Отримання високих і стабільних врожаїв у промислових масштабах від усіх без винятку сільськогосподарських культур будь-якої природно-кліматичної зони Земної кулі, зокрема й України, неможливе без застосування цілого комплексу хімічних засобів впливу на рослини. Провідне місце серед них займає живлення рослин, яке полягає в необхідності повного, своєчасного й, головне, повноцінного забезпечення потреб рослинного організму в продуктах, які є будівельним та енергетичним джерелом для його росту й розвитку.
Технічний прогрес і значний розвиток науки протягом останніх століть внесли значний вклад у розуміння суті й особливостей живлення рослин, виділивши зі значної кількості хімічних елементів ті, без яких неможливі зростання й розвиток культур. Незважаючи на те, що в найбільших кількостях рослина споживає азот, фосфор і калій (макроелементи), її повноцінний ріст і розвиток абсолютно неможливі без таких елементів як кальцій, магній, цинк, мідь, залізо, бор, сірка, марганець, молібден, кобальт та інші. Через невеликі кількості їх споживання рослиною, такі хімічні елементи отримали назву мезо- та мікроелементів.
Процес еволюції поглядів та підходів до застосування мікроелементів проходив через декілька етапів, визначених насамперед технічними можливостями їх використання на сільськогосподарських культурах. Спочатку вони застосовувались як традиційні добрива (або як їх складники) і показали свою ефективність у вирішенні питань поліпшення забезпечення формування урожайності та якості отримуваної продукції. При цьому хімічні елементи мали форму неорганічних солей, що вимагало використовувати їх у чималих кількостях на кожній одиниці площі через низький відсоток засвоєння рослинами.
З розширенням досліджень винайшли методи, які в десятки й сотні разів покращили ефективність застосування хімічних елементів, перетворивши їх у фізіологічно значно доступніші для рослини форми. У 40-і роки минулого століття на світовому ринку засобів живлення рослин з’являється нова форма мікродобрив – хелати. Ця форма добрива отримала свою назву від грецького слова chele – крабова клешня, що пов’язано із просторовою формою сполуки, яка має здатність зв’язувати іони деяких елементів (особливо металів), утворюючи з ними особливо стабільні комплексони. Широке розповсюдження хелатів пов’язане з їхньою здатністю перетворювати малодоступні елементи на більш рухомі та біологічно активні форми, завдяки чому забезпечується повноцінність живлення рослин, значно покращується родючість ґрунту, посилюється ступінь стійкості рослин до несприятливих факторів середовища, покращується імунна система рослин, знижується рівень стресу від застосування засобів захисту рослин тощо.
Першою на ринку з’явилась етилендіамінтетраоцтова кислота, або ЕДТА, яка є хімічною речовиною синтетичного походження і класифікується як біологічно активна сполука з антиокисними та антиоксидантними властивостями. Сировиною для її виробництва є етилендіамін, формальдегід і синильна кислота. В подальшому пошук хелатуючих агентів привів до створення інших сполук з аналогічними властивостями. Нині серед них найбільш розповсюдженими є оксіетилідендифосфонова кислота (ОЕДФ), нітрилотриметилфосфонова кислота (НТФ), діетилентриамінпентаоцтова кислота (ДТПА), дігідроксибутилендіамінтетераоцтова кислота (ДБТА) та похідні бурштинової кислоти.
Незважаючи на досить широкий ряд хелатоутворювачів, багато виробників мікродобрив і сьогодні продовжують використовувати ЕДТА як свій хелатуючий елемент, переслідуючи єдину мету – зниження собівартості кінцевого продукту й успіх у конкурентній боротьбі. Разом з тим використання цієї сполуки вже давно викликає у світі не лише значне занепокоєння, а й прямий протест проти її застосування. Причин такого ставлення до ЕДТА досить багато, і вони є надзвичайно вагомими.
Сільське господарство
Порівняно з іншими хелатоутворювачами, ЕДТА має малу ефективність:
– вона є синтетичною молекулою, яку рослина не здатна використовувати в звичайних природних умовах;
– схелатовані цією сполукою хімічні елементи дозволяють застосовувати їх лише на ґрунтах з обмеженим кислотно-лужним показником (рН) менше 8, в той час як стійкі з’єднання кожного хімічного елемента вимагають свого значення рН, а сполуки заліза й молібдену настільки хімічно нестабільні, що проявляють схильність до розпадання ще до потрапляння в рослину;
– маючи надзвичайну активність і пролонговану здатність до утворення хелатних сполук, навіть після виконання своєї функції по транспортуванню потрібного хімічного елемента ЕДТА захоплює в рослині інший елемент, завдаючи цим їй шкоди; особливо це стосується кальцію, який сполука забирає зі стінок клітини або виключає його з харчового циклу, що проявляється у в’яненні рослини і призводить до зниження врожайності, погіршення якості насіння і плодів, зменшення термінів їх зберігання (Donald Lester, Chelated Micronutrients, Maximum Yield USA | September 2010, http://jhbiotech.com/docs/Chelated-Micronutrients.pdf); такі ж проблеми виникають і з марганцем після застосування заліза, хелатованого ЕДТА – залізо хелатуючим агентом втрачається, а марганець зв’язується і стає недоступним для рослини;
– за даними вчених, розкладання комплексів на основі ЕДТА призводить у більшості випадків до утворення токсичніших продуктів, ніж вихідна форма, що має надзвичайний негативний вплив на ґрунтоутворюючі мікроорганізми, зменшується родючість ґрунтів і, як наслідок, знижується урожайність рослин та якість отриманої продукції (Н. Дятлова та ін., 1988; R. Nanda, V. Agrawal, 2016);
– здатність цієї сполуки до збереження активності впродовж тривалого часу (за даними низки вчених – до 19 місяців) має вплив на процеси формування біодоступності та ремобілізацію важких металів із ґрунту і перенесення їх у рослину; при цьому важкі метали, токсичні для рослин, призводять до хлорозу, слабкого розвитку рослин, зниження поглинальної здатності поживних речовин рослинами та втрати врожайності, порушення метаболізму рослин і зниження здатності засвоювати молекулярний азот бобовими рослинами (Lockhart H., Blakeley R. // Environ Sci. Tech. – 1975. – V.9. – P.1035., Cotrait M (1972) La structure cristalline de l’acide éthylénediamine tétraacé- tique, EDTA. Acta Crystallographica Section B 28, 781-785);
– особливо небезпечним чинником є можливість утворення комплексних сполук ЕДТА із радіоактивними елементами (наявними в ґрунтах певних забруднених зон України). Результати проведеного вивчення вказують на можливість утворення стабільних сполук ЕДТА з ізотопами заліза-59, кобальту-60, ітрію-91 (Влияние комплексона ЭДТА на поглощение радиоизотопов растениями из почвы.[Электронный ресурс] – Режим доступа:
http://www.activestudy.info/vliyanie-kompleksona-edta-na-pogloshhenie-radioizotopov-rasteniyami-iz-pochvy/ )
– виявлено факти токсичності й самої ЕДТА для деяких видів рослин, зокрема крокісу фарбувального (Carthamus tinctorius), застосування на якому сполуки в дозі 6 ммоль/кг ґрунту спричиняло виникнення хлорозу листя та зниження біомаси рослин (Автухович И.Е., Постников Д.А. Ремедиация грунтов. Индуцированная витоэкстракция / Saabibcken, Germany: Palmarium academic publishing/ – 2013/ – 92 c.).
Екологія
Екологи всього світу звертають увагу на нездатність ЕДТА розкладатися в природному середовищі впродовж тривалого часу, що призводить до утворення високих концентрацій цієї сполуки в довкіллі (ґрунті, воді, живих об’єктах) (Дятлова Н.М., Темкина В.Я, Попов К.И. 1989). Зважаючи на те, що сільське господарство має значні масштаби застосування мікродобрив, воно є вагомим джерелом забруднення оточуючого середовища ЕДТА з усіма очікуваними наслідками для здоров’я людини й біологічного різноманіття планети.
Утворення токсичних продуктів від розкладання ЕДТА також є значною проблемою для мікрооргнізмів ґрунту, тварин і людини (Н. Дятлова та ін., 1988; R. Nanda, V. Agrawal, 2016). Внаслідок накопичення цього хелату у світовому океані, спостерігається розчинення відкладень важких металів, що призводить до утворення ліпідорозчинних комплексонатів та отруєння планктону, риб, птахів, тварин та до нестачі кисню у воді (Л. Мартиненко, Н. Кузьміна. Про вплив комплексонів на біосферу. Хімія комплексонів і їх застосування, 1986).
Після виконання своєї функції як транспортного агента для доставки потрібного елемента в рослину, ЕДТА активно утворює інші сполуки з новими іонами металів, що знаходяться в ґрунті та призводить до накопичення шкідливих сполук спочатку у ґрунті, а потім у водоймах, далі у підземних водах, і врешті до екологічного забруднення середовища і джерел питної води.
Застосування ЕДТА спричиняє утворення й накопичення в значних концентраціях біометалів (здебільшого шкідливих для середовища) та, як наслідок, знищення природних екосистем. Прикладом такого негативного впливу може слугувати ситуація, що склалася в дельті річки Міссісіпі, де через безконтрольне застосування ЕДТА та інших хімічних речовин сталася екологічна катастрофа – утворилася мертва для живих організмів зона, непридатна для життя (Anthony Franciosi, Good for Bud Growth, Bad for the Earth, http://theleafonline.com/c/activism/2015/03/edta-good-bud-growth-bad-earth/).
Організм людини
Надзвичайно важливим є питання впливу ЕДТА на організм людини, куди сполука попадає також через їжу та напої (зокрема з урожаєм, вирощеним із використанням хелатованих на основі ЕДТА мікроелементів). Джерелом також може бути забруднена цією сполукою вода (через ланцюжок «добриво – рослина – ґрунт – вода»).
Попри те, що ЕДТА в невеликих дозах є малотоксичною для людини сполукою, небезпечною лишається її здатність до накопичення й тривалого активного стану. Особлива небезпека від цієї сполуки створюється для фільтру людського організму – печінки та нирок; відзначено подразнюючу дію на слизові оболонки очей та органів дихання
https://biosea.fr/ru/o-produkcii/ingredienti/opasnie-ingredienti/etilendiamintetrauksusnaya-kislota-edta.html
Також ЕДТА є цитотоксичною речовиною, що негативно впливає на діяльність клітин організму та має ризик закріплення металів в ДНК живих організмів, зокрема людини (Д. Вільямс, 1975; Н. Касьяненко та ін., 1989; С. Пастон, А. Миколаїв, 2016).
Крім того, характерною особливістю, що має негативний вплив на рослини, є характеристика, яка також впливає і на людину. Вона полягає у здатності ЕДТА зв’язувати кальцій і виводити його з організму людини, спричиняючи таку патологію як остеопороз (крихкість кісток). Така ж особливість ЕДТА спостерігається і в зв’язуванні заліза, що може призвести до дефіциту в людському організмі цього життєво важливого елемента.
Висновки
Ризики для ведення сільського господарства, екологічна загроза для життя планети та існування на ній людини – надто вагомі чинники, що примушують відповідальніше поставитися до подальшого використання етилендіамінтетраоцтової кислоти (ЕДТА). Розвинуті країни світу вже багато років звертають увагу світової спільноти на питання застосування цієї сполуки й обмеження її використання. Більшість країн Європейського союзу на законодавчому рівні повністю заборонили виробництво ЕДТА або значно обмежили норми вмісту цієї речовини в продуктах харчування рослинного і тваринного походження. Вже в 1991 році Федеральне міністерство охорони навколишнього середовища, Федеральне міністерство наукових досліджень і Федеральне міністерство охорони здоров’я Німеччини підписали Декларацію про зменшення забруднення води ЕДТА. На сьогодні повністю заборонено використання цієї сполуки в Австралії.
Особливу увагу в цьому контексті заслуговує той факт, що людство вже створило й успішно використовує альтернативу цьому небезпечному продукту.
Головне питання: «Чи переможе здоровий глузд, чи знову переможуть гроші?».
Кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Устимівської дослідної станції рослинництва інституту рослинництва ім. В.Я. Юр’єва НААН
Тригуб О.В.
Поділитись в соцмережах:
