Биоциды: определение, классификация и применение.

Введение

Химическое вещество или микроорганизм, используемый для борьбы с вредным организмом. Класс органических молекул, содержащих дисахаридную функциональную группу.

Биоцид определяется в европейском законодательстве как химическое вещество или микроорганизм, предназначенный для уничтожения, предотвращения появления, обезвреживания или оказания контролирующего воздействия на любой вредный организм. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) использует несколько иное определение биоцидов как «разнообразную группу ядовитых веществ, включая консерванты, инсектициды, дезинфицирующие средства и пестициды, используемые для борьбы с организмами, вредными для здоровья человека или животных, или наносящими ущерб природным или произведенным продуктам». При сравнении эти два определения в целом подразумевают одно и то же, хотя определение EPA США включает средства защиты растений и некоторые ветеринарные лекарственные средства. Термины «биоциды» и «пестициды» часто используются как взаимозаменяемые и нередко путаются с «продуктами защиты растений». Для уточнения следует отметить, что пестициды включают в себя как биоциды, так и продукты защиты растений, при этом первые предназначены для целей, не связанных с пищевыми продуктами и кормами, а вторые – для пищевых продуктов и кормов. При обсуждении биоцидов необходимо различать биоцидное действующее вещество и биоцидный продукт. Биоцидные действующие вещества в основном являются химическими соединениями, но также могут быть микроорганизмами (например, бактериями). Биоцидные продукты содержат одно или несколько биоцидных действующих веществ и могут содержать другие неактивные со-формуляторы, обеспечивающие эффективность, а также желаемый pH, вязкость, цвет, запах и т. д. конечного продукта. Биоцидные продукты доступны на рынке для использования профессиональными и/или непрофессиональными потребителями. Хотя большинство биоцидных действующих веществ обладают относительно высокой токсичностью, существуют также примеры веществ с низкой токсичностью, которые проявляют свою биоцидную активность только при определенных специфических условиях, например, в замкнутых системах. В таких случаях биоцидный продукт представляет собой комбинацию действующего вещества и устройства, обеспечивающего предполагаемую биоцидную активность, например, удушение грызунов в ловушке замкнутого типа. Другой пример биоцидных продуктов, доступных потребителям, – это продукты, пропитанные биоцидами (также называемые обработанными изделиями), такие как одежда и браслеты, пропитанные инсектицидами, носки, пропитанные антибактериальными веществами и т. д. Биоциды широко используются в медицине, сельском хозяйстве, лесном хозяйстве и промышленности. Биоцидные вещества и продукты также используются в качестве противообрастающих агентов или дезинфицирующих средств в других ситуациях: например, хлор используется в качестве биоцида кратковременного действия при очистке промышленных вод, но в качестве дезинфицирующего средства в бассейнах. Многие биоциды являются синтетическими, но существуют также природные биоциды, классифицируемые как природные биоциды, полученные, например, из бактерий и растений. Биоцид может быть: Пестицидом: это включает фунгициды, гербициды, инсектициды, альгициды, моллюскициды, акарициды, писциды, грызунициды и слизициды. Антимикробным средством: это включает гермициды, антибиотики, антибактериальные препараты, противовирусные препараты, противогрибковые препараты, антипротозойные препараты и антипаразитарные препараты. См. также спермицид.

A biocide is defined in the European legislation as a chemical substance or microorganism intended to destroy, deter, render harmless, or exert a controlling effect on any harmful organism. The US Environmental Protection Agency (EPA) uses a slightly different definition for biocides as "a diverse group of poisonous substances including preservatives, insecticides, disinfectants, and pesticides used for the control of organisms that are harmful to human or animal health or that cause damage to natural or manufactured products". When compared, the two definitions roughly imply the same, although the US EPA definition includes plant protection products and some veterinary medicines. The terms "biocides" and "pesticides" are regularly interchanged, and often confused with "plant protection products". To clarify this, pesticides include both biocides and plant protection products, where the former refers to substances for non food and feed purposes and the latter refers to substances for food and feed purposes. When discussing biocides a distinction should be made between the biocidal active substance and the biocidal product. The biocidal active substances are mostly chemical compounds, but can also be microorganisms (e. g. bacteria). Biocidal products contain one or more biocidal active substances and may contain other non active co formulants that ensure the effectiveness as well as the desired pH, viscosity, colour, odour, etc. of the final product. Biocidal products are available on the market for use by professional and/or non professional consumers. Although most of the biocidal active substances have a relative high toxicity, there are also examples of active substances with low toxicity, such as , which exhibit their biocidal activity only under certain specific conditions such as in closed systems. In such cases, the biocidal product is the combination of the active substance and the device that ensures the intended biocidal activity, i. e. suffocation of rodents by in a closed system trap. Another example of biocidal products available to consumers are products impregnated with biocides (also called treated articles), such as clothes and wristbands impregnated with insecticides, socks impregnated with antibacterial substances etc. Biocides are commonly used in medicine, agriculture, forestry, and industry. Biocidal substances and products are also employed as anti fouling agents or disinfectants under other circumstances: chlorine, for example, is used as a short life biocide in industrial water treatment but as a disinfectant in swimming pools. Many biocides are synthetic, but there are naturally occurring biocides classified as natural biocides, derived from, e. g., bacteria and plants. A biocide can be:
A pesticide: this includes fungicides, herbicides, insecticides, algicides, molluscicides, miticides, piscicides, rodenticides, and slimicides. An antimicrobial: this includes germicides, antibiotics, antibacterials, antivirals, antifungals, antiprotozoals, and antiparasitics. See also spermicide.

Применение

В Европе биоцидные продукты подразделяются на различные типы продуктов (ТП) в зависимости от их назначения. Эти типы продуктов, в общей сложности 22 согласно BPR, сгруппированы в четыре основные группы, а именно дезинфицирующие средства, консерванты, средства борьбы с вредителями и другие биоцидные продукты. Например, основная группа "дезинфицирующие средства" включает продукты для гигиены человека (PT 1) и ветеринарной гигиены (PT 3), основная группа "консерванты" – консерванты для древесины (PT 8), основная группа "средства борьбы с вредителями" – родентициды (PT 14) и репелленты и аттрактанты (PT 19), а основная группа "прочие биоцидные продукты" – антиобрастающие продукты (PT 21). Следует отметить, что одно и то же активное вещество может использоваться в нескольких типах продуктов, например, сульфурилфторид, который одобрен для использования в качестве консерванта для древесины (PT 8) и инсектицида (PT 18). Биоциды могут добавляться в другие материалы (обычно жидкости) для защиты от биологического заражения и роста. Например, некоторые типы четвертичных аммониевых соединений (кват) добавляются в воду бассейнов или промышленные системы водоснабжения в качестве альгицида, защищая воду от заражения и роста водорослей. Хранение и использование ядовитого хлора для очистки воды часто непрактично, поэтому применяются альтернативные методы добавления хлора. К ним относятся растворы гипохлорита, которые постепенно высвобождают хлор в воду, и соединения, такие как дихлоризоцианурат натрия (дигидрат или безводный), иногда называемый "дихлор", и трихлоризоциануровая кислота, иногда называемая "трихлор". Эти соединения стабильны в твердом виде и могут использоваться в виде порошка, гранул или таблеток. При добавлении небольшого количества в воду бассейнов или промышленные системы водоснабжения атомы хлора гидролизуются, отщепляясь от остальной части молекулы и образуя гипохлористую кислоту (HOCl), которая действует как общий биоцид, уничтожая микробы, микроорганизмы, водоросли и т.д. Галогенированные гидантоины также используются в качестве биоцидов.

Опасности и экологические риски

Поскольку биоциды предназначены для уничтожения живых организмов, многие биоцидные продукты представляют значительный риск для здоровья и благополучия человека. Необходимо проявлять большую осторожность при обращении с биоцидами и использовать соответствующую защитную одежду и оборудование. Использование биоцидов также может оказывать серьезное негативное воздействие на окружающую среду. Противообрастающие краски, особенно те, которые содержат органические соединения олова, такие как TBT, показали себя как оказывающие серьезное и длительное воздействие на морские экосистемы, и такие материалы теперь запрещены во многих странах для коммерческих и рекреационных судов (хотя иногда они все еще используются для военных кораблей). Утилизация использованных или нежелательных биоцидов должна осуществляться с осторожностью, чтобы избежать серьезного и потенциально долговременного ущерба окружающей среде.

Законодательство

Регулирующая база ЕС для биоцидов на протяжении многих лет определялась Директивой 98/8/ЕС, также известной как Директива о биоцидных продуктах (ДБП). ДБП была отменена Регламентом о биоцидных продуктах 528/2012 (далее – РБП), который вступил в силу 17 июля 2012 года, а применение началось 1 сентября 2013 года. Для содействия внедрению РБП и обеспечения единого понимания его требований были разработаны несколько технических руководств (ТР). В соответствии с законодательством ЕС, для вывода биоцидных продуктов на рынок или их сохранения на рынке требуется авторизация. Компетентные органы государств-членов ЕС несут ответственность за оценку и утверждение действующих веществ, содержащихся в биоцидах. РБП основывается на некоторых принципах, ранее установленных Регламентом REACH (регистрация, оценка, авторизация и ограничение химических веществ), а координация процесса оценки рисков как для REACH, так и для РБП возложена на Европейское агентство по химическим веществам (ECHA), которое обеспечивает гармонизацию и интеграцию методологий характеристики рисков между этими двумя регламентами. Законодательство о биоцидах делает акцент на приведении Регламента в соответствие с правилами и требованиями Всемирной торговой организации (ВТО) и Глобально гармонизированной системы классификации и маркировки химических веществ (ГГС), а также с программой ОЭСР по методам испытаний. Обмен информацией требует использования гармонизированных шаблонов ОЭСР, реализованных в IUCLID – Международной унифицированной системе химической информации (см. веб-сайты ECHA и ОЭСР). Многие биоциды в США регулируются Федеральным законом о пестицидах (FIFRA) и его последующими поправками, хотя некоторые подпадают под действие Федерального закона о пищевых продуктах, лекарствах и косметике, который включает в себя средства защиты растений (см. веб-сайты ниже). В Европе средства защиты растений выводятся на рынок в соответствии с другой нормативной базой, находящейся в ведении Европейского управления по безопасности продуктов питания (EFSA).

Оценка риска

В связи со своими неотъемлемыми свойствами и схемами применения, биоциды, такие как родентициды или инсектициды, могут оказывать неблагоприятное воздействие на человека, животных и окружающую среду и, следовательно, должны использоваться с предельной осторожностью. Например, антикоагулянты, используемые для борьбы с грызунами, вызывали токсичность у нецелевых видов, таких как хищные птицы, из-за их длительного периода полувыведения после попадания в организм целевых видов (т.е. крыс и мышей) и высокой токсичности для нецелевых видов. Пиретроиды, используемые в качестве инсектицидов, показали способность вызывать нежелательные эффекты в окружающей среде из-за их неспецифического токсического действия, а также оказывать токсическое воздействие на нецелевые водные организмы. Ввиду потенциальных неблагоприятных последствий и для обеспечения гармонизированной оценки и управления рисками была создана нормативно-правовая база ЕС для биоцидов с целью обеспечения высокого уровня защиты здоровья человека и животных, а также окружающей среды. В связи с этим требуется проведение оценки риска биоцидных продуктов перед их выводом на рынок. Центральным элементом оценки риска биоцидных продуктов являются инструкции по применению, определяющие дозировку, метод применения и количество обработок, а следовательно, и воздействие биоцидного вещества на человека и окружающую среду. Люди могут подвергаться воздействию биоцидных продуктов различными способами как в профессиональной, так и в бытовой среде. Многие биоцидные продукты предназначены исключительно для промышленных секторов или профессионального использования, в то время как другие биоцидные продукты обычно доступны для частного использования непрофессиональными пользователями. Кроме того, возможно косвенное воздействие на лиц, не использующих биоцидные продукты (т.е. широкую общественность) через окружающую среду, например, через питьевую воду, пищевую цепь, а также через атмосферное и бытовое воздействие. Особое внимание следует уделять воздействию на уязвимые группы населения, такие как пожилые люди, беременные женщины и дети. Домашние животные и другие животные, содержащиеся в домашних условиях, также могут подвергаться косвенному воздействию после применения биоцидных продуктов. Кроме того, воздействие биоцидов может варьироваться в зависимости от пути (ингаляционный, кожный, пероральный) и способа (пища, питьевая вода, жилые помещения, профессиональная деятельность) воздействия, уровня, частоты и продолжительности. Окружающая среда может подвергаться прямому воздействию в результате использования биоцидов на открытом воздухе или в результате использования в помещении с последующим попаданием в канализационную систему, например, после влажной уборки помещения, в котором использовался биоцид. После этого биоцидное вещество может пройти через очистные сооружения сточных вод (ОСС) и, в зависимости от его физико-химических свойств, перейти в осадок сточных вод, который, в свою очередь, может использоваться для улучшения почвы, тем самым высвобождая вещество в почвенный отсек. В качестве альтернативы вещество может оставаться в водной фазе на ОСС и впоследствии попадать в водный отсек, такой как поверхностные воды и т.д. Оценка риска для окружающей среды направлена на защиту компонентов окружающей среды (воздух, вода и почва) путем проведения оценки опасности для ключевых видов, представляющих пищевую цепь в пределах конкретного отсека. Особую озабоченность представляет хорошо функционирующая ОСС, которая является важным элементом во многих процессах удаления. Широкий спектр применения биоцидов приводит к сложным сценариям воздействия, которые должны отражать предполагаемое использование и возможные пути разложения для проведения точной оценки риска для окружающей среды. К другим областям, вызывающим озабоченность, относятся нарушение эндокринной системы, свойства PBT, вторичное отравление и токсичность смеси. Биоцидные продукты часто состоят из смеси одного или нескольких активных веществ вместе с со-формуляторами, такими как стабилизаторы, консерванты и красители. Поскольку эти вещества могут действовать совместно, создавая эффект комбинации, оценка риска каждого из этих веществ по отдельности может недооценивать реальный риск от продукта в целом. Существует несколько подходов для прогнозирования эффекта смеси на основе известных токсичностей и концентраций отдельных компонентов. Подходы к оценке токсичности смеси в регулирующих целях обычно предполагают аддитивные эффекты; это означает, что каждое вещество в смеси предположительно вносит вклад в эффект смеси пропорционально его концентрации и эффективности. В строгом смысле предполагается, что все вещества действуют по одному и тому же механизму или пути действия. По сравнению с другими доступными предположениями, эта модель аддитивного суммирования концентраций (или модель аддитивного суммирования доз) может использоваться с общедоступными (эко)токсикологическими данными и данными об эффектах, а также с оценками, например, LC50, EC50, PNEC, AEL. Кроме того, предположения об аддитивных эффектах от любой данной смеси обычно считаются более осторожным подходом по сравнению с другими доступными прогностическими концепциями. Потенциальное возникновение синергетических эффектов представляет собой особый случай и может возникать, например, когда одно вещество увеличивает токсичность другого, например, если вещество А ингибирует детоксикацию вещества Б. В настоящее время прогностические подходы не учитывают это явление. Недостаток знаний о механизмах действия веществ, а также обстоятельствах, при которых такие эффекты могут возникать (например, состав смеси, концентрация воздействия, виды и конечные точки), часто затрудняют прогностические подходы. Показания того, что синергетические эффекты могут возникать в продукте, потребуют либо более осторожного подхода, либо тестирования продукта.

Due to their intrinsic properties and patterns of use, biocides, such as rodenticides or insecticides, can cause adverse effects in humans, animals and the environment and should therefore be used with the utmost care. For example, the anticoagulants used for rodent control have caused toxicity in non target species, such as predatory birds, due to their long half life after ingestion by target species (i. e. rats and mice) and high toxicity to non target species. Pyrethroids used as insecticides have been shown to cause unwanted effects in the environment, due to their unspecific toxic action, also causing toxic effects in non target aquatic organisms. In light of potential adverse effects, and to ensure a harmonised risk assessment and management, the EU regulatory framework for biocides has been established with the objective of ensuring a high level of protection of human and animal health and the environment. To this aim, it is required that risk assessment of biocidal products is carried out before they can be placed on the market. A central element in the risk assessment of the biocidal products are the utilization instructions that defines the dosage, application method and number of applications and thus the exposure of humans and the environment to the biocidal substance. Humans may be exposed to biocidal products in different ways in both occupational and domestic settings. Many biocidal products are intended for industrial sectors or professional uses only, whereas other biocidal products are commonly available for private use by non professional users. In addition, potential exposure of non users of biocidal products (i. e. the general public) may occur indirectly via the environment, for example through drinking water, the food chain, as well as through atmospheric and residential exposure. Particular attention should be paid to the exposure of vulnerable sub populations, such as the elderly, pregnant women, and children. Also pets and other domestic animals can be exposed indirectly following the application of biocidal products. Furthermore, exposure to biocides may vary in terms of route (inhalation, dermal contact, and ingestion) and pathway (food, drinking water, residential, occupational) of exposure, level, frequency and duration. The environment can be exposed directly due to the outdoor use of biocides or as the result of indoor use followed by release to the sewage system after e. g. wet cleaning of a room in which a biocide is used. Upon this release a biocidal substance can pass a sewage treatment plant (STP) and, based on its physical chemical properties, partition to sewage sludge, which in turn can be used for soil amendments thereby releasing the substance into the soil compartment. Alternatively, the substance can remain in the water phase in the STP and subsequently end up in the water compartment such as surface water etc. Risk assessment for the environment focuses on protecting the environmental compartments (air, water and soil) by performing hazard assessments on key species, which represent the food chain within the specific compartment. Of special concern is a well functioning STP, which is elemental in many removal processes. The large variety in biocidal applications leads to complicated exposure scenarios that need to reflect the intended use and possible degradation pathways, in order to perform an accurate risk assessment for the environment. Further areas of concern are endocrine disruption, PBT properties, secondary poisoning, and mixture toxicity. Biocidal products are often composed of mixtures of one or more active substances together with co formulants such as stabilisers, preservatives and colouring agents. Since these substances may act together to produce a combination effect, an assessment of the risk from each of these substances alone may underestimate the real risk from the product as a whole. Several concepts are available for predicting the effect of a mixture on the basis of known toxicities and concentrations of the single components. Approaches for mixture toxicity assessments for regulatory purposes typically advocate assumptions of additive effects;. This means that each substance in the mixture is assumed to contribute to a mixture effect in direct proportion to its concentration and potency. In a strict sense, the assumption is thereby that all substances act by the same mode or mechanism of action. Compared to other available assumptions, this concentration addition model (or dose addition model) can be used with commonly available (eco)toxicity data and effect data together with estimates of e. g. LC50, EC50, PNEC, AEL. Furthermore, assumptions of additive effects from any given mixture are generally considered as a more precautionary approach compared to other available predictive concepts. The potential occurrence of synergistic effects presents a special case, and may occur for example when one substance increases the toxicity of another, e. g. if substance A inhibits the detoxification of substance B. Currently, predictive approaches cannot account for this phenomenon. Gaps in our knowledge of the modes of action of substances as well as circumstances under which such effects may occur (e. g. mixture composition, exposure concentrations, species and endpoints) often hamper predictive approaches. Indications that synergistic effects might occur in a product will warrant either a more precautionary approach, or product testing. chemical

Как указано выше, оценка риска биоцидов в ЕС во многом зависит от разработки специальных документов сценариев выбросов (ESD) для каждого типа продукта, что необходимо для оценки его воздействия на человека и окружающую среду. Такие ESD предоставляют подробные сценарии для проведения первоначальной оценки воздействия в худшем случае и последующей корректировки. ESD разрабатываются в тесном сотрудничестве с Рабочей группой ОЭСР по биоцидам и Рабочей группой ОЭСР по оценке воздействия и находятся в открытом доступе на веб-сайтах, управляемых Совместным исследовательским центром и ОЭСР (см. ниже). После того, как ESD становятся доступными, они внедряются в Европейскую систему оценки веществ (EUSES), ИТ-инструмент, поддерживающий реализацию принципов оценки риска, изложенных в Техническом руководстве по оценке риска биоцидов (TGD). EUSES позволяет государственным органам, научно-исследовательским институтам и химическим компаниям проводить быструю и эффективную оценку общих рисков, связанных с веществами для человека и окружающей среды. После того, как активное вещество биоцида разрешено к включению в список одобренных активных веществ, его спецификации становятся эталонным источником этого активного вещества (так называемое «эталонное активное вещество»). Таким образом, когда появляется альтернативный источник этого активного вещества (например, от компании, не участвовавшей в Программе пересмотра активных веществ) или когда происходят изменения в месте производства и/или производственном процессе эталонного активного вещества, необходимо установить техническую эквивалентность между этими различными источниками в отношении химического состава и профиля опасности. Это необходимо для проверки того, что уровень опасности, представляемый активным веществом из вторичного источника, сопоставим с уровнем опасности, оцененным для исходного активного вещества. Само собой разумеется, что биоцидные продукты должны использоваться надлежащим и контролируемым образом. Количество используемого активного вещества должно быть сведено к минимуму, необходимому для достижения желаемого эффекта, тем самым снижая нагрузку на окружающую среду и связанные с этим потенциальные неблагоприятные последствия. Для определения условий применения и обеспечения того, чтобы продукт соответствовал своему предполагаемому назначению, оценка эффективности проводится как неотъемлемая часть оценки риска. В рамках оценки эффективности оцениваются целевые организмы, эффективные концентрации, включая любые пороговые значения или зависимость эффектов от концентрации...

As indicated above, the risk assessment of biocides in EU hinges for a large part by the development of specific emission scenario documents (ESDs) for each product type, which is essential for assessing its exposure of man and the environment. Such ESDs provide detailed scenarios to be used for an initial worse case exposure assessment and for subsequent refinements. ESDs are developed in close collaboration with the OECD Task Force on Biocides and the OECD Exposure Assessment Task Force and are publicly available from websites managed by the Joint Research Centre and OECD (see below). Once ESDs become available they are introduced in the European Union System for the Evaluation of Substances (EUSES), an IT tool supporting the implementation of the risk assessment principles set in the Technical Guidance Document for the Risk Assessment of Biocides (TGD). EUSES enables government authorities, research institutes and chemical companies to carry out rapid and efficient assessments of the general risks posed by substances to man and the environment. Once a biocidal active substance is allowed onto the list of approved active substances, its specifications become a reference source of that active substance (so called 'reference active substance'). Thus, when an alternative source of that active substance appears (e. g. from a company that have not participated in the Review Programme of active substances) or when a change appears in the manufacturing location and/or manufacturing process of a reference active substance, then a technical equivalence between these different sources needs to be established with regard to the chemical composition and hazard profile. This is to check if the level of hazard posed to health and environment by the active substance from the secondary source is comparable to the initial assessed active substance. It goes without saying that biocidal products must be used in an appropriate and controlled way. The amount utilized of an active substance should be minimized to that necessary to reach the desired effects thereby reducing the load on the environment and the linked potential adverse effects. In order to define the conditions of use and to ensure that the product fulfils its intended uses, efficacy assessments are carried out as an essential part of the risk assessment. Within the efficacy assessment the target organisms, the effective concentrations, including any thresholds or dependence of the effects on concentrations, the likely concentrations of the active substance used in the products, the mode of action, and the possible occurrence of resistance, cross resistance or tolerance is evaluated. A product cannot be authorized if the desired effect cannot be reached at a dose without posing unacceptable risks to human health or the environment. Appropriate management strategies needs to be taken to avoid the buildup of (cross)resistance. Last but not least, other fundamental elements are the instructions of use, the risk management measures and the risk communication, which is under responsibility of the EU member states. While biocides can have severe effects on human health and/or the environment, their benefits should not be overlooked. To provide some examples, without the above mentioned rodenticides, crops and food stocks might be seriously affected by rodent activity, or diseases like Leptospirosis might be spread more easily, since rodents can be a vector for diseases. It is difficult to imagine hospitals, food industry premises without using disinfectants or using untreated wood for telephone poles. Another example of benefit is the fuel saving of antifouling substances applied to ships to prevent the buildup of biofilm and subsequent fouling organisms on the hulls which increase the drag during navigation.