Человек прибегает к помощи пестицидов с целью сохранить выращенный ею урожай. Однако пестициды негативно влияют на окружающую среду.
Основные данные:
Большинство органических пестицидов, таких как ДДТ, диэлдрин и ендрин, в США и Европе являются запрещенными к применению. Зато сегодня используются такие безопасные вещества, как, например, малатион. Они имеют свойство в течение нескольких лет разлагаться на более безопасные соединения. Многие фермеры перешли к использованию натуральных методов борьбы с вредителями.
За помощью фермеры прибегают к их биологическим врагам. В качестве примера можно привести индонезийцев. Для борьбы с коричневыми цикадами они насадили вокруг полей круг растений, запах которых привлекает дзюрчалок. Самки дзюрчалок откладывают на них яйца, из которых появляются личинки, которые питаются цикадами. Следующая форма биологической борьбы с вредителями - введение в данном регионе новых бактерий или животных, питающихся определенным типом вредителей. Этот метод является достаточно рискованным, но также дает хорошие результаты без нарушения экологического равновесия. Натуральные средства борьбы с вредителями - эффективные и дешевле химических. Например, календула, что растет между картофельных грядок, эффективно действует на некоторых червей, поражающих картофель, поскольку это растение содержит в себе ядовитые для них вещества. Фруктовые сады можно защитить, распылив в воздухе достаточно большое количество половых аттрактантов, с помощью которых самки бабочек привлекают к себе самцов. Повышенная концентрация феромонов дезориентирует самцов.
Фермеры стараются не использовать гербициды на окраинах полей, чтобы здесь продолжали жить птицы и другие полезные животные.
Многие люди ежедневно используют опрыскиватели против мух, средства от улиток, ошейники против блох для своих любимцев, покрывают древесину специальным защитным веществом и борются с сорняками. Химические средства защиты необходимо использовать в минимальных количествах, хранить их в безопасном месте и строго соблюдать предписанную инструкцию. Необходимо четко контролировать количество средства, коорое используется, так как большие дозы вредны как для человека, так и для окружающей среды. От садовых вредителей можно избавиться естественным путем, если задействовать на участке лягушек, ежей, божьих коровок и птиц. От нежелательных гостей, в частности пернатых, спасет самая обычная сетка.
Солнышко - биологический враг тли.
ИЗВЕСТНО ЛИ ТЕБЕ, ЧТО...
- Численность центральноевропейской популяции сапсанов снизилась в 1950-1975 годах на 90% в связи с использованием пестицидов, особенно ДДТ.
- В развивающихся странах, для борьбы с вредителями используется ДДТ, который приводит к сокращению численности хищных птиц и влияет на толщину скорлупы их яиц.
- Почти 25% от совокупной массы инсектицидов в развитых странах используется для охраны комнатных и садовых растений.
- У гусениц яблоневых плодожорок выработался иммунитет к ДДТ. Кроме того, они не едят отравленную ним еду.
- Инсектицид паратион действует подобно нервно-паралитического газа, который использовался во время Второй Мировой войны. 100 миллиграммов этого вещества достаточно, чтобы убить человека.
- В общемировом масштабе использования пестицидов, к сожалению, ежегодно увеличивается на 12%. Например, в Великобритании в 1990 году еженедельно использовалось 450 тонн этих веществ.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕСТИЦИДОВ
Для борьбы с сорняками и вредителями фермеры используют гербициды и инсектициды. Наиболее опасным ядом среди пестицидов являются инсектициды. Инсектициды в наши дни используются главным образом в сельском хозяйстве. Самые ядовитые химические пестициды появились в конце 60-х годов, а самыми вредными из них считают соединения хлора и органфосфатив. Большие дозы ядохимикатов способны убить крупных животных и даже человека.
ДДТ разлагается в течение многих лет и имеет свойство постепенно накапливаться в организмах животных. В современном сельском хозяйстве уменьшается объем использования пестицидов (особенно ДДТ), но желание повысить производительность хозяйств в развивающихся странах, замедляет этот процесс.
Пестициды распыляются на большой площади. В результате применения ДДТ странствующий дрозд почти исчез.
ПОЛЯ, НЕСУЩИЕ СМЕРТЬ
В 50-х и 60-х годах на полях многих европейских стран погибли тысячи птиц. Они кормились зерном, которое было отравлено пестицидным диелрином. На земле находили тысячи голубей, зябликов, дроздов, полевых жаворонков и других певчих птиц. Ситуация повторилась в США, где птицы отравились от ДДТ.
В Великобритании произошла еще масштабнее беда. Здесь погибло огромное количество лисиц, которые ели отравленных пестицидами птиц. Сократилась численность хищных птиц, например, ястребов-перепелятников, скопин и сапсанов.
Последствия использования пестицидов ощущались еще много лет, поскольку остатки этих вещест продолжали свой страшный "крестовый поход" по естественной цепи питания. В самой печальной ситуации оказались животные, стоящие на вершине пищевой пирамиды, то есть хищники. В организме хищных птиц постепенно возрастала концентрация этого яда.
ВРЕДНОЕ ОПРЫСКИВАНИЕ
Пестициды поступают к трофической цепи и продвигаются по ней, накапливаясь в организме животных. Пчеле (1) и полевом жаворонку (2) грозит отравление пестицидами. Яд накапливается в организме лугового конька (4), который питается червями (3). На кузнечиков охотится сапсан (5) и лиса (6). Из почвы пестициды попадают в воду, накапливаются в организме личинок поденок (7) - пищи гольяна (8), головли (9) и серой цапли (10).
На американских фермах и в некоторых африканских государствах для распыления пестицидов используются самолеты, которые летят низко над землей. Иногда подобную практику можно наблюдать и в европейских странах. Таким образом химикаты распыляются на много километров, попадая за рамки полей, отравляя не только вредителей, но и птиц и даже такие хрупкие создания, как бабочки.
Во время опрыскивания плодовых деревьев под струю инсектицидов могут попасть и пчелы. Эти неутомимые труженицы погибают не сразу - их умертвляет "часовой" на входе в улей, который уже не может опознать их по запаху. Пестициды могут попасть на землю, например, когда дождь смывает их с растений. Ядовитый раствор проникает в почву, а оттуда - в каналы, ручьи и реки, текущие к морю. Рыбы, которые дышат в воде жабрами, вместе с кислородом поглощают остатки растворенных пестицидов, постепенно накапливаются в их телах. Такие рыбы не умирают от отравления, они становятся легкой добычей хищников. В организме хищной рыбы происходит быстрое накопление пестицидив и перенасыщение ими - в результате животное погибает. Рыбой питаются также некоторые млекопитающие, в результате отравления гибнут и эти животные.
Значительная часть урожая уничтожается вредителями и погибает вследствие болезней как на поле, так и, позднее, в хранилищах. Иногда потери достигают половины урожая (в бывшем СССР - до 30-40 %, в США 33%). Одно из основных направлений борьбы с вредителями сельского хозяйства (насекомыми, грызунами, грибками, сорняками и пр.) - это применение химических веществ, называемых пестицидами.
Пестициды - общее название для всех химических веществ, применяемых для борьбы с вредителями, а также и более узкое название для части веществ, применяемых против насекомых. Гербициды применяются для контроля сорняков, фунгициды - против грибков, родентициды - против грызунов. Основной потребитель пестицидов - сельское хозяйство.
Всего в мире используется не менее 180 пестицидов в виде нескольких тысяч препаративных форм. За десятилетия 1960-1980 гг. объем пестицидов, применяемых в сельском хозяйстве мира, увеличился на порядок. Однако затем употребление пестицидов стало замедляться вследствие обнаруженных серьезных проблем.
Большинство проблем применения пестицидов, возникает потому, что практически все пестициды являются ксенобиотиками - чуждыми для природы химическими соединениями.
Большую роль в плодородии почв играет почвенная биота. Подавляя вредителей пестицидами, человек снижает также численность почвенных организмов. В пойменных почвах Нечерноземья насчитывалось до 300 дождевых червей на 1 кв. м, пропускавших сквозь свой кишечник ежегодно до 10 кг почвы. В настоящее время их численность сократилась в десятки и сотни раз.
Многообразные пестициды различным неблагоприятным образом воздействуют на ландшафты и их компоненты. Группы животных, наиболее страдающих от пестицидов (в порядке увеличения степени поражения): беспозвоночные, рыбы, птицы, млекопитающие, микроорганизмы.
Внутренние водоемы загрязняются пестицидами и продуктами их распада. Пестициды сыграли, например, немалую роль в ухудшении состояния Аральского моря, его притоков и бассейна. Исследование поведения пестицидов в ландшафте в зависимости от географических условий - важная и пока недостаточно изученная проблема.
Попавший в окружающую среду пестицид включается в процессы биоаккумуляции, когда может происходить многократное (до сотен тысяч раз) повышение его концентрации по мере продвижения пестицидов по пищевым цепям. В результате отдельные, иногда отдаленные от пестицидной мишени звенья пищевых цепей могут оказаться крайне токсичными. Широко известен пестицид ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан), почти везде запрещенный к использованию. Период полного распада ДДТ составляет многие десятки лет, и около половины произведенного промышленностью препарата еще находится в окружающей среде. Биоаккумуляция ДДТ в экосистеме озера Мичиган приводит к его накоплению в рыбоядных птицах в 180 тыс. раз большему, чем его концентрация в озерной воде:
ДДТ в воде - 0,014 мг/л
ДДТ в зоопланктоне - до 5 мг/л
ДДТ в мелкой рыбе - до 10 мг/кг
ДДТ в крупной рыбе - до 200 мг/кг
ДДТ в рыбоядных птицах - до 2500 мг/кг
Другая серьезная проблема применения пестицидов в том, что вредители привыкают к пестицидам, это привыкание передается по наследству, снижая эффективность пестицидов и заставляя вводить в использование все новые и новые химические вещества. Это явление, так называемая резистентность, привело к тому, что более десятка массовых видов насекомых развили нечувствительность ко всем основным классам применяемых соединений. К ним относятся домовая муха, таракан, колорадский картофельный жук, капустная моль и др. Резистентность к применяемым пестицидам вырабатывается через 10-30 поколений, поэтому при современной стратегии применения пестицидов, все основные вредители могут стать резистентными.
Воздействие на человека
Применение пестицидов приводит к увеличению их нагрузки не только на профессиональные контингенты (сельскохозяйственные работники), но и на все население в целом, что создает реальную угрозу его здоровью. При этом прежде всего страдает детское население. Наибольшее влияние на заболеваемость населения оказывают хлорорганические и фосфорорганические пестициды, доля которых в суммарной территориальной антропогенной нагрузке составляет около 15%.
Ряд пестицидов, поступающих в организм человека из почвы по миграционным и транслокационным цепочкам, оказывает мутагенное действие, проявляющееся увеличением точечных мутаций и хромосомных аберраций в соматических и половых клетках, приводящих к образованию новообразований, спонтанным абортам и перинатальной гибели плода, врожденным аномалиям развития, бесплодию.
По данным Н. Г. Проданчука и соавт., к концу второй половины прошлого столетия в Украине при возделывании зернопропашных культур по интенсивной технологии наиболее широко применялись пестициды, относящиеся к хлорсодержащим соединениям (ХОС): гербициды на основе 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д) и трихлорацетата натрия (ТХАН), инсектицид линдан (j - изомер гексахлорциклогексана - ГХЦГ).
Продолжительное воздействие целого комплекса ХОС на организм человека приводило к снижению его самоочищающей способности и увеличению содержания токсичных веществ в крови взрослого населения до уровней, в 2 - 10 и более раз превышающих допустимую суточную дозу для ДДТ, ГХЦГ. По мнению авторов, особую тревогу вызывают данные о накоплении ХОС в биосредах беременных женщин и кормящих матерей. Анализ образцов биологических жидкостей, отобранных у рожениц и кормящих матерей, показал, что из организма матери 2,4-Д, ТХАН (сумма хлоруксусных кислот), ГХЦГ выводятся с грудным молоком (до 1 Ю -3 -1 Ю -2 мг/дм 3) в больших количествах, чем с мочой (до 1 10~ 4 -3,5 10" 3 мг/дм 3).
Эпидемиологические исследования выявили для детей неонатального (от рождения до 2х месяцев) периода развития прямую зависимость между общей нагрузкой пестицидами и первичной заболеваемостью. Такие же исследования выявили зависимость между заболеваниями у детей до 14 лет и хронической экспозиции нагрузок пестицидами. При этом у детей учащаются такие заболевания, как хронический отит, фарингит, хронические болезни миндалин и аденоидов, бронхиальная астма, нефрит, нефроз, врожденные аномалии сердца и системы кровообращения.
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 ).
Рис. 2. Побочные эффекты воздействия пестицидов 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.
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).
Наверное, смогут с легкостью ответить на вопрос: что такое гербициды? Ведь это и есть пестициды, широко используемые для уничтожения ненавистных ими , которые постоянно появляются на участках и растут с огромной скоростью, портя не только урожай, но и общий вид . Соответственно, гербициды стали популярным товаром среди обладателей дачных .
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.
Многолетнее использование пестицидов на огромных сельскохозяйственных и лесных территориях, часто с применением авиации, привело к масштабному загрязнению окружающей среды. Более того, молекулы ядохимикатов (особенно это относится к стойким соединениям) включаются в природные процессы миграции и круговорота веществ и разносятся вместе с атмосферными потоками на большие расстояния. Например, в Антарктиде, за десятки тысяч километров от зон применения, ледниковый панцирь накопил более 2000 т ДДТ. Химические вещества вместе с водным стоком с полей попадают в реки и озера, накапливаются в донных отложениях, поступают в Мировой океан. Но самое главное - они включаются в экологические пищевые цепочки: из почвы попадают в воду и растения, затем - в организмы животных и птиц, а в конечном счете - с пищей и водой - в организм человека. И на каждом этапе миграции они наносят вред и ущерб. Однако, так как вредные насекомые со временем приспосабливаются к ядовитым свойствам этих веществ и эффективность пестицидов падает, их количество на единицу сельскохозяйственной продукции приходится постоянно увеличивать.
Многим, вероятно, известна история ДДТ - пестицида, в свое время получившего чрезвычайно широкое распространение. Его создатель П. Мюллер был удостоен Нобелевской премии. Казалось, что ДДТ принес человечеству долгожданное освобождение от малярии, желтой лихорадки, эпидемий тифа. Однако более поздние исследования показали: последствия применения этого препарата весьма плачевны.
Чем устойчивее и токсичнее пестициды, тем серьезнее их негативное воздействие на живую природу и человека. При этом устойчивость к факторам окружающей среды (солнечный свет, кислород, микробиологические разложения и т. д., способность ядохимикатов сохраняться длительное время) в большей мере определяет их опасность. Пестициды на основе хлорорганических, фосфорорганических и карбаматных соединений значительно отличаются по своей стойкости. ДДТ - типичное хлорорганическое соединение - способен более 50 лет циркулировать в биосфере. Более того, продукты его разложения (например, ДДЕ) - опасные и стойкие вещества, порой они более токсичны, чем исходное вещество.
Один из механизмов отрицательных последствий - передача и концентрация стабильных пестицидов по трофическим цепям. Устойчивые к определенным пестицидам, флора и фауна могут накапливать их без разложения. В результате концентрация токсиканта в организме может многократно превысить исходную концентрацию его в окружающей среде. Этот процесс биологического концентрирования имеет особенно серьезное экологическое значение в пищевых цепях, связанных с водной средой. Классический пример биологического концентрирования - накопление ДДТ и препаратов ртути в организме морских птиц. Эти птицы - конечное звено трофической цепи: морская вода - планктон - рыба, потребляющая планктон, - хищная рыба - птица, питающаяся рыбой. При этом концентрация токсиканта от исходного звена (морская вода) к конечному (птица) возрастает во много тысяч раз.
В 1988 г. национальная Академия наук США опубликовала доклад, в котором говорится, что в предстоящие 70 лет более одного миллиона американцев рискуют заболеть раком, вызванным наличием 28 канцерогенных пестицидов в пище.
По данным индийских ученых, злоупотребление пестицидами уже в следующем десятилетии способно спровоцировать взрыв раковых заболеваний и мутаций в развивающихся странах. Эти генетические изменения необратимы.
Из всех химических веществ, которые поступают в организм человека с воздухом, водой, пищей, наиболее опасными считаются пестициды. Стойкие пестициды способны накапливаться в жировой ткани людей и животных, отрицательно воздействуя на нервную и сердечно-сосудистую системы.
Особенно опасны пестициды для детей. В России, в районах массированного применения пестицидов, общая заболеваемость детей" от шести лет (болезни кожи, пищеварительного тракта, органов дыхания, нарушение обмена веществ, отставание в физическом развитии) в 4,6 раза выше, чем в районах с наименьшей химизацией. За 25 лет в 300 раз увеличились случаи аллергических заболеваний.
По данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно пестицидами отравляются 500 тыс. человек, более 5 тыс. - со смертельный исходом.
Исследования показали, что стойкие хлорорганические пестициды обнаруживаются почти во всех организмах, обитающих на суше и в воде. Распространение ДЦТ имеет глобальный характер. Повсюду ДЦТ, алдрин, дилдрин, гексахлорциклогексан и другие стойкие пестициды содержатся в тканях птиц, млекопитающих, земноводных, пресмыкающихся, рыб, моллюсков и других обитателей суши, морских и пресных вод.
Содержание пестицидов в тканях и органах живых организмов, точно так же, как и любых других загрязняющих веществ, намного больше, чем в среде обитания. Это явление характеризуется коэффициентом накопления (отношение концентрации в организме к концентрации в среде). Очень велики коэффициенты накопления у животных, обитающих в воде: у рыб - 10-15, у моллюсков - 25 тыс. Содержание ДДТ в различных тканях и органах одного вида значительно колеблется. Например, в мышцах североатлантической трески концентрация его составляет 1-10 мг/кг, а в печени - 180-1800 мг/кг.
По предложению ООН в 1998 г. была принята конвенция в рамках программы по охране окружающей среды, ограничивающая торговлю опасными веществами и пестицидами типа ДДТ, ртутных соединений и органофосфатов. В международном договоре приняли участие 95 стран.
Нерациональное применение пестицидов в сельском хозяйстве приводит к их накоплению в почве, пищевых продуктах. Однако не вызывает сомнения, что повышение культуры земледелия, улучшение технологии внесения пестицидов, ограничение их применения в районах, близко прилегающих к водоемам, строгая дозировка при внесении в почву могут в значительной степени снизить их негативное воздействие.
Загрязнение пестицидами продуктов питания. Чаще всего пищевые продукты загрязнены хлор-, фосфор- и ртутьорганическими соединениями, производными карбаминовой, тио- и дитиокарба- миновой кислот, бромидами. Из группы хлорорганических пестицидов в продуктах обнаружены ДЦТ, ДДЕ, алдрин, дилдрин и некоторые другие, из фосфорорганических - тиофос, карбофос и др., из карбаматов - севин, цинеб и др. Хлорорганические пестициды находят в продуктах животного и растительного происхождения, а фосфорорганические и карбаматные соединения - преимущественно в растениях.
Накопление стойких химических веществ в продуктах питания чаще всего связано с нарушением правил и регламента их применения, с завышением рекомендуемых доз препарата, несоблюдением сроков последней обработки растений перед сбором урожая (время ожидания) и др.
Во многих случаях причиной загрязнения пестицидами фуражных культур становится их выращивание в междурядьях обработанных садов.
Содержание хлорорганических пестицидов в продуктах животного происхождения может быть связано и с обработкой ими убойного и молочного скота в целях борьбы с эктопаразитами.
Влияние пестицидов на биогеоценозы. Экологическая активность пестицидов зависит от характера экосистемы (целой или ее части), а также от физико-химических свойств применяемых препаратов. Пестицидами могут обрабатывать внутренний водоем, используемый для разведения рыбы, земельный участок, на котором выращивается урожай, лесные насаждения, луга, животную или растительную популяцию.
Неблагоприятное воздействие пестицидов на отдельные популяции выражается в уничтожении полезных организмов (главным образом, насекомых-опылителей и энтомофагов) и, следовательно, нарушении стабильности экосистемы с последующим размножением нежелательных для человека видов. Например, отмеченное в ряде стран массовое размножение красного плодового клеща при обработке ДДТ плодовых связывают с гибелью хищных клещей тифлодромид, а кровяной тли - с уничтожением паразита тлиафелинуса. Прекращение применения тех или иных пестицидов может вызвать вспышку размножения вредителей, длительное время угнетаемых пестицидами.
Как уже отмечалось, неблагоприятное воздействие пестицидов в решающей степени зависит от физико-химических свойств.
Длительное время в сельском хозяйстве в качестве химических средств зашиты растений применялись главным образом неорганические пестициды, содержащие мышьяк, фтор, ртуть, характеризующиеся чрезвычайно высокой токсичностью. Применяли их с большими предосторожностями и в ограниченном количестве. Вместе с тем пестициды этого класса не обладают способностью накапливаться в организме и довольно быстро разлагаются в усло- виях"внешней среды.
Более значительные нарушения в биогеоценозах отмечаются при систематическом применении стойких высокотоксичных пестицидов, главным образом хлорорганических соединений, особенно препаратов ДДТ и ГХЦГ. Эти препараты, как уже отмечалось, плохо разлагаются в воде и почве, способны накапливаться в растениях, организме животных и поэтому оказывают существенное воздействие на многие стороны биогеоценозов.
Н. Н. Мельниковым и его соавторами разработана схема циркуляции пестицидов в окружающей среде (рис. 9). Как видим, пестициды, обладая определенной устойчивостью, не только накапливаются в почве, воде, продуктах питания, но и участвуют в круговороте веществ.
Рис. 9. Циркуляция химических продуктов в окружающей среде
