Неоникотиноиды

Неоникотиноиды — это класс системных инсектицидов, химически родственных никотину, действующих на никотиновые ацетилхолиновые рецепторы (нАХР) центральной нервной системы насекомых. Являются одними из наиболее широко применяемых пестицидов в мире, особенно для обработки семян и опрыскивания сельскохозяйственных культур.

История

Первые соединения этого класса были синтезированы в 1980-х годах японской компанией Bayer CropScience и японскими учёными из Takeda Chemical Industries. В 1991 году был зарегистрирован первый коммерческий неоникотиноид — имидаклоприд (торговая марка «Конфидор»). Вслед за ним появились тиаметоксам, клотианидин, ацетамиприд, нитенпирам и другие.

К середине 2000-х годов неоникотиноиды заняли доминирующее положение на рынке инсектицидов благодаря высокой эффективности против широкого спектра вредителей (включая тлей, белокрылок, колорадского жука, почвенных насекомых), низкой токсичности для млекопитающих (при пероральном и накожном поступлении) и системному действию — вещество проникает во все части растения, защищая их изнутри.

В 2010-х годах начался пересмотр безопасности неоникотиноидов: массовые исследования связывали их с сокращением популяций пчёл и других опылителей. В 2013 году Европейский союз ввёл временный запрет на использование клотианидина, имидаклоприда и тиаметоксама на цветущих культурах, привлекающих пчёл. В 2018 году этот запрет был расширен — три активных вещества были запрещены для использования в открытом грунте в странах ЕС. В других регионах (включая США, Канаду, Австралию) регуляторные ограничения менее строги, хотя также ужесточаются.

Классификация

Неоникотиноиды делятся на три поколения по химической структуре и спектру действия:

• Первое поколение (например, имидаклоприд, ацетамиприд) — содержат хлорпиридиновое кольцо; обладают высокой растворимостью в воде и системностью.
• Второе поколение (тиаметоксам, клотианидин) — имеют тиазольное кольцо; несколько более устойчивы к фотолизу и быстрее проникают в растения.
• Третье поколение (например, сульфоксафлор, флупирадифурон) — относятся к подклассу сульфоксиминов и бутанолидов, но по механизму действия и токсикологическому профилю сходны с неоникотиноидами; характеризуются меньшей токсичностью для пчёл и большей селективностью.

По способу применения

• Протравители семян (основной объём) — обработка семян перед посевом, действующее вещество равномерно распределяется в растении.
• Гранулы для внесения в почву (для защиты корневой системы).
• Опрыскивание листьев (меньшая доля, часто в смесях).
• Капельный полив и инъекции в ствол (в садоводстве, лесном хозяйстве).

Химические и физические свойства

Все неоникотиноиды — твёрдые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде (за исключением некоторых, как нитенпирам). Они стабильны в нейтральной среде, но гидролизуются в щелочных условиях. Для большинства характерна высокая фотостабильность (медленно разлагаются под действием солнечного света), что обеспечивает длительный остаточный эффект — до нескольких недель после обработки.

Механизм действия

Неоникотиноиды являются агонистами никотиновых ацетилхолиновых рецепторов (нАХР) насекомых. В норме ацетилхолин связывается с рецептором, открывает ионный канал и вызывает деполяризацию; затем ацетилхолин быстро разрушается ацетилхолинэстеразой. Неоникотиноиды необратимо связываются с рецептором, препятствуя его дезактивации. В результате происходит постоянное возбуждение нейронов, приводящее к параличу, судорогам и гибели насекомого.

У млекопитающих нАХР имеют другую структуру, и связывание с ними у неоникотиноидов значительно слабее, что объясняет сравнительно низкую острую токсичность для человека (класс EPA обычно II–III). Однако существуют данные о сублетальных эффектах при хроническом воздействии.

Применение

Неоникотиноиды используются для защиты широкого круга культур:

• Зерновые (пшеница, ячмень, кукуруза) — от почвенных вредителей (проволочники, личинки хруща) и тлей.
• Овощные (картофель, томаты, огурцы) — от колорадского жука, тепличной белокрылки, трипсов.
• Плодовые (яблоня, груша, вишня) — от плодожорки, тлей, листовёрток.
• Декоративные и газонные культуры.
• В животноводстве (имидаклоприд, фипронил) — препараты для борьбы с блохами и клещами (капли на холку, ошейники).

В России неоникотиноиды зарегистрированы в качестве пестицидов (например, имидаклоприд, тиаметоксам) и входят в «Список пестицидов и агрохимикатов, разрешённых к применению на территории РФ». Запрещённых к применению в РФ неоникотиноидов на данный момент нет, однако существуют ограничения на обработку цветущих культур в период цветения.

Воздействие на окружающую среду и здоровье

Токсичность для пчёл

Наиболее обсуждаемая проблема — высокая токсичность неоникотиноидов для медоносных пчёл и диких опылителей. Даже сублетальные дозы вызывают у пчёл нарушения навигации, снижение способности к сбору нектара, сокращение продолжительности жизни и ослабление иммунитета. Системные неоникотиноиды могут накапливаться в пыльце и нектаре обработанных растений, отравляя пчёл при сборе. В результате массовые гибели пчелосемей (коллапс шмелиных семей) связывают с широким применением этих пестицидов.

Персистентность в почве и воде

Некоторые неоникотиноиды (клотианидин, имидаклоприд) обладают высокой устойчивостью в почве (период полураспада до 1000 дней) и способны просачиваться в грунтовые воды. Обнаружены в поверхностных водах и донных отложениях, где могут оказывать токсическое действие на водных беспозвоночных.

Токсичность для человека

Острая токсичность низкая — при случайном попадании внутрь возможны тошнота, головокружение, слабость. Хроническое воздействие (в первую очередь у сельхозработников) связывают с нейродегенеративными эффектами (нарушение когнитивных функций, тремор) и повышением риска рака молочной железы (данные эпидемиологических исследований, требующие уточнения). В России для всех пестицидов установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) в воздухе рабочей зоны и в пищевых продуктах.

Регулирование

В разных странах регулирование неоникотиноидов различается:

• Европейский союз — с 2018 года запрещено использование клотианидина, имидаклоприда и тиаметоксама в открытом грунте; разрешено только в теплицах. Ацетамиприд и сульфоксафлор пока остаются разрешёнными, но с ограничениями.
• США — Агентство по охране окружающей среды (EPA) в 2020–2022 годах завершило переоценку и ввело новые ограничения для защиты опылителей: запрет на применение в период цветения, обязательные буферные зоны и снижение норм расхода.
• Россия — неоникотиноиды разрешены; ограничения касаются только обработки цветущих культур (не допускается опрыскивание в период цветения, а протравливание семян разрешено). В 2022 году Россельхознадзор объявил о мониторинге содержания неоникотиноидов в мёде, но массовых изъятий не произведено.
• Китай — крупнейший производитель и потребитель; ограничения отсутствуют, хотя ведутся исследования их влияния на пчёл.

Альтернативы

В связи с проблемами токсичности для опылителей и развития устойчивости насекомых (например, у колорадского жука) активно разрабатываются альтернативные инсектициды, безопасные для пчёл:

• Инсектициды на основе спиносада (продукт ферментации бактерий).
• Флупирадифурон (из класса бутанолидов) — менее токсичен для пчёл.
• Афидопиропены (новый класс системных инсектицидов).
• Использование биопестицидов (например, на основе _Bacillus thuringiensis_), а также интегрированная защита растений (IPM).

Источники

• Tomizawa M., Casida J. E. «Neonicotinoid Insecticide Toxicology: Mechanisms of Selective Action». Annual Review of Pharmacology and Toxicology, 2005.
• Goulson D. «An overview of the environmental risks posed by neonicotinoid insecticides». Journal of Applied Ecology, 2013.
• Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA). «Evaluation of the data on clothianidin, imidacloprid and thiamethoxam», 2018.
• «Список пестицидов и агрохимикатов, разрешённых к применению на территории Российской Федерации» (действующая редакция).
• Российская академия наук. «Экотоксикология пестицидов: неоникотиноиды», 2020.
• Информация с сайта Россельхознадзора о мониторинге мёда на содержание неоникотиноидов (2022).