Современные яды: Дозы, действие, последствия - Алан Колок

Так же как и в области безопасности пищевых продуктов и лекарств, поворотным моментом для экологического движения стала Вторая мировая война. Промышленная мобилизация в годы войны повлияла на производство не только лекарств, например пенициллина, но и на производство пестицидов, в частности ДДТ, о чем уже говорилось выше. По окончанию войны рост производства хлорорганических пестицидов продолжался практически бесконтрольно.

В начале 1960-х гг. морской биолог Рэйчел Карсон начала писать «Безмолвную весну», которая теперь считается книгой, давшей толчок экологическому движению. Карсон создавала ее в весьма неспокойной социальной и политической обстановке. В послевоенный период американцев все больше волновали проблемы радиации, рака и перспективы ядерной войны. Атомные бомбы, которые США сбросили на Японию, и неизбежные случаи рака, вызванные облучением, а также угроза войны с Советским Союзом оказали очень сильное влияние на психику американских граждан. Рэйчел Карсон это понимала, и в своей книге связала страх перед радиацией с проблемой чрезмерного использования пестицидов. Весьма примечательно, что в книге, посвященной химическому загрязнению, слово «радиация» появляется не менее 50 раз, а слово «рак» – более 110. «Безмолвная весна» обратилась к общественной тревоге, связанной с радиационным загрязнением, и направила ее на проблему повсеместного использования пестицидов.

Карсон обращает особое внимание на три хлорорганических вещества: ДДТ, альдрин и дильдрин. Эти пестициды являются представителями группы токсичных веществ, получивших название стойких органических загрязнителей, или СОЗ. СОЗ липофильны и устойчивы к биотрансформации; в природе они задерживаются в липидных средах, в первую очередь в органических водных отложениях или в самих организмах. Попав в организм, СОЗ обычно аккумулируются в жировой ткани, где могут сохраняться без изменений долгое время. Когда такой организм становится частью пищевой цепи и его съедает другое животное, происходит биоаккумуляция СОЗ. В результате в тканях крупных хищников, например орлов или скоп, птиц, которые занимают высшее положение во многих водных пищевых цепях, эти вещества накапливаются в очень высокой концентрации. Именно снижение численности популяций этих прекрасных птиц привлекло внимание Рэйчел Карсон и многих других. В конечном итоге полное исчезновение хищников стало главной проблемой расцветшего в 1960-х гг. экологического движения. Подобно ранним эпидемиологическим исследованиям Персиваля Потта и других ученых, экотоксикология родилась благодаря очевидному задокументированному событию – исчезновению крупных хищных птиц.

Когда Рэйчел Карсон писала «Безмолвную весну», идея биоаккумуляции была еще непривычной по двум основным причинам. Первая: в то время токсикологи занимались в основном острой реакцией животных на высокие концентрации токсичных веществ, которые давали явный и сильный эффект, нередко летальный. Во времена Рэйчел Карсон использование диких животных для оценки долгосрочного влияния неблагоприятных экологических факторов было еще в зародышевом состоянии. Даже опыты по подтверждению химической канцерогенности на лабораторных моделях начались всего лишь за 45 лет до «Безмолвной весны». В этих экспериментах крыс, мышей и кроликов напрямую подвергали воздействию больших доз канцерогенов в течение длительного времени, но даже при таком мощном воздействии было сложно установить связь между веществом и развитием рака. Чтобы диким животным показать, что с природой что-то не в порядке, они должны были начать в буквальном смысле падать с неба. Что в случае с хищными птицами, отравленными ДДТ, фактически и произошло.

Вторая причина описывается афоризмом: «Проблема загрязнения решается разбавлением». В классических случаях воздействия токсичных веществ необходим прямой контакт с их источником. Если животное не умерло в результате этого воздействия, предполагалось, что концентрация токсина в его организме упадет в результате секвестрации (в безвредной инертной форме), метаболизма или экскреции. Казалось просто невозможным, что концентрация токсина может повышаться при «разбавлении» в процессе потребления пищи в пищевой цепи.

«Безмолвная весна» произвела эффект разорвавшейся бомбы. К 1964 г., когда Рэйчел Карсон безвременно скончалась, книга стала бестселлером, в тот год было продано более миллиона экземпляров. Президент Джон Кеннеди проявил интерес к этой книге, предписав Президентскому Совету по науке внимательно ее изучить. Совет подтвердил утверждение Карсон о том, что неконтролируемое использование пестицидов наносит большой урон окружающей среде путем биоаккумуляции веществ в пищевых цепях. Работа Карсон оказалась приговором для трех пестицидов, которых она «прославила» в своей книге: использование ДДТ было запрещено в Штатах в 1972 г., а альдрина и дильдрина – в 1974 г. Кроме того, «Безмолвная весна» стала катализатором для важных законодательных мер: «Закона о чистоте воздуха» 1963 г., основания Американского управления охраны природы в 1970 г. и «Закона о чистоте воды» 1972 г.

История СОЗ вполне могла бы завершиться благодаря «Безмолвной весне», если бы не еще одно любопытное свойство этой группы веществ: они путешествуют. Осознание этого факта начало распространяться в мире почти сразу же после публикации книги, хотя изначально внимание обратили не на СОЗ, а на уголь – давно знакомого токсичного врага. В 1960-х гг. тепловые электростанции континентальной Европы, работавшие на угле, выбрасывали в атмосферу большой объем соединений серы. В 1970-х гг. были проведены исследования, показавшие, что эти загрязнители могут перемещаться на огромные расстояния – до многих тысяч километров. Такое положение дел означало, что для адекватного решения проблем, связанных с загрязнением воздуха, необходимо международное сотрудничество, и эта потребность предопределила Женевскую конвенцию 1979 г. «О трансграничном загрязнении воздуха».

На самом деле по воздуху путешествует не только диоксид серы, но и некоторые металлы и СОЗ. В 1998 г. члены Европейской экономической комиссии ООН подписали «Протокол о стойких органических загрязнителях» как дополнение к Конвенции 1979 г. В протоколе говорится о запрете на выброс в окружающую среду 16 СОЗ, в том числе 11 пестицидов, двух промышленных соединений и трех промышленных побочных продуктов. Также он запрещает производство и использование некоторых СОЗ (альдрина, дильдрина), вводит график исключения из производства других (гексахлорбензола, полихлорированных дифенилов (ПХД)) и ограничивает использование третьих (ДДТ). Конвенция была расширена в 2000 г., когда представители 122 стран подписали соглашение о контроле СОЗ. Это соглашение было признано международным законом на Стокгольмской конференции по СОЗ в 2001 г. Закон уделял основное внимание 12 веществам, в том числе ДДТ, альдрину и дильдрину, которые получили прозвище «грязной дюжины». С тех пор в список были включены и другие вещества, отобранные по критериям устойчивости, способности к биоаккумуляции в пищевых цепях, атмосферному переносу на большие расстояния и негативному влиянию на здоровье человека.

Термин «стойкие органические загрязнители» не появился в «Безмолвной весне», и Карсон не предполагала, что токсичные вещества могут путешествовать на огромные расстояния. Ее обвинение пестицидам было основано на фактах острого воздействия высоких концентраций, приводящего к быстрой гибели, – тех, что наиболее очевидны для любого. Она не знала о том, что эти вещества могут в исходной форме распространяться глобально. В своей книге она пишет:

«В анализах жировой ткани у некоторых эскимосов были обнаружены незначительные следы ДДТ (от 0 до 1,9 частей на миллион). Причина совершенно очевидна. Эти анализы брали у людей, которые попали в больницы Анкориджа для проведения хирургических операций. Это был цивилизованный современный город, и больничная пища содержала не меньше ДДТ, чем продукты в других крупных городах. За свое короткое обращение к цивилизации эскимосы поплатились попаданием яда в их организмы».

Карсон не приходило в голову, что аборигены Арктики не обязательно должны были приезжать в Анкоридж за дозой ДДТ; ДДТ мог сам добраться до их родных стойбищ.

Как же происходит такой перенос, и почему загрязнители обнаруживаются в самых отдаленных уголках мира, а отнюдь не только в самых населенных или самых загрязненных? Это происходит благодаря так называемой глобальной дистилляции, или «эффекту кузнечика». СОЗ частично летучи, то есть способны испаряться и попадать в атмосферу при теплой погоде. При охлаждении воздуха вещества конденсируются и выпадают из атмосферы обратно на землю. Миграция веществ из одного региона в другой – медленный процесс, состоящий из множества циклов испарения – конденсации, поэтому эффект кузнечика возникает только в том случае, когда вещество устойчиво к деградации, что и свойственно СОЗ. Если вещество попадает в регион, где холодно всегда, как в Арктике и Антарктике, оно там и остается, закрепляясь в конденсированной форме, и уже не может вернуться в атмосферу и продолжить свои странствия по земному шару. Загрязнение Арктики СОЗ – это очень серьезная проблема, так как их химические свойства обусловливают их накопление на крайнем Севере в организмах высших хищников: морских рыб, птиц и млекопитающих. Эффект кузнечика позволяет загрязняющим веществам перемещаться по миру, а устойчивость к деградации не дает распадаться в процессе перемещения. Достигая полярных регионов они благодаря своей липофильности попадают в биоту, а не остаются в воде. Липофильные загрязнители концентрируются в организмах и биомагнифицируются, поднимаясь по пищевой цепи к высшим хищникам.