Роман Потапов
История пестицидов, или Химия, изменившая мир
© Роман Потапов, 2024
ISBN 978-5-0064-5557-3
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
От автора
Если прочитав название вы подумали, что эта книга точно не для вас – попробую переубедить. Возможно, вы ничего не смыслите в химии и вам часто приходилось слышать от учителей о «ненаучном складе ума». Но, дело в том, что это не учебник и не скучный справочник, поверьте мне. Как автор я прекрасно понимаю, что 99,8% населения земли не имеют абсолютно никаких знаний о сельском хозяйстве, но это и не требуется, так как в ваших руках сборник историй, историй о химии и химиках. Эти истории не просто мне понравились, правильнее сказать так: не случись всех этих историй, кто знает, сколько опасностей и лишений сопровождало бы каждого из нас. Не верите? Я постараюсь объяснить…
Современное сельское хозяйство неразрывно связано с химическими веществами. Топливо для тракторов – продукт переработки нефти, удобрения производятся на химических предприятиях. Наконец, пестициды – яды, убивающие сорняки или отпугивающие незваных «гостей» насекомых с поля – также продукт сложного химического производства.
В настоящее время в мире применяется свыше тысячи химических веществ для борьбы с вредителями, болезнями и сорняками. Первые из таких средств появились еще много веков назад. Разумеется, в прежние времена земледельцы использовали препараты естественного происхождения, но приблизительно в середине XIX века химики-энтузиасты совершили множество удивительных открытий, чтобы помочь фермерам. Именно об этих открытиях пойдет речь во втором издании книги, что у вас в руках.
Часто меня спрашивают: почему я решил написать книгу об истории пестицидов? Слишком узкая тема, да и большинство людей не интересуют пестициды – это же яды, вредная химия. Скепсис мне понятен, но интерес к историям и литературе в жанре нон-фикшн перевешивает. Всю свою жизнь я работаю с пестицидами, вот только найти книгу о пестицидах мне не удавалось, однако же, нужно признаться некая отрывочная информация мне попадалась в «Зеленом пожаре» Либерштейна1, «Служба зеленого креста» Нейперта2, «Пуговицах наполеона» Пенни Лекутера3 и Джей Берресона4, в «Охотниках за микробами» Поля де Крюи5. Год за годом по крупицам я собирал информацию в статьях, учебниках, глобальной сети – но сведений было крайне мало. Мне же, как специалисту в области защиты растений, хотелось понять: как, кем и когда были созданы эти удивительные химические препараты. Подобные вопросы по-настоящему не давали мне покоя. Как люди растили хлеб до появления современных мощных средств защиты растений? Какую химию использовали в прошлом? Через некоторое время у меня накопилось несколько интересных историй и фактов о пестицидах. Я даже смог опубликовать статью об истории пестицидов в одном аграрном журнале, затем еще одну, таким образом родился цикл статей о протопестицидах – бордоской смеси, швейнфурской зелени, мышьяке, ртути и пр.
Так было положено начало. Пора было переходить к «тяжёлой артиллерии» – препаратам, которые знают не только специалисты, к примеру, ДДТ, Глифосат, Дихлорфос. Сборник статей я предложил почитать моему боссу в компании Дюпон6, и он рекомендовал мне продолжить, собрать небольшую книгу на 5—6 глав. Собственно, так я и сделал.
Путь изучения оказался увлекательным и поглощающим. Подобно первоиспытателю, я погрузился в историю химии, войн, открытий, трагических событий, разочарований и невероятных успехов. Первое издание «Химии, изменившей мир» я и сам пару раз перечитывал впоследствии, и могу честно сказать, что был приятно удивлен. Истории получились короткими и увлекательными, такая, знаете, книжка на вечер для любителей науч-попа. К сожалению, из-за небольшого объема, я смог опубликовать книгу только в качестве самиздата. Со временем моя «копилка» профессионального и личностного опыта существенно выросла, вновь появилось желание поделиться размышлениями. И вот результат – сейчас вы держите в руках второе издание книги об истории пестицидов. Приятного чтения!
Он химик, он ботаник…
«Яды», – скажут садоводы и огородники, имея в виду пестициды, химические средства для защиты растений, и будут недалеки от истины, ведь долгое время пестициды называли ядохимикатами. Но можно ли считать пестициды только опасной химией, которую неизбежно приходится использовать для получения хорошего урожая? Или же эти химические вещества наши союзники, защищающие сады, поля и огороды от вредных насекомых, опасных болезней растений и сорняков?
В прежние века люди мало задумывались о пользе или вреде химии. И хлеборобов, и землевладельцев занимали более насущные проблемы: они мечтали о дожде в засуху, чтобы стадо диких кабанов не потоптало поле, град не уничтожил посевы и чтобы завистник не наслал порчу на урожай.
Постепенно прогресс добирался до представителей рода человеческого самых консервативных взглядов. То тут, то там появлялись слухи о победе науки над ранее неизлечимыми болезнями коров и овец, о появлении новых растений с других континентов, способных накормить крестьянина в самый неурожайный год. Наконец, даже те, кто работал «как деды завещали», стали все больше доверять советам ученых: ботаников, биологов, химиков.
Так, однажды знаменитый французский микробиолог Луи Пастер7 помог местным пивоварам. Неизвестная напасть портила их пиво. Пастер лично обследовал десятки пивоварен, общался с рабочими, осматривал пивные чаны. Наконец, проблема была обнаружена – причиной всему были бактерии. Он предложил пивоварам немного подогревать пиво, тем самым избавляясь от микробов. Сейчас этот процесс мы называем пастеризацией, а пивовары по всему свету с тех пор могут дольше хранить и перевозить на большие расстояния свой хмельной напиток.
Еще один случай произошел с другим французским ученым – на этот раз с химиком Жозефом Луи Прустом8. Виноградари Франции обратились к известному ученому с необычной просьбой: они попросили найти безопасное средство для защиты их урожая от воришек. Просьба не смутила химика, и он предложил им обрабатывать созревающие ягоды смесью извести и медного купороса. Высыхая на гроздях винограда, голубая с синим отливом смесь выглядела как плесень. Конечно, она не причиняла никакого вреда растениям и легко смывалась, а самое главное – защищала от преступников. Желающих воровать такие непривлекательные ягоды просто не находилось. Смесь стала настолько популярной, что впоследствии ее стали называть смесью Пруста по имени создателя или бордоской смесью по названию места, где её особенно часто применяли.
В 1882 году ботаник Пьер Мари Мильярде9, проезжая мимо виноградников, где особенно часто использовали смесь Пруста, обратил внимание на полное отсутствие следов виноградной гнили на созревающих гроздях. Причина этого была быстро найдена: медь, содержащаяся в бордоской смеси, убивала грибок.
Весть о новом средстве против заболеваний в рекордный срок распространилась среди виноградарей. Совсем скоро составом стали опрыскивать не только виноград, но и другие культуры: картофель, томаты, лук, яблони и груши. Чтобы бордоская смесь лучше действовала, а при опрыскивании соединения меди сильнее прилипали к листве, в раствор добавляли сахар или мыло. После появления в Европе дешевой соды начали готовить так называемую бургундскую смесь, в которой вместо извести добавляли соду.
К слову, смесь Пруста появилась очень вовремя. Не случись этого, кто знает, сохранились бы до наших дней прекрасные виноградники Шампани, Бургундии, Бордо и Прованса? Дело в том, что колонисты Нового Света, обнаружив в Северной Америке образцы дикого винограда, очень высоко оценили его качество и привезли саженцы на родину для размножения, не подозревая, что весь привезенный ими материал был заражен опасным грибным заболеванием – милдью10. Так, вместе с саженцами из Америки, одно из самых опасных заболеваний винограда попало в Европу. Прекрасно было то, что химия против неё уже была. Вот и получается, что случайное открытие фунгицидных свойств меди сохранило главные винодельческие регионы Франции.
Параллельно с применением бордоской жидкости в качестве фунгицида эту смесь в большей концентрации применяли также для уничтожения сорной растительности в полевых культурах, преимущественно злаках. Так, если для борьбы с болезнями достаточно было обработать поля 1—3% раствором, то в качестве гербицида необходим был уже 20% раствор. Медь, из которой изготавливали медный купорос, была в то время достаточно дорогой, да и воды для создания препарата требовалось в десять раз больше, чем применяется обычно, поэтому бордоская смесь в качестве гербицида не получила столь широкую известность.
О том, как именно медь влияет на фитопатогены, ученые узнали много позже, в XX веке. Было установлено, что действие основано на особенностях ионов меди денатурировать или осаждать белковые вещества в организме вредных грибов.
В отличие от большинства органических фунгицидов к медному купоросу не возникает устойчивости, поэтому препараты на основе меди достаточно эффективны и в современности. В распоряжении земледельцев сегодня широкий ассортимент препаратов на основе хлорокиси и гидроокиси меди. Она также используется, к примеру, для уничтожения водорослей в плавательных бассейнах и даже для снижения численности водорослей в озерах.
Не потеряла своей актуальности и бордоская смесь – правда, в настоящее время её чаще используют только на приусадебных и дачных участках, в личных подсобных хозяйствах. И все же, вот уже более 130 лет смесь извести и медного купороса используется для защиты урожая, а первооткрывателю фунгицида ботанику Мильярде в Бордо установлен бюст в знак признательности за его разработку.
Спасение виноградников во Франции и открытие фунгицидных свойств медного купороса – лишь короткий эпизод, с которого я начну свой рассказ о химии и химиках, изменивших наш мир.
От Арсения до Меркурия
«Всё – яд и всё – лекарство; то и другое определяет доза». Эти всемирно известные слова Парацельса – швейцарского химика, врача и философа – как нельзя лучше подходят для заглавия следующей истории. Речь здесь пойдет о двух известных веществах – давайте разберемся, гибель они или спасение.
Ртуть и мышьяк в качестве ядов и лекарств известны человечеству с незапамятных времен. Многочисленные истории отравлений дошли до наших дней, а вот счастливых исцелений гораздо меньше. Как рассказывает нам история, еще Царь Митридат, жившивший в 120—63 гг до нашей эры приучал себя к малым дозам мышьяка. Для чего, спросите вы? Ответ прост – чтобы пить на пирах отравленное вино со своими врагами. Мать Ивана Грозного Елена Глинская предположительно была отправлена ртутью, а её сын сам чуть не отравился «живым серебром» пытаясь лечить люэс11. Едва не отправила на «тот свет» ртуть и Наполеона.
Несмотря на свою токсичность, ртуть активно использовалась врачами с древности в качестве метода лечения различных заболеваний. По записям Марко Поло12, йоги Древней Индии употребляли напиток на основе серы и ртути, который, по их верованиям, продлевал жизнь. Также известны случаи производства китайскими знахарями так называемых «пилюль бессмертия» на основе этого металла. До XX века ртуть использовалась в качестве универсального лекарства от множества недугов, его применяли для лечения всевозможных заболеваний, начиная от гриппа и заканчивая меланхолией.
Архимед13 и Плиний14 назвали ртуть в честь бога Меркурия. Ученые древности считали ртуть жидким серебром, отсюда и латинское название ртути – Hydrargirum. Таинственный французский алхимик Никола Фламель15 пытался получить золото из ртути. Как вы думаете, удалось ли ему это? Неизвестно… Секреты ученого не разгаданы до сих пор. Исторически сложилось так, что вокруг ртути всегда было множество мистификаций и секретов, таинственных заболеваний и смертей. Учитывая её убийственные свойства, удивляться нечему.
Первые известные случаи отравления ртутью датируются еще медным веком, примерно в 2900—2600 годах до нашей эры. В те времена люди активно использовали киноварь – минерал, содержащий сульфид ртути, который после измельчения превращался в яркий блестящий красный порошок. Кстати, такое название до сих пор имеют масляные и акриловые краски красного оттенка. Древние греки и римляне активно использовали ртуть для очистки золота. В сфере сельского хозяйства использование ртути для борьбы, к примеру, с вредителями или болезнями, пока было слишком рискованно. При этом, римские земледельцы того времени активно использовали химию. Примерно в 200 году до нашей эры римский цензор, оратор и писатель Марк Порций рекомендовал применять обработки растений маслом для защиты от вредителей и болезней. Философ Плиний Старший подробно описывал использование различных веществ для лечения семян от головни, но ртуть в качестве пестицида не упоминалась.
Зато мышьяк в качестве пестицида встречается в записях китайского ученого Ко Хан уже в начале V века нашей эры. Ученый советовал во время высадки подросших растений риса в чеки обрабатывать корни белым мышьяком для борьбы с насекомыми-вредителями.
В Европе мышьяк также использовали против вредителей хлебных запасов, а именно мышей, не зря русское название этого вещества происходит от двух слов «мышь» и «яд». Смесь мышьяка с серой также применяли для борьбы с муравьями.
Средневековые алхимики активно использовали соединения мышьяка и называли их: «лекарством для отбеливания Венеры»16. Однако по-настоящему большой шаг в использовании химии был сделан в период промышленной революции – чудеса прогресса были доступны теперь не только ученым, но и простым обывателям. Все это обуславливалось тем, что редкие и опасные химические соединения окружали горожан на фабриках, заводах и прямо в домах.
К примеру, во времена Викторианской Англии у жителей Лондона появилась новая мода – оклеивать жилища красивыми обоями изумрудного цвета. Новый оттенок зеленого стал настолько популярным, что фабриканты не поспевали за спросом, несколько предприятий выпускали десятки километров обоев с самыми разными узорами. Век прогресса принес в дома англичан свет, стали видны ранее пребывавшие в темноте пространства, которые постыдно было оставлять без красивых обоев. Новинка не была лишена недостатка: краска, которой был нанесен узор содержала мышьяк, именно он и придавал рисунку изумрудно зеленый, красивый цвет.
Разумеется, люди в XIX веке прекрасно знали, что мышьяком можно отравиться, но кто же собирался есть обои, тем более такие красивые? О том, что мышьяк может быть опасным на расстоянии стало понятно позднее, когда в 1862 в богатом доме лондонского района Лаймхаус умер ребенок. Спустя несколько недель в том же доме умер второй ребенок. Врачи сочувственно пожали плечами: дифтерия17, что поделать? Но когда через считанные дни в этом же доме скончался третий ребенок, врачи забеспокоились. Причину стремительно нашли – стены в детской комнате были по последнему слову моды оклеены изумрудными обоями. Как и ожидалось, слуху, что так полюбившиеся лондонцам обои могут быть опасны многие отказывались верить. Нация одумалась лишь тогда, когда королева Виктория приказала ликвидировать зеленые обои со стен недавно отремонтированных комнат в Букингемском дворце.
Зеленая краска на основе мышьяка была известна не только в Англии. Пигмент – тонкий кристаллический порошок зеленого цвета, нерастворимый в воде и один из самых токсичных мышьяк содержащих препаратов был распространен во многих странах Европы. В Германии его называли Швейнфурской зеленью, в Австрии – Венской, а во Франции – Парижской зеленью. Порошок использовали для окраски судов с целью предотвращения обрастания корпусов моллюсками. В сельском же хозяйстве применяли в качестве фунгицида18 и очень ядовитого инсектицида19.
Так, в США первое упоминание Парижской зелени, как средства против вредителей, датируется 1867 годом. Именно в тот момент массовое применение этого препарата помогло американским фермерам избавиться от колорадского жука на посадках картофеля.
В Российской литературе по сельскому хозяйству конца XIX говорится о применении парижской зелени для борьбы с проволочным червем (совр. проволочником) – личинкой жука щелкуна, которая сильно повреждала клубни картофеля, делая в нем ходы. Урожай, поврежденный проволочным червем хранился крайне мало. Метод борьбы с этим вредителем заключался в разбрасывании по полю, на котором планировалась посадка картофеля, пучков свежего клевера либо комочков сладкой кукурузной муки, отравленных 10% раствором парижской зелени.
Упоминается также о применении парижской зелени для борьбы уже с другим, но не менее опасным вредителем – «озимым червём» – гусеницей озимой совки, повсеместно вредившей на сельскохозяйственных культурах, нанося многомиллионные убытки сельскому хозяйству нашей страны. Основной мерой против этого вредителя в XIX веке стала глубокая вспашка и ручной сбор личинок и гусениц на полях. Применение парижской зелени против озимой совки стало действительно долгожданным открытием и позволило при правильном применении полностью избавиться от вредителя.
Страшной напастью на Кубани во все времена считалась саранча, которая возникала внезапно и производила огромный ущерб на полях и пастбищах. В исторических заметках саранча упоминается как «Бич Божий». В начале ХХ века для борьбы с саранчой использовались все имеющиеся средства – это и отпугивание шумовыми приспособлениями, и уничтожение катками. Особенно распространенным методом стало сгребание в специальные рвы, в которых саранчу выжигали порохом или вытаптывали лошадьми. Но все эти меры были мало эффективны, только в 1908 году после централизованной закупки правительством за границей швейнфурской зелени, борьба с вредителем стала эффективной.
Примерно в это же время ученые и химики Германии обратили внимание на другое ядовитое вещество – ртуть. В самом конце 19-го столетия растворы хлорида ртути впервые были использованы для борьбы с болезнями семян. Первые опыты сразу показали высокую эффективность хлорида ртути. В отличии от формальдегида и меди, которые в то время широко применялись для борьбы с семенной инфекцией, ртутьорганические соединения не повреждали зародыш и всходы, и при этом эффективно боролись с грибной и бактериальной инфекцией. Позже хлорид ртути показал отличные результаты на бобовых и овощных культурах.
Позже Георг Везенберг, химик компании Байер, обнаружил, что вещество хлорфенолртуть эффективно подавляет многие грибные заболевания растений. Результатом этих открытий стало то, что в 1915 компания начала промышленное производство крайне эффективного протравителя «Успулун». Жидкий препарат получил очень широкое распространение не только в самой Германии, но и в странах Западной Европы.
В 20-х годах еще большую популярность обрел другой ртутный препарат «Церезан», применяемый для опыливания семян самых разных культур. Производителем были выпущены рекомендации и брошюры для фермеров на английском, немецком, французском языках. Рекламные проспекты призывали использовать новое надежное средство. На одном из таких плакатов двое довольных крестьян лопатами перемешивают семена с дустом в деревянной бочке, а ведь речь все еще идет о ртути – опасном яде, да еще в форме пыли. Учитывая уровень техники безопасности и отношения к своему здоровью, совсем не удивительно, что вскоре популярность ртутьсодержащих протравителей пошла на убыль. Слишком опасным для людей была такая обработка. Вернулись к ртутным препаратам только в середине 20-го века после изобретения специальных протравочных машин, в которых семена и яды смешиваются автоматически в специальном закрытом баке. Это был большой шаг к безопасному использованию ртути, но, к сожалению, недостаточный. Ведь в это самое время в японской префектуре Минамата20 начиналась одна из самых страшных трагедий, связанных с отравлением ртутью.
Что же случилось? В небольшом приморском городке, который преимущественно зарабатывал на ловле и торговле рыбы, находилось крупное химическое предприятие Чиссо. Производились там удобрения и другая химическая продукция. Размеренная послевоенная жизнь в провинциальном городке была простой и понятной, дети ходили в школы, родители усердно работали.
В семьях рыбаков всегда держали кошек – это был надежный способ борьбы с крысами, которые портили снасти и грызли рыбацкие сети. Около 1950 года рыбаки стали замечать за четвероногими необычное поведение: припадки, судороги. Слух о странном недуге кошек разошёлся по городу, после чего стало ходить название «болезнь танцующих кошек». Все бы ничего, только кошки вскоре стали умирать в конвульсиях или бросались в воду. Тут жители вспомнили о мертвых птицах, иногда встречающихся на улицах, а также о массовой гибели рыбы в заливе.
Беда не заставила себя долго ждать. Первым пострадавшим от отравления стала пятилетняя девочка. Родители обратились в больницу в апреле 1956 года. Состояние девочки стремительно ухудшалось, тело сотрясали конвульсии, а через два дня заболела её младшая сестра, затем в больницу попала соседская девочка. Началась массовая «эпидемия» – врачи лишь разводили руками. Через полгода было уже сорок заболевших, четырнадцать из которых скончались. Больным детям давали побольше рыбы, что еще могли предложить в рыбацких семьях?
Наконец, врачи и ученые обратили внимание на тех самых «танцующих кошек» и предположили, что люди и животные гибнут по одной причине, кроме того, большинство пострадавших были из рыбацких районов вдоль побережья. Подозрение на рыбу пало сразу, а вот что за яд убивает людей и животных еще предстояло выяснить. Источник загрязнения все же был найден – химическое предприятие находилось совсем неподалеку. Оказалось, завод Чиссо сбрасывал в бухту химические отходы, не заботясь об экологии и здоровье горожан.
В качестве побочного продукта при химическом распаде выделялись ртуть и мышьяк, которые Чиссо сбрасывал прямо в море, и это продолжалось годами. Ртуть из сточных вод отравляла рыбу, рыба попадала на стол рыбаков и жителей Минаматы. Таким образом, от ядовитой рыбы пострадало огромное количество людей, потому что более доступной еды в прибрежном городе и представить было себе невозможно.
Борьба с химическим производством и выбросом отходов продлилась долгие годы. Руководство крупной химической компании не хотело признавать проблему, и уж тем более выплачивать компенсации.
26 сентября 1968 года на государственном уровне было официально признано, что болезнь Минамата – так ее теперь называли, является результатом длительного употребления в пищу отравленных ртутью продуктов. Это произошло через 12 лет после обнаружения первого случая заболевания. Компания Чиссо была признана ответственной за происходящее. Наконец, было официально признано, что жертвами трагедии стали 2 265 человека, 1 784 из которых скончались.
Японская трагедия привела к ужесточению требований при работе с ртутью и содержащими ртуть соединениями, экологи и врачи серьезно обеспокоились безопасностью препаратов, применяемых в косметической, текстильной промышленности и в сельском хозяйстве. Несмотря на то, что ртутьсодержащие препараты оставались исключительно эффективными против ряда болезней растений, хорошая активность против патогенов сопровождалась высокой опасностью для человека. После почти полувековой истории применения эти препараты были запрещены для использования во многих странах, а последние обработки такими протравителями были проведены более 30 лет назад.
