезным репродуктивным проблемам при повторном воздействии. При воздействии на организм в период внутриутробного развития или грудного вскармливания у крыс наблюдалось снижение подвижности и количества сперматозоидов, а также увеличение процента аномальных сперматозоидов при дозе 0,4 мг/кг. В одном исследовании воздействие сублетальных доз карбофурана на крыс снизило уровень тестостерона на 88%, в то время как уровни прогестерона, кортизола и эстрадиола значительно увеличились (на 1279%, 202% и 150% соответственно). В 2008 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) объявило о намерении запретить карбофуран. В декабре того же года FMC Corp., единственный американский производитель карбофурана, заявила, что добровольно запросила у EPA отмену всех, кроме шести ранее разрешенных способов применения этого химического вещества в качестве пестицида. В результате этого изменения использование карбофурана в Соединенных Штатах будет разрешено только для кукурузы, картофеля, тыквы, подсолнечника, саженцев сосны и шпината, выращиваемого на семена. Однако в мае 2009 года EPA отменила все допустимые остаточные количества в пищевых продуктах, что фактически равносильно запрету на его использование для всех культур, выращиваемых для потребления человеком. Кения рассматривает вопрос о запрете карбофурана, но в Кении его можно свободно приобрести без рецепта.

Carbofuran has one of the highest acute toxicities to humans of any insecticide widely used on field crops (only aldicarb and parathion are more toxic). 1 ml (1/4 teaspoon) can be fatal to humans. Most carbofuran is applied by commercial applicators using closed systems with engineered controls so there is no exposure to it in preparation. However, in developing countries, occupational exposure to carbofuran and resultant carbofuran serum protein labeling has been reported to impact human health and well being. Since its toxic effects are due to its activity as a cholinesterase inhibitor it is considered a neurotoxic pesticide. A recent study reports that carbofuran is a structural mimic of the neurohormone melatonin and could directly bind to MT2 melatonin receptor (Ki = 1.7 uM). Disruption of melatonin signaling could impact the circadian rhythm balance and is linked to elevated risk of developing diabetes. Carbofuran is highly toxic to vertebrates with an oral of 8–14 mg/kg in rats it was blamed for millions of bird deaths per year. The liquid version of the pesticide is less hazardous to birds since they are not as likely to ingest it directly, but it is still very hazardous. Carbofuran has been illegally used to intentionally poison wildlife not only in the US, Canada and Great Britain; poisoned wildlife have included coyotes, kites, golden eagles and buzzards. Secondary fatal poisoning of domestic and wild animals has been documented, specifically raptors (bald eagles and golden eagles), domestic dogs, raccoons, vultures and other scavengers. In Kenya, farmers are using carbofuran to kill lions and other predators. Illegally smuggled carbofuran is used on 90% of marijuana grown illegally on public land in California. These illegal, carbofuran contaminated California marijuana grows appear to be the source for the majority of marijuana consumed in states where marijuana hasn't been legalized. Carbofuran is an endocrine disruptor and a probable reproduction/development intoxicant. At low level exposures, carbofuran may cause transient alterations in the concentration of hormones. These alterations may consequently lead to serious reproductive problems following repeated exposure. When exposed in utero or during lactation, a decrease in sperm motility and sperm count along with an increase in percent abnormal sperm was observed in rats at 0.4 mg/kg dose level. In one study, the exposure of rats to sublethal amounts of carbofuran decreased testosterone by 88%, while the levels of progesterone, cortisol, and estradiol were significantly increased (1279%, 202%, and 150%, respectively). In 2008, the United States Environmental Protection Agency (EPA) announced that it intended to ban carbofuran. In December of that year, FMC Corp., the sole US manufacturer of carbofuran, announced that it had voluntarily requested that the EPA cancel all but six of the previously allowed uses of that chemical as a pesticide. With this change, carbofuran usage in the United States would be allowed only on corn, potatoes, pumpkins, sunflowers, pine seedlings and spinach grown for seed. However, in May 2009, the EPA canceled all food tolerances, an action which amounts to a de facto ban on its use on all crops grown for human consumption. Kenya is considering banning carbofuran, but it is legal to buy over the counter in Kenya.

Смерть львов в Кении

В 2009 году телевизионная новостная программа CBS "60 Minutes" опубликовала расследование, посвященное использованию кенийскими фермерами фурадана в качестве яда для убийства африканских львов. В репортаже утверждалось, что фурадан представляет серьезную угрозу будущему популяции львов в Африке. Компания FMC комментировала эту проблему в СМИ и на своих веб-сайтах, включая furadanfacts.com. Компания взаимодействовала с государственными служащими, неправительственными организациями и другими заинтересованными сторонами, чтобы попытаться решить проблему незаконного использования пестицидов для уничтожения диких животных. Компания предприняла шаги по прекращению продажи данного продукта и запустила программу обратного выкупа в Восточной Африке, когда стало ясно, что незаконное и преднамеренное злоупотребление химическими веществами в отношении дикой природы не может быть контролировано только образовательными программами или программами ответственного использования. Однако, несмотря на это, в 2018 году National Geographic заявил, что карбофуран "все еще широко доступен" в Кении.