Химизация сельскохозяйственного производства – важнейший элемент повышения его продуктивности. Но давайте задумаемся, в погоне за высокой урожайностью не открывают ли технологи «ящик Пандоры», ведь последствия от применения малоизученных препаратов в долгосрочной перспективе могут быть самые неожиданные. 

Одним из направлений химизации есть сбалансированное обеспечение растений всеми необходимыми макро- и микроэлементами питания, которые активизируют процессы необходимые для успешного развития растений и повышения их продуктивности. Однако последние должны вводится в живой организм в биологически активной форме, способной легко транспортироваться и усваиваться. Этого можно достичь при использовании биологически активных комплексонов. Наиболее распространенным примером таких комплексонов является ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота), которая впервые была получена австрийским химиком Фердинандом Мюнцом (1888 – 1969 гг.) в Германии, который запатентовал ее в 1935 году. В современных технологиях производства ЭДТА сырьём для её синтеза служат этилендиамин, формальдегид и синильная кислота, которые впоследствии подвергают щелочному гидролизу.

Основное свойство ЭДТА это способность связывать ионы некоторых элементов, в число которых входят Са2+, Fe3+, Cu2+, Ni2+, Со2+, образовывая с ними особенно стабильные комплексы, называемые хелатами (от греческого chele – крабовая клешня).

Эта способность, а также относительная дешевизна этого хелатанта обусловило использование его в различных областях деятельности человека, таких как аналитическая химия, медицина, промышленность, сельское хозяйство.

Для химических препаратов, применяемых в указанных отраслях важнейшим свойством, является их токсичность. Важнейшим принципом медицины есть «не навреди». Это в полной мере касается всех видов деятельности человека, которые так или иначе могут влиять на здоровье людей и на экологическую обстановку в целом. Все химические вещества, которые человек использует в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и т.п., должны быть нетоксичными и не накапливаться в почве и живых организмах. Отклонение от этих требований обязательно создаст через определенное время серьезные проблемы.

ЭДТА и коплексонаты на ее основе достаточно стабильны, что с одной стороны является преимуществом, а с другой создает опасность накопления этого вещества в почве при систематическом его применении.

В чем же заключается угроза?

При попадании в растение комплексонат отдает атомы металлов (например железа, марганца) растению освобождая ЭДТА в чистом виде. Это вещество не усваивается растением, и в конечном итоге попадает в почву, концентрируясь, в основном, в ее верхнем 10 см слое. Далее ЭДТА проявляет высокую устойчивость, увеличивая подвижность металлов в субстрате, продолжая выполнять возложенную на нее функцию и оказывая влияние на уровень накопления растениями металлов даже на третий год после ее однократного внесения [Автухович И.Е., Постников Д.А. Влияние ЭДТА на поведение металлов в субстрате и их накопление растениями//Электронный ресурс].

Даже через 19 месяцев, после применения ЭДТА обнаруживается в корневой зоне, создавая, по сути, мину замедленного действия для будущей урожайности сельскохозяйственных культур, поскольку в последнее время в связи с бурным развитием промышленности наблюдается значительное возрастание уровня тяжелых металлов в окружающей среде. Термин "тяжелые металлы" применяется к металлам либо с плотностью, превышающей 5 г/см3, либо с атомным номером больше 20. Хотя, существует и другая точка зрения, согласно которой к тяжелым металлам относятся свыше 40 химических элементов с атомными массами, превышающими 50 ат. ед. Среди химических элементов тяжелые металлы наиболее токсичны и уступают по уровню своей опасности только пестицидам. При этом к токсичным относятся следующие химические элементы: Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Te, Rb, Ag, Cd, Au, Hg, Pb, Sb, Bi, P.

Тяжелые металлы, находящиеся в грунте в виде солей, слабо усваиваются растениями. Но образование комплексов ЭДТА с тяжелыми металлами приводит к более интенсивному поглощению их растениями, что бывает крайне нежелательно. Тяжёлые металлы токсичны для растений, их концентрация приводит к хлорозу, слабому росту растений, снижению урожайности и может даже сопровождаться снижением поглощения питательных веществ, нарушением в метаболизме растений и снижением способности фиксировать молекулярный азот в бобовых растениях. Особенно интенсивно поглощение тяжелых металлов растениями происходит на кислых грунтах. Причем, наиболее опасными по степени загрязнения почв тяжелыми металлами являются почвы многогумусовые, глинистосуглинистые, темно-серые лесные, черноземы и темно-каштановые [Lockhart H., Blakeley R. // Environ Sci. Tech. – 1975. – V.9. – P.1035.].

Другая опасность состоит в том, что тяжелые металлы, связанные ЭДТА и образуя новые комплексонаты, не только усваиваются растением, но и попадают в грунтовые воды. Это приводит к накоплению биометаллов в высоких концентрациях, что ведет к разрушению экосистем. Примером подобной экологической катастрофы, произошедшей в результате неконтролируемого применения ЭДТА может служить дельта реки Миссисипи в США, в которой сейчас извергается поток, обогащенный ЭДТА и другими химическими веществами, способствующими увеличению ежегодной «мертвой зоны», охватывающей огромную территорию [Автухович И.Е., Постников Д.А. Влияние ЭДТА на поведение металлов в субстрате и их накопление растениями//Электронный ресурс]. То, что попадание продуктов, содержащих ЭДТА в окружающую среду создает значительные экологические проблемы так же подтверждается результатами исследований ряда зарубежных ученых [Nowack B., VanBriesen J.M. Chelating agents in the environment // Biogeochemistry of Chelating Agents/eds. B. Nowack, J.M. VanBriesen / ACS Symposium Series 910 – N.Y.: Washington, DC, 2005 – P. 1–18 и т.д.]. В Канаде и многих странах Европы ЭДТА запрещен из-за своей токсичности.

В научной литературе отмечается и токсичность самого ЭДТА для некоторых видов растений. Так препарат ЭДТА в дозе 6 ммоль/кг грунта оказался токсичным для сафлора красильного (Carthamus tinctorius), что проявляется в виде хлороза листьев и снижения биомассы растений [Автухович И.Е., Постников Д.А. Ремедиация грунотов. Индуцированная витоэкстракция. / Saabibcken, Germany: Palmarium academic publishing/ – 2013/ – 92 c.].

Являясь относительно малотоксичным для человека, ЭДТА проявляет цитотоксичность и генотоксичность для животных. Острую токсичность с летальным исходом вызывает у крыс доза, равная 2,0-2,2 г/кг живого веса [Gardiner J. Complexation of trace metals by ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) in natural waters // Water Res. – 1976 – Vol. 10 – P. 507–514.].

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что использование ЭДТА в сельском хозяйстве для внесения микроэлементов сопряжено с определенным риском, уровень которого повышается с увеличением концентрации данного хелатанта в почве. Неконтролируемое применение комплексонов на основе ЭДТА может ухудшить экологическую обстановку в регионе, негативно влиять на потребительские свойства сельскохозяйственной продукции и последующую урожайность сельскохозяйственных культур.

Ю.В. Самусенко, кандидат химических наук