Ризики використання мікродобрив на основі ЕДТА

Отримання високих і стабільних врожаїв в промислових масштабах всіх без виключення сільськогосподарських культур в будь якій природно-кліматичній зоні Земної кулі, і України також, неможливо без застосування цілого комплексу хімічних засобів впливу на рослину. Серед них провідне місце займає живлення рослин, пов’язане із необхідністю повного, своєчасного і головне повноцінного забезпечення потреб рослинного організму в продуктах, що є будівельним і енергетичним джерелом для росту розвитку.

Технічний прогрес та значний розвиток науки протягом останніх століть внесли значний вклад в розуміння суті і особливостей живлення рослин, виділивши зі значної кількості хімічних елементів ті, без яких неможливий ріст і розвиток рослинного організму. Незважаючи на те що в найбільших кількостях рослина споживає азот, фосфор і калій (макроелементи) повноцінний ріст і розвиток без таких елементів як кальцій, магній, цинк, мідь, залізо, бор, сірка, марганець, молібден, кобальт та інші абсолютно неможливий. Такі хімічні елементи названі мезо- та мікроелементами, через невеликі кількості їх споживання рослиною.

В процесі еволюції поглядів і підходів до застосування мікроелементів було пройдено декілька етапів визначених в першу чергу технічними можливостями застосування їх на сільськогосподарських культурах. Спочатку вони були застосовані 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 застосування досить великих їх кількостей на одиницю площі через низький відсоток споживання рослинами.

З розширенням досліджень було винайдено методи, які в десятки і сотні разів покращили ефективність застосування хімічних елементів – перетворивши їх в більш фізіологічно доступні для рослини форми. В 40-х роках минулого століття на ринок засобів живлення рослин виходить 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 зі здатністю перетворювати малодоступні елементи в більш рухомі і 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 та ін.

Першою на ринок було виведено етилендіамінтетраоцтову кислоту або ЕДТА, яка є хімічною речовиною синтетичного походження і класифікується як біологічно активна сполука з антиокисними та антиоксидантними властивостями, сировиною для виробництва якої слугують етилендіамін, формальдегід і синильна кислота.  В подальшому пошук хелатуючих агентів привів до створення інших сполук із такими ж властивостями. Серед них, на сьогодні найбільш розповсюдженими є оксіетилідендифосфонова кислота (ОЕДФ), нітрилотриметилфосфонова кислота (НТФ), діетилентриамінпентаоцтова кислота (ДТПА), дігідроксибутилендіамінтетераоцтова кислота (ДБТА) та похідні бурштинововї кислоти.

Незважаючи на досить широкий ряд хелатоутворювачів багато виробників мікродобрив і сьогодні використовують ЕДТА як свій хелатуючий елемент переслідуючи при цьому лише одну мету - зниження собівартості кінцевого продукту і успіх у конкурентній боротьбі.  Разом з тим використання цієї сполуки вже давно в світі викликає не лише значне занепокоєння, а й прямий протест проти її використання. Причин такого ставлення до ЕДТА досить багато і вони надзвичайно вагомі.

Сільське господарство

В порівнянні з іншими хематоутворювачами 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 грунтах з вузьким кислотно-лужним показником (рН) менше 8, при цьому стійкі з’єднання кожного хімічного елемента вимагають свого значення рН, а сполуки заліза і 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, в рослині ЕДТА захоплює інший елемент шкодячи рослині; особливо це стосується кальцію, який сполука забирає зі стінок клітини або виключає його із 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 із марганцем після застосування заліза хелатованого ЕДТА – залізо хетатуючим агентом втрачається, а марганець зв’язується і стає недоступним для рослини;

• за даними вчених, розкладання комплексів на основі ЕДТА в більшості випадків призводить до утворення продуктів більш токсичних ніж вихідна форма, що має надзвичайний негативний вплив на ґрунтоутворюючі мікроорганізми, зменшується родючість ґрунтів і як результат знижується урожайність рослин і якість отриманої продукції (Н. Дятлова та ін., 1988; R. Nanda, V. Agrawal, 2016);
• здатність цієї сполуки до збереження активності  тривалий час (за даними низки вчених - до 19 місяців) має вплив на процеси формування біодоступності та ремобілізацію важких металів із ґрунту і перенесення їх в рослину; при цьому важкі метали токсичні для рослин, призводять до хлорозу, слабкого розвитку рослин, зниження поглинальної здатності поживних речовин рослинами та врожайності, порушення метаболізму рослин і зниженню 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 є можливість утворення комплексним сполук ЕДТА із радіоактивними елементами (наявними в ґрунтах певних забруднених зонах України). Результати проведеного вивчення вказують на можливість утворення стабільних сполук ЕДТА із 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 і самої ЕДТА для деяких видів рослин - сафлору красильного (Carthamus tinctorius), застосування на якому сполуки в дозі 6 ммоль/кг грунту, приводило до хлорозу листя і зниженню 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 тривалий час, що приводить до утворення високих концентрацій цієї сполуки в оточуючому середовищі (ґрунті, воді, живих об’єктах) (Дятлова Н.М., Темкина В.Я, Попов К.И. 1989). Враховуючи, що сільське господарство має значні масштаби застосування  мікродобрив, воно є вагомим джерелом забруднення оточуючого середовища ЕДТА з усіма наступними наслідками для здоров’я людини і 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). Через накопичення цього хелату в світовому океані відзначено розчинення відкладів 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 в результаті до екологічного забруднення середовища і джерел питної води.

Застосування ЕДТА приводить до утворення і накопичення біометалів (часто шкідливих для середовища) у великих концентраціях та, як результат, до 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

Особливо важливе питання впливу ЕДТА на організм людини, куди сполука попадає також через їжу та напої (в тому числі із урожаю вирощеного із використанням хелатованих на основі ЕДТА мікроелементів). Джерелом також можуть бути забруднена цією сполукою вода (через ланцюжок «добриво  - рослина – ґрунт – вода»).

Незважаючи на те, що ЕДТА мало токсична для людини в малих дозах, небезпечною є її здатність до накопичення і тривалого активного стану. Особлива небезпека від цієї сполуки для фільтру людського організму – печінки та нирок, відзначено подразнюючу дію на слизові оболонки очей і органів дихання (https://biosea.fr/ru/o-produkcii/ingredienti/opasnie-ingredienti/etilend...). Також ЕДТА є цитотоксичною речовиною, що негативно впливає на діяльність клітин організму та має ризик закріплення металів в ДНК живих організмів, в т.ч. людини (Д. Вільямс, 1975; Н. Касьяненко та ін., 1989; С. Пастон, А. Миколаїв, 2016).

Крім того, характерна особливість, що має негативний вплив на рослини, є характеристика, що впливає і на людину. Вона пов’язана зі здатністю зв’язувати кальцій і виводити його із організму людини спричиняючи явище крихкості кісток (остеопороз). Таке ж явище і зі зв’язуванням заліза, що може призвести до дефіциту цього життєво важливого елемента.

Висновки

Ризики для ведення сільського господарства, екологічна загроза для життя планети та існування на ній людини – надто вагомі чинники, що більш відповідально поставитися до подальшого використання етилендіамінтетраоцтової кислоти (ЕДТА). Розвинуті країни світу вже багато років звертають увагу світової спільноти на питання застосування цієї сполуки і 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.

Особливо в цьому контексті заслуговує той факт, то людство вже створило і використовує альтернативу цьому небезпечному продукту.

Головне питання: «Чи переможе здоровий глузд, чи знову переможуть гроші?».

Тригуб О. В.

Кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Устимівської дослідної станції рослинництва інституту рослинництва ім. В.Я. Юр'єва НААН