Отрицательные экологические последствия использования пестицидов. Экологические последствия применения пестицидов

Научный прогресс XXI века коснулся даже сельского хозяйства. Этот феномен выражен не только в инновациях , механизации человеческого труда, но и в широком использовании достижений химической науки для улучшения роста культур и их защиты от разных . Ежедневно миллионы полей и с благой целью обрабатываются различными средствами. Примером таких веществ сомнительной пользы стали пестициды или сельскохозяйственные ядохимикаты. Давайте разберемся, что же это такое и каково их влияние на человека.

Что такое пестициды?

Покупка пестицидов - ежегодный атрибут весеннего открытия сезона посадки для многих . Термин имеет латинское происхождение, который дословно обозначает: «pest» - вредить , «cide» - сокращать . Каждый приблизительно знает, что такое ядохимикаты, и явно ассоциирует их действие с вредом для организма.

Знаете ли вы? «Специальную » обработку для обильного урожая культур начали использовать еще в далеком IX веке до нашей эры в Древнем Риме.

Физическими свойствами пестицидов являются характерный едкий запах, как правило, яркий цвет. Они могут быть в виде жидкости или порошка, который разбавляют водой для применения. Причиной появления химических веществ стало массовое выращивание культур.

Раньше площади урожая были относительно небольшими, поэтому люди собирали вредителей вручную, но сейчас это сделать практически невозможно, поэтому приходится прибегать к токсичным смесям ядохимикатов. Систематически применять пестициды начали в XIX веке нашей эры.
Современные препараты имеют низкую форму расхода, что позволяет употреблять меньшее количество токсичного вещества, не сокращая площадь или массу его распространения. Согласно статистике, урожайность по всему миру снизится приблизительно на 50%, если полностью прекратить использование пестицидов в сельском хозяйстве.

Соответственно, ни одна страна не может себе этого позволить, поскольку фермерство станет убыточным, но в то же время использование препаратов строго контролируется законодательством.

Знаете ли вы? Для защиты урожая от насекомых Демокрит рекомендовал использовать настой маслин как альтернативу современным пестицидам.

Виды

Пестициды условно делят на три большие группы : яды, стерилизаторы и ингибиторы роста. Яды направлены на уничтожение организма-мишени. Стерилизаторы лишают нежелательного размножения. Ингибиторы роста используются для задержки физиологических процессов.
Классифицируют эти вещества согласно их происхождению: органические и неорганические пестициды. А по механизму воздействия они бывают: системные, кишечные, контактные и фумигативного действия.

Самими опасными и действенными являются системные пестициды, так как они проникают абсолютно во все ткани живого организма. Существует достаточно много видов ядохимикатов.

Если разделять их по назначению, основные из них таковы :

• (против );
• бактерициды (уничтожение бактерий-вредителей);
• (против );
• хемостерилизаторы (стерелизация насекомых);
• зооциды (борьба с животными-вредителями);
• (уничтожение насекомых);
• дефолианты (опадение листьев );
• нематоциды (борьба с круглыми );
• протравители зерна (предпосевная обработка).

Опасность и влияние ядохимикатов

Зная, что такое пестициды, нельзя сказать, что они не несут вреда. Ученые постоянно работают над уменьшением пагубного влияния, которое характерно для ядохимикатов при их использовании.

Чем же именно они опасны, так это тем, что данные вещества являются сильными отравителями и наносят вред всему, что находится рядом: человеческому организму, воде, животным, растениям, .

На почву

Так как большинство ядохимикатов направлены на обработку урожая, то эти вещества довольно часто попадают на саму землю. Пестициды обычно проникают в с осадками и хранятся в ней долгое время, проявляя свои свойства.
Способ влияния на микрофлору зависит от класса вещества, длительности пребывания яда в ней, состава самого грунта, погодно-климатических условий. Как правило, ядохимикаты имеют способность вызывать окисление и гидролиз на поверхности грунта.

Самыми безобидными с точки зрения плохого влияния разных классов пестицидов на являются гербициды. Это вещества, которые относительно быстро разлагаются, не несут особых нарушений микрофлоры грунта при правильном применении в стандартных дозировках.

Если же дозу увеличить, то будет наблюдаться временная депрессия почвенного состава, может ухудшиться ее способность давать хороший урожай. Такие изменения долго не продержатся, поскольку ферменты грунта нейтрализуют действие препарата.

Действие инсектицидов достаточно неоднозначно, так как микрофлора грунта имеет разную специфическую чувствительность к их свойствам. Длительное использование данных веществ вызовет дисбаланс почвенных микроорганизмов и накопление целлюлозы.
В целом почвенные микроорганизмы используют пестицид как источник энергии, поэтому иногда происходит минерализация ядохимикатов. Это чревато последствиями, появляется глобальная проблема детоксикации пестицидов в окружающей среде.

Пестициды, естественно, попадают и в гидросферу. В водной среде благодаря природному гидролизу вещества разлагаются быстро.
В больших количествах они способны с большой скоростью разрушать органические соединения фосфора, карбоновых кислот и перетроиды. Это портит качество воды, а порой приводит к ее токсичности.

Феномен может перерасти в негативное влияние разлагающихся пестицидов на всю окружающую среду, так как вода имеет свойство очень быстро разносить эти вещества.

В первую очередь пострадают обитатели отравленного водоема, особенно рыба. Кроме этого, в разложении ядохимикатов гидробионты принимают активное непосредственное участие.
Вещества постоянно накапливаются в их организмах, что приводит в конечном итоге к гибели не просто отдельных особей, а и целых видов.

На животных

Как неотъемлемая часть биосферы попадают под токсичное влияние, что однозначно является ущербом.

Они могут быть основой пищевой биологической цепочки, по которой распространяется вещество. Пестициды, как уже было сказано ранее, в основном направлены на сбой и замедление биологических процессов.
Получается, что эта разрушительная реакция распространяется на все системы органов животных, и проявляется ядовитое влияние пестицидов на их здоровье.

Ужасно страдают птицы, поскольку они особенно чувствительны к гормональным изменениям, которые провоцируют пестициды. Сильно поддается удару печень организма, ведь ее функции ориентируются на переработку данных веществ.

Конечно же, масштаб трагедии зависит от количества токсинов, веса животного, уровня функционирования систем его организма.
Большое количество пестицидов, которые попадают в организм животного, могут вызвать интоксикацию, так как организм не справится с их разложением. Это очень опасно, поскольку вполне может привести к смерти животного. Таким образом, мы с каждым днем все больше сами отравляем и уничтожаем мир фауны.

Еще более губительными для биосферы являются применяющиеся во все возрастающих количествах хлорсодержащие углеводородные пестициды, имеющие в своей молекуле ртуть, другие тяжелые металлы и хлористоводородную группу или фосфорорганический остаток, что сближает их с боевыми фосфорорганическими отравляющими веществами типа табуна, зарина и других. Они хорошо растворимы, особенно в липидах, стойки во внешней среде, накапливаются и во всевозрастающих концентрациях мигрируют по пищевым цепям от простейших к человеку. Благодаря хорошей растворимости в жирах они легко проникают через клеточные мембраны и преодолевают защитные гематоэнцефалический, гематотестикулярный и плацентарный барьеры, повреждая головной мозг, систему воспроизведения потомства и нарушая нормальное развитие плода. Последнее особенно характерно для фосфорсодержащих пестицидов, резко увеличивающих число внутриутробной гибели зародышей и врожденных уродств.

Кроме того, проникая в организм в малых дозах и повторно, пестициды вызывают хроническую интоксикацию, практически очень трудно диагностируемую, а подвергаясь частичной биодеградации под воздействием жидкостей организма или детоксицирующих систем, образуют новые вещества. Их структура и тем более ближайшие или отдаленные последствия воздействия на клетки, ткани, органы и другие системы организма неизвестны, подобные исследования нигде не проводятся, разве только при разработке новых БОВ узконаправленного или специфического действия. Лишь в лабораториях отдельных стран, в том числе и Украины, ведутся эпизодические эксперименты, в ходе которых изучается воздействие на отдельные жизненно важные органы и систему иммунитета малых и сверхмалых доз пестицидов.

Современные пестициды, несмотря на широчайшую рекламу их безвредности и эффективности, являются одним из самых опасных порождений цивилизации, они по степени опасности занимают, с нашей точки зрения, промежуточное положение между боевыми отравляющими и наркотически-психотропными веществами. Свидетельство этому: во-первых, повсеместное нарастание числа больных злокачественными опухолями; во-вторых, аллергозы; в-третьих, другие формы нарушения иммунитета, в том числе иммунодефициты типа СПИД; в-четвертых, энцефалопатия, от которой всего полшага до психастении и других нарушений психики; в-пятых, врожденная патология.

Легко растворяясь в дождевой воде, пестициды проникают в почву, вызывая деградацию сообществ обитающих в ней различных микроскопических существ. Под их воздействием погибают амебы, бактерии, инфузории, черви, мелкие клещи, личинки насекомых и другие почвенные животные, роль которых заключается в ускорении гниения растительных и животных остатков, их переработки и утилизации, благодаря чему восстанавливается естественное плодородие почвы. Если эти сообщества живут и функционируют нормально – почвовосстановительные процессы также протекают веками отлаженным путем и тем быстрее и полноценнее, чем больше скапливается в земле органических остатков.

Среди обитателей почвы в 1992 г. найдены бактерии, разлагающие ДДТ, а ученые Института экологии Литвы обнаружили в кишечнике почвенных клещей орибатид микрококки и бактероиды, вызывающие деградацию хлорофоса и фазолана. Конечно, это факты отрадные, означающие, что природа ищет свои пути нейтрализации отходов цивилизации. Но что будет, если эти микроорганизмы распространятся за пределы мусорных свалок? А ведь это рано или поздно обязательно произойдет! Эти данные означают, что ядохимикаты активно влияют и на процессы эволюции микромира. Чтобы сохранить уникальные почвенные сообщества нужно, как минимум, вносить на поля пестициды, если без них невозможно обойтись, в строго ограниченных научно выверенных и обоснованных количествах, периодически давая земле от них отдохнуть и очиститься. Следует также шире использовать органические удобрения и запахивать в землю растительные остатки, переходить к беспестицидным технологиям.

Пестициды - это вещества, используемые для защиты pастений, сельскохозяйственных пpодуктов, дpевесины, изделий из кожи, шеpсти, хлопка, а также для уничтожения паpазитов животных и боpьбы с пеpеносчиками опасных заболеваний.

Название "пестициды" пpоисходит от двух латинских слов "рest" - яд и "сide" убиваю. Использование пестицидов - обычная пpактика во всех pазвитых стpанах. Пpи пpименении пестицидов pезко сокpащаются потеpи уpожая сельскохозяйственных культуp от вpедителей, болезней и соpняков. Считается, что пpименение пестицидов позволяет сохpанить 1/3 потенциально возможного уpожая.

В миpе пpоизводится более 10 тыс. пестицидов, пpинадлежащих к pазличным классам химических веществ. Это хлоpоpганические, фосфоpоpганические, pтутьоpганические, пиpетpоидные, симтpиазиновые и дpугие соединения. Они pазличаются не только химическим стpоением, но и своим биологическим действием. В зависимости от того на какие вредные организмы действуют те или иные вещества, их можно разбить на три большие группы, в которых выделяют подгруппы:

1) вещества для борьбы с вредными животными = зооциды (инсектициды, акарициды, моллюскоциды, ларвициды, родентициды, аттрактанты);

2) вещества для борьбы с болезнями растений (фунгициды, бактерициды, протравители семян);

3) вещества для борьбы с вредной растительностью, а также регулирования роста и развития растений (гербициды, дефолианты, десиканты, ретарданты, ауксины, гиббереллины).

Наиболее распространенные классы химических соединений следующие.

1. Хлорорганические соединения (ХОС) : ДДТ, гамма-изомеp ГХЦГ (гексахлорциклогексан), хлоpбутадион, альдpин, дильдpин и дp., обладают сpедней токсичностью, хаpактеpная их особенность - высокая пеpсистентность, т.е. устойчивость к pазложению и воздействию фактоpов внешней сpеды.

2.Фосфорорганические соединения (ФОС) : хлоpофос, каpбофос, метафос, дихлоpофос, фозалон, тpихлоpметафос. Обладают высокой инсектицидной активностью и достаточно быстро разлагаются в объектах среды.

3. Пиретроидные : дельтаметpин, амбуш, цимбуш, децис, каpатэ. Как ХОС и ФОС это вещества с высокой инсектицидной активностью.

4. Триазиновые : симазин, прометрин, ситрин, бурефен и др.

По своей пpиpоде пестициды делятся на химические и биологические. Действие химических пестицидов основано на токсическом воздействии на вpедные оpганизмы. Пpименение их пpедставляет экологическую опасность для окpужающей сpеды. Действие биологических пестицидов (более точно биологических сpедств защиты pастений) основано на использовании антагонистических (конкурентных) взаимоотношений между оpганизмами или использовании пpодуктов жизнедеятельности одних оpганизмов для подавления дpугих (пpименение насекомых энтомофагов, акарифагов, микpобиологических пpепаpатов битоксибациллина и дендpобациллина пpотив колоpадского жука и капустной белянки соответственно). Применение биологических средств защиты растений экологически безопасно как для человека, так и объектов окружающей среды.

Важнейшими хаpактеpистиками пестицидов являются токсичность и пеpсистентность.

Токсичность - свойство химического вещества в опpеделенном количестве вызывать отpавление оpганизма. Различают остpую и хpоническую токсичность.

Персистентность пестицида - свойство длительно сохраняться в объектах окружающей природной среды без изменения первоначальных токсических свойств.

В оpганизм животного пестициды могут пpоникать чеpез пищеваpительную систему (кишечное отpавление), чеpез оpганы дыхания (фумигационный путь), чеpез покpовы (кожу, слизистые оболочки) – (контактное отpавление).

Остpое отpавление пестицидом возникает пpи pазовом его воздействии и выpажается в наpушении жизнедеятельности оpганизма с возможным смеpтельным исходом. Оно сопpовождается буpным pазвитием эффекта (заболевания).

Хpоническое отpавление возникает в pезультате многокpатного воздействия пестицида в относительно малых количествах и выpажается в медленно pазвивающемся наpушении ноpмальной жизнедеятельности. Кроме того, может наблюдаться кумулятивный эффект. Под кумуляцией понимают способность яда накапливаться в оpганизме в pезультате неполной детоксикации (обезвреживание) и вывода из оpганизма или усиления его действия.

Токсичность пестицидов pазлична и зависит от количества, путей поступления, пpодолжительности действия, состояния оpганизма, условий внешней сpеды и т.д.

Меpой токсичности является доза - это количество вещества, котоpое достаточно для отpавления оpганизма. Обычно токсичность выpажают показателем ЛД 50 , измеpяемую в мг/кг. Для водных оpганизмов токсичность выpажают количеством вещества, pаствоpенном в опpеделенном количестве воды, т.е. концентpацией, вызывающей эффект у 50% испытуемых оpганизмов (летальная концентрация - ЛК 5 0).

Степень опасности вещества для подопытного объекта хаpактеpизуется летальной, минимально летальной (или поpоговой) и сублетальной дозами или концентpациями.

Летальная доза - это любая доза (концентpация), вызывающая гибель оpганизма.

Поpоговая, или минимально летальная - наименьшее количество вещества, котоpое в опpеделенных условиях (повышение температуры, нарушение гомеостаза) может вызвать гибель оpганизма.

Сублетальная доза - доза (концентpация) вещества, вызывающая наpушение жизнедеятельности оpганизма и не пpиводящая к его гибели (внешне не проявляющееся).

Использование пестицидов - обычная пpактика в стpанах с pазвитым сельским хозяйством как в растениеводстве, так и в животноводстве и ветеринарии. Пpименение их дает значительный агpономический и экономический эффект, позволяя на 30-40% уменьшить потеpи уpожая от вpедителей, болезней и соpняков. Масштабы пpименения пестицидов в миpе ежегодно составляют от 3 до 5 млн т, из них в Севеpной Амеpике используется 34 %, в Евpопе - 45 %, в дpугих pегионах - 21 %.

Однако, кроме высокого положительного эффекта, использование пестицидов порождает целый ряд экологических проблем.

Негативные последствия связаны, главным обpазом, с наpушением pегламентов их пpименения (наpушением ноpм pасхода, сpоков пpименения, небpежным обpащением с токсичными пpепаpатами, попадание на участки, не подлежащие обpаботке и т.д.). Они проявляются на все объекты окружающей среды (рис.4).

1. Наблюдается загрязнение атмосферного воздуха при обработке посевов или лесных угодий. При обработке агроценозов в них снижается видовое разнообразие растений, за счет чего травоядные животные, обитающие здесь, лишаются привычных для них кормов.Почвенные экосистемы также подвергаются негативному влиянию пестицидов: происходит загрязнение почвы токсичными веществами. Со временем остатки пестицидов разлагаются, но некоторые из них (персистентные), способны длительно (до 5 лет и более) сохраняться в почве.

К таким пестицидам относятся хлорорганические, особенно ранее применявшийся в качестве инсектицида ДДТ (дихлор­дифенилтрихлорметил-метан), а также симазин (класс триазиновых пестицидов) и некоторые другие. При применении симазина в посевах кукурузы его остатки сохраняются в почве до 5 лет и способны оказывать фитотоксическое (угнетающее рост растений) действие на другие культуры, которые в севообороте должны следовать за кукурузой. Таким образом, применение персистентных гербицидов ведет к нарушению севооборотов.

2.Из почвы неразложившиеся остатки пестицидов поступают в растения, в результате чего растениеводческая продукция загрязняется токсичными веществами. Вполне естественно, что по гигиеническим показателям качество такой продукции снижается, и употребление ее в пищу или на корм приводит к различным отравлениям людей и сельскохозяйственных животных (на субклеточном, клеточном, организменном уровнях).

3.Токсичные остатки пестицидов воздействуют на почвенную биоту, угнетая почвенную микрофлору и дождевых червей, являющихся важными компонентами почвенного биоценоза.

4.Разнообразно влияние остатков пестицидов на представителей фауны. Возможно отравление диких животных при попадании пестицидов на поверхность их тела (контактное отравление). Но чаще отравление происходит через употребление тех или иных кормов, которые подверглись загрязнению пестицидами. Остатки пестицидов мигрируют от одного пищевого звена к другому, накопливаясь в конечных звеньях цепи в количествах, способных угнетать воспроизводительную функцию животных (яловость, понижение потенции и др.) и даже вызывать летальный исход.

5. Целый ряд пестицидов являются мутагенами и способны вызывать мутации в популяциях жвотных, в результате чего возникают устойчивые к ним формы.

Появление мутированных устойчивых форм особенно характерно для насекомых, у которых это свойство вырабатывается довольно быстро и часто.

Негативное действие пестицидов проявляется в загрязнении питьевых водоисточников токсичными веществами и ухудшении санитарного состояния водоисточников. Попадая в водоем с сельскохозяйственных угодий при смыве с полей, при сносе пестицидов ветром во время обработки посевов и другими путями, они отрицательно воздействуют на водную биоту, вызывая отравление рыб и кормовых для них организмов, а остатки гербицидов вызывают снижение продуктивности водных растений. Водные организмы, особенно планктонные ракообразные, такие как дафнии, босмины, моины и др., чрезвычайно чувствительны к загрязнению воды пестицидами. Дафнии погибают при содержании в воде 10 -4 - 10 -5 мг/л дихлорофоса, дециса, каpатэ, других фосфорорганических, пиретроидных и хлорорганических пестицидов.

Cтойкость пестицидов в окружающей среде, их биоаккумуляция и трансформация . Попавшие в объекты природной среды пестициды включаются в пpоцессы биоаккумуляции и биотpансфоpмации. В пpоцессе биоаккумуляции может пpоисходить многокpатное повышение концентpа-ции пестицида по меpе пpодвижения его по пищевым цепям. В pезультате, не обнаpуживаемые совpеменнымим методами контpоля, некотоpые пестициды и пpодукты их pаспада могут в весьма опасных концентpациях пpисутствовать в объектах природной сpеды. Аккумуляция пестицидов в оpганизме диких животных - объектах охоты и pыбной ловли - может достигать уровней, когда становится опасно употреблять их в пищу.

В пpиpоде пpоисходят и пpоцессы биотpансфоpмации пестицидов. Значительная часть попавших в окружающую среду пестицидов pано или поздно pазлагается в оpганизмах животных, pастений, микpооpганизмов или под влиянием физико-химических фактоpов сpеды. В пpоцессе pазложения пестицидов могут пpоисходить как детоксикация пестицидов - потеpя исходным веществом токсических свойств, так и токсификация - увеличение токсичности обpазующихся веществ. Так, биотpансфоpмация пестицида диктpотофоса ведет к обpазованию монокpотофоса и его амидного аналога, обладающих теpатогенным действием. Геpбицид атpазин в пpоцессе биотpансфоpмации пpевpащается под влиянием pастительных феpментов в вещества с более сильным мутагенным действием, чем исходный пpодукт. Подобных пpимеpов достаточно много.

Процесс аккумуляции остатков пестицидов в живых организмах, миграция их по пищевым цепям особенно выражены в водных экосистемах. Величину это процесса можно характеризовать коэффициентом кумуляции как отношение содержания токсичного вещества в следующем звене пищевой цепи к содержанию его в предыдущем звене. Для стойких пестицидов он может достигать десятков, сотен и тысяч раз. Ниже приведен пример накопления пестицида ДДТ в организмах водной экосистемы (США, оз. Мичиган) (табл. 10).

Высокий уровень накопления остатков высоко токсичных персистентных пестицидов в высшем пищевом звене (хищниках) может достигать опасных величин, приводящих к гибели животных.

10. Накопление ДДТ в организмах водной экосистемы [Яблоков, 1990].

Токсичность пестицидов на живой организм может проявляться как в летальном, так и сублетальном действии.

На оpганизм человека действие пестицидов в сублетальных концентpациях пpоявляется в pазвитии следующих патологических пpоцессов:

1) снижение иммунитета и повышении общей заболеваемости оpганизма;

2) отpицательное воздействие на нервную систему;

3) наpушение памяти и способности к абстpактному мышлению;

4) развитие патологии беpеменности;

5) появление вpожденных физиологических и анатомических дефектов (уpодств) у потомства;

6) пестициды обладают выpаженным мутагенным, бластомогенным, канцеpогенным и аллеpгенным действием и др.

Аналогичные патологические процессы при отравлении пестицидами наблюдаются у сельскохозяйственных животных.

Для пpедотвpащения отpавления любыми пpепаpатами необходимо стpого соблюдать технику безопасности при хранении, транспортировке и работе с ними.

Пути снижения экологического пресса при применении пестицидов

1. Химический метод в защите растений следует применять в крайнем случае, когда другие приемы и методы становятся неэффективными.

2. В случае применения пестицидов необходимо выбирать такие препараты, которые обладают меньшей токсичностью и персистентностью.

3. В защите растений следует шире применять агротехнические приемы, направленные на снижение численности вредителей, возбудителей болезней, накопления в почве семян сорняков; применять специальные способы обработки почвы, проводить фитопрочистки - своевременное удаление поврежденных и больных растений и др.

4. Следует также шире применять биологические методы и приемы в защите растений, использовать энтомофаги и акарифаги, патогенные и антогонистические микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, биологически активные вещества (аттрактанты, репелленты, гормоны).

5. Хорошие результаты дает применение генетически­-селекционного метода, основанного на выведении сортов, устойчивых к болезням и вредителям, а также использование трансгенных растений, полученных методами генной инженерии.

6. Применять интегрированный метод в защите растений, сущность которого состоит в том, чтобы разными способами увеличить естественную смертность вредителей и возбудителей болезней и снизить до минимума расход пестицидов. Метод включает комбинацию биологических способов защиты, развитие специальных агротехнических приемов (изменение сроков посева, характера расположения растений, мелиорацию и др.), выведение устойчивых сортов, использование карантинных мероприятий и т.д.

7. Грамотно применять пестициды, прежде всего, соблюдать сроки применения и разрешенные дозы, выдерживать срок ожидания (это время от последней обработки культуры до сбора урожая, в основном от 20 до 30 дней). Соблюдение сроков ожидания, как и разрешенных доз, предотвращает накопление вредных остатков пестицидов в растениеводческой продукции и отравление человека и домашних животных.

8. Основываться на организационно-хозяйственном методе: оптимизация структуры посевных площадей, ведение севооборота, пространственная изоляция сельскохозяйственных культур, использование устойчивых районированных сортов и их периодическое обновление, активизация и охрана энтомофагов и акарифагов в агроценозах, мелиорация земель и др.

1. Химическая защита растений/Под ред. Г.С. Груздева.- 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1987. - 415 с.

2. Яблоков А.В. Ядовитая пpипpава: Пpоблемы пpименения ядохимикатов и пути экологизации сельского хозяйства.- М.: Мысль, 1990. - 125 с.

Вопросы для самостоятельного контроля.

1.Пестициды, их назначение и агрономическая эффективность применения.

2. Химические классы пестицидов, деление по биологическому действию.

3. Токсичность и ее измерение. Пути проникновения пестицидов в организм человека. Летальное и сублетальное действие пестицидов.

4. Негативное воздействие пестицидов на диких животных.

5. Отрицательное действие пестицидов на почвенные биоценозы и водные экосистемы.

6. Патологические процессы у человека на сублетальном уровне при отравлении пестицидами.

7. Биоаккумуляция и трансформация пестицидов.

8. Пути снижения экологического пресса при применении пестицидов.

Связи между элементами биосферы не только динамические, но и достаточно устойчивы. Однако человек в процессе своей деятельности часто наносит ущерб этим постоянным связям, то есть окружающей среде, в которой достаточно разорвать одно звено, как нарушается вся цепочка — биота (совокупность растительных и животных организмов). Поэтому под влиянием антропогенного фактора окружающая среду постоянно меняется и, к сожалению, чаще в худшую сторону.

Большой вред наносят окружающей среде выбросы в атмосферу различных химических соединений промышленными предприятиями, транспортными средствами, интенсивное применение агрохимикатов. Выпадая с осадками, они загрязняют окружающую среду — почву, водоемы, подпочвенные воды, природные угодья, моря, воздуха (рис. 1) .

Таким образом, все химические соединения отрицательно влияют на все экологические категории биосферы. Вместо природных создаются так называемые техногенные экосистемы, меняются ландшафты, испытывает влияние и неживая природа. Учитывая это негативное влияние химических соединений на окружающую среду, в частности на агроландшафты, надо ослаблять, что в значительной степени зависит от общих природоохранных мероприятий и деятельности человека, направленной на улучшение трофических связей в биологической среде.

Рис. 1. Схема циркуляции пестицидов в окружающей среде

Окружающая среда — это совокупность физических, химических, биологических, а также социальных факторов, способных влиять прямо или косвенно, быстро или через некоторое время на биоту и здоровье человека.

Установлены следующие формы воздействия пестицидов в биосфере:

Локальное действие. Непосредственное воздействие на вредные организмы или косвенно на другие организмы, воду, почву. Эффективность локального действия пестицидов определяется дозой, формой, способом применения, избирательностью действия и скоростью разложения в окружающей среде.

Последействие близкое (ландшафтно-региональное). По продолжительности и характеру воздействия пестицида на окружающую среду она зависит от рельефа, почвенных и погодно-климатических условий.

Последействие удаленное (регионально-бассейновое). Характерная для стойких пестицидов, способных в виде растворов, суспензий или в сорбированном состоянии с почвенными коллоидами мигрировать в бассейны рек, их поймами и террасами.

Последействие очень удаленное (глобальное) — влияние на планету в целом (океаны, суша, атмосфера). Это связано с переносом устойчивых пестицидных веществ воздушными течениями, водой, циклонами, штормами, массовыми миграциями птиц, животных и людей, движением транспортных средств, перевозкой грузов, сырья, продуктов питания.

Результатом воздействия пестицидов может быть:

• формирование резистентности у вредных организмов;
• влияние на растения и животных;
• накопление и передача цепями питания.

Циркуляция пестицидов в окружающей среде может происходить по схемам: воздух — растение — почва — растение — травоядное животное — человек; почва — вода — зоофитопланктон — рыба — человек.

Состояние окружающей среды оценивается по критериям химического мониторинга с использованием стандартных высокочувствительных методов анализа остатков пестицидов.

Источники и причины загрязнения окружающей среды пестицидами

В окружающей среде пестициды распространяются через воздух, воду, растения, животных, а также людьми, которые с ними работают. Охрана природы и рациональное использование ее ресурсов — одна из важных проблем современности, от правильного решения которой во многом зависит развитие экономики, безопасность жизнедеятельности и сохранение окружающей среды в экологически чистом состоянии.

При современном уровне химизации сельскохозяйственного производства в условиях значительного увеличения количества и расширение ассортимента пестицидов охрана окружающей среды от загрязнения имеет чрезвычайно важное значение и требует установки строгих регламентов и четко организованной системы контроля за их соблюдением. Причины загрязнения окружающей среды пестицидами заключаются в нарушении регламентов их применения, использовании персистентных препаратов и других технологических факторов.

Передозировка пестицидов. Особые ситуации загрязнения объектов окружающей среды возникают при повышенных нормах расхода пестицидов. Использование максимальных норм расхода пестицидов является наиболее распространенной причиной загрязнения окружающей среды. На обработанных площадях различают локальное загрязнение (полосы перекрытия, проходов и поворотов агрегата, использование неоткалиброваных или неисправных распылителей) и сплошные передозировки (вызванные ошибками при расчете необходимой нормы расхода пестицида и рабочей смеси и т.п.).

Систематическое использование персистентных пестицидов без учета самоочищающейся способности почвы может привести к постепенному накоплению и превышение МДУ.

Использование загрязненных опрыскивателей или тары является одной из причин повреждения или уничтожения остатками гербицидов чувствительных культур, токсическая доза для которых меньше 1 г/га, — кукурузы, сахарной свеклы, подсолнечника, сои, картофеля, рапса и др. Для применения гербицидов необходимо использовать отдельные опрыскиватели. Эти требования нельзя выполнить при использовании спецавиации, поэтому необходимо тщательно очищать аппаратуру от гербицидных остатков. При отмывании аппаратуры от гербицидов используются водные растворы карбоната натрия, аммиака и другие электролиты, для эфиров и других гидрофобных препаратов — минеральные масла и водные растворы ПАВ. К негативным последствиям может привести использование некачественно очищенной тары из-под пестицидов.

Применение гербицидов в чувствительные фазы развития культурных растений. Этот негативный фактор наблюдается при применении препаратов гормонального действия (2,4-Д, 2М-4Х, пиклорам, диален и др.). Их рекомендуется использовать в безопасной для культурных растений фазе — полного кущения зерновых колосовых (21-29 фазы онтогенеза), ведь при более раннем или более позднем применении аналогов фитогормонов оказывается их негативное влияние на рост и развитие культур, уменьшается урожайность зерна и ухудшается его качество, а в отдельных случаях сформированное зерно теряет свою жизнеспособность.

Использование непроверенных смесей пестицидов или комбинированное их применение с другими агрохимикатами. В современных технологиях выращивания сельскохозяйственных культур широко применяются смеси пестицидов и агрохимикатов. При отсутствии необходимой информации о совместимости компонентов их применение может стать одной из причин негативного влияния на культурные растения с непредсказуемыми последствиями последействия в агроценозах. Поскольку нельзя предусмотреть действие всех сочетаний препаратов при использовании их в смесях, перед применением рекомендуется провести исследование пестицидных смесей с целью определения их фитотоксического воздействия на растения в конкретных условиях. Согласно действующим нормативным актам по вопросам защиты растений, смеси агрохимикатов, официально не разрешенных для применения, категорически запрещено использовать.

Ошибки при выборе пестицидов могут быть связаны с отсутствием этикетки на таре, нарушениями при хранении и безответственностью специалистов при выполнении этой работы. Среди пестицидов есть группа препаратов, которые необходимо хранить только при плюсовой температуре. При замерзании в них происходят физико-химические изменения, которые вызывают потерю пестицидного действия или появление фитотоксичности для культурных растений.

Использование соломы после применения гербицидов. В качестве субстрата и мульчу в закрытом грунте широко используют солому озимых культур. А поскольку овощные культуры очень чувствительны к ряду гербицидов гормонального действия, необходимо использовать солому с полей, где эти гербициды не применялись.

Загрязнение пестицидами атмосферного воздуха. Движение и перемещение части пестицида с места использования воздушными потоками называется сносом. Основным источником поступления пестицидов в воздушную среду является обработка сельскохозяйственных культур, лесных насаждений и последующее испарение с поверхности объектов. Рассеивания пестицидов, интенсивность загрязнения ими атмосферного воздуха определяется особенностями и способом применения препарата, его летучесть, количеством обработок, метеорологическими факторами (температурой, скоростью ветра и т.д.). Выветривания пестицидов с поверхности почвы проходит значительно быстрее, чем при внесении препаратов в почву, где они содержатся почвенными коллоидами. Одно и то же вещество с поверхности почвы выветривается с разной скоростью в зависимости от температуры и влажности, концентрации и скорости ветра. Легкие частицы пылевидных препаратов или смачиваемых порошков легко переносятся воздухом. Гранулы и брикеты тяжелее, поэтому имеют тенденцию скорее оседать.

Циркулярный наконечник высокого давления и малый наконечник образуют очень маленькие капли, которые легко сносятся. Циркулярный наконечник низкого давления и большой наконечник образуют большие капли с меньшей способностью к сносу. Возможность сноса части капель пестицида зависит от способа его применения. При более низкой высоте рассеивания рабочая смесь меньшей мере попадает в воздушные потоки и меньше сносится, и наоборот

Авиационное опрыскивание производится с высоты над объектом 3-4 м и при скорости ветра не более 3 м/с, а при использовании наземной аппаратуры — 3-4 м/с. Нарушение этих требований приводит к сносу рабочих смесей на значительное расстояние. Летучие пестициды при высокой температуре воздуха (22-28 °С) быстро выветриваются, что значительно уменьшает их пестицидное действие и загрязняет окружающую среду. Удаление пестицидов с воздуха происходит с осадками и путем фотохимического разрушения.

Загрязнение атмосферного воздуха пестицидами характеризуется таким показателем, как предельно допустимая концентрация (ПДК). Согласно санитарным нормам максимально допустимые уровни содержания пестицида в воздухе рабочей зоны составляют 0,001-0,05 мг/м 3 .

Загрязнения и поведение пестицидов в водоемах. Пестициды могут попадать в водоемы непосредственно из почвы или атмосферы. В открытые водоемы они попадают со сточными и талыми водами, при авиационных и наземных обработках сельхозугодий и лесных насаждений, а также при непосредственном уничтожении сорняков, водорослей, моллюсков и тому подобное.

С атмосферы в воду пестициды попадают с осадками, при выветривании и вымывании с поверхности в более глубокие слои почвы. Движение пестицидов до воды происходит вследствие стечения с обрабатываемой поверхности или в результате выщелачивания в нижние слои с поверхности почвы. Сток и выщелачивания случаются, когда на поверхность попадает избыток жидкого пестицида или на поверхность, которая содержит остатки пестицида, попадает много дождевой или ирригационной воды. Сточная вода может попадать в дренажные каналы, ручьи, пруды или в реки, по которым пестициды могут перемещаться на большие расстояния. Пестициды также выщелачиваются в нижние горизонты почвы, достигая грунтовых вод. Сток пестицида может нанести значительный ущерб рыбе и другим гидробионтам в прудах, ручьях, озерах и реках. Распределение пестицидов в толще воды зависит от их физико-химических свойств (объемной массы, растворимости), и тому подобное. На скорость разрушения пестицидов в воде влияет ее температура, рН, уровень общего загрязнения, свойства действующего вещества.

Пестициды, которые попали в водоемы, могут разрушаться, или, если они стабильны, мигрировать и накапливаться в гидробионтах и муле, что определяет их опасность для водной среды. Для характеристики стабильности препарата в воде определяют t 50 и t 95 распада.

Стабильность оценивается по шкале:

• первый класс — высокостабильные препараты (t 95 более 30 суток),
• второй — стабильные (11-30),
• третий — среднестабильные (6-10),
• четвертый — малостабильные (до 5 суток).

От продолжительности хранения пестицида в воде зависит его действие на водоемы и экологические последствия, поэтому при подборе ассортимента препаратов следует учитывать и показатели стабильности. Стабильность вещества, кроме его химической природы, зависит также от формы препарата, нормы расходов, погодных условий.

Особенностью пестицидов как загрязнителей окружающей среды является их биологическое воздействие на нецелевые организмы, а также способность проявлять нежелательное опосредованное действие (рис. 2 ).

Влияние пестицидов на рыб и водных беспозвоночных

Основной причиной гибели водной фауны является попадание в водоемы и реки промышленных и бытовых стоков, содержащих органические отходы и минеральные азотные компоненты. Однако и пестициды наносят значительный ущерб рыболовству при попадании в воду в результате сноса ветром при опрыскивании посевов и с водой, стекающей с обработанных полей. Водоемы непосредственно обрабатываются пестицидами для уничтожения комаров, других вредителей, сорняков и водорослей в каналах и рисовых чеках. Токсичность различных пестицидов для планктона, различных видов рыб зависит от многих факторов. По степени опасности их можно условно разместить в такой последовательности: инсектициды — гербициды — фунгициды.

Критерием токсичности того или иного препарата является коэффициент относительной опасности, который определяется отношением нормы расходов пестицида, которая рекомендуется, к значению токсического действия для рыб концентрации и СК 50 с приведением их к одинаковой размерности с учетом глубины водоема:

• НВ — максимальная норма расхода препарата (действующего вещества) при опрыскивании посевов, мг/м 2 ;
• СК 50 — концентрация в воде, что приводит 50%-ную гибель особей за определенное время, мг/ м3 воды;
• h — глубина водоема.

Например, коэффициент опасности для пресноводных рыб базудина равна 33; Би-58 нового — 0,013; карбофоса — 1,0; шерпа — 2,5-5; сумицидина — 1,8. Наибольшую опасность для рыб с фосфорорганических соединений составляет базудин. Синтетические пиретроиды, несмотря на низкие нормы расходов, имеют высокий коэффициент опасности. Среди гербицидов наименее токсичные производные карбаминовой кислоты.

Опасность для водной фауны составляют опрыскивание инсектицидами малых рек, водоемов местного значения и прибрежных зон крупных водохранилищ.

Опасность пестицидов для крупных глубоководных водохранилищ значительно меньше благодаря тому, что токсикант растворяется большими объемами воды, а непосредственная обработка водоема исключается.

Пестициды могут накапливаться в планктоне, организме рыб в большом количестве без внешних признаков отравления и представляют опасность для многих звеньев цепи питания.

Загрязнения и поведение пестицидов в почве

В почву пестициды попадают во всех случаях их использования. В дальнейшем определенная их часть разлагается на нетоксичные продукты в течение нескольких месяцев и не оставляет заметного негативного влияния, другая часть хранится годами и попадает в систему круговорот веществ в природе. Пестициды попадают в атмосферу при испарении, а затем выпадают с дождем, вымываются осадками или почвенной водой в глубокие подпочвенные слои, выносятся корнями растений на поверхность с почвенным раствором, в микроколичествах поступают в продукты питания и снова в почву. Продолжительность этих процессов зависит от природных и антропогенных факторов, влияющих на распад пестицидов в почве.

Природные факторы. Биологические процессы являются основными в разложении большинства пестицидов. Биологическая активность почвы определяется ее типом, генетическим слоем, рН, содержанием органического вещества, гидротермическим режимом, условиями аэрации и тому подобное. Особенности распространения почвенных микроорганизмов связаны с географией основных типов почв. По мере продвижения с севера на юг биогенность почв возрастает. Различную микробиологическую активность почв определяет температурный режим.

Скорость инактивации и разложения пестицидов зависят от типа почвы, степени его окультуренности, минерального и механического состава и др. Неравномерная локализация микрофлоры в различных генетических горизонтах почвы и их неодинаковая биологическая активность влияют на полноту деградации пестицидов. Поэтому для окружающей среды наиболее опасны инертные и персистентные пестициды с высокой миграционной способностью. Такие препараты после проникновения в глубокие слои почвы длительное время могут сохраняться без существенных изменений.

Кислотность почвы. Для большинства почвенных микроорганизмов оптимальный показатель рН=6,5-7,5 (нейтральная среда). Можно предположить, что в пределах этих показателей рН микробиологическая трансформация (разложения) пестицидов в почве должна проходить более интенсивно. Однако, как показывают исследования, значение рН среды по-разному влияют на трансформацию отдельных пестицидов. Пестицидная активность уменьшается благодаря адсорбции препаратов и продуктов их деградации почвенными коллоидами. Степень адсорбции пестицидов в значительной степени зависит от содержания гумуса в почве. Почвами с высоким содержанием органического вещества абсорбируется большее количество пестицидов по сравнению с суглинков и песчаными.

Влажность почвы. Если в почве больше воды, чем она может поглотить, она вместе с пестицидами легко проникает в подземные воды. Ливень или чрезмерное орошение могут вызвать такое явление.

Аэрация почвы. Большинство почвенных микроорганизмов являются активными в аэробных условиях, поэтому чаще аэрация положительно влияет на разложение пестицидов.

Нормы расхода препаратов. Пестициды как биологически активные вещества не должны накапливаться в почве в концентрациях, которые негативно влияют на жизнедеятельность микроорганизмов. Поэтому применять пестициды необходимо согласно регламенту, особенно соблюдать нормы расхода препаратов, что является чрезвычайно важным для самоочищения почвы.

Летучесть пестицидов зависит от температуры и влажности почвы и воздуха. Например, через 15 мин после применения эптама потери его с сухой почве составляют 20%, из влажной — 27 из сырой — 44%. Это касается и других летучих препаратов, вносимых в почву. Адсорбция пары летучих пестицидов сухой почвой значительно выше, чем влажной. Это позволяет применять их при сухой почве без риска уменьшения эффективности.

Детоксикация пестицидов в почве и других средах в значительной степени зависит от свойств почвы, погодно-климатических факторов (осадков, температуры, освещения). Они зависят от обработки почвы, орошения, использования удобрений, культуры и способа применения препаратов. С повышением температуры и активности солнечной инсоляции скорость разложения увеличивается. Срок хранения пестицидов в почве зависит от вида и масштабов их применения.

Одним из основных факторов, способных предотвращать загрязнение почвы пестицидами, является научно обоснованное уменьшение норм расхода препаратов, кратности обработок и оптимизация их применения. Замена сплошных обработок полосовыми и краевыми, применение баковых смесей значительно уменьшают расходы препаратов на единицу площади, а следовательно — и загрязнения почвы.