Лекции по агроэкологии

Подождите немного. Документ загружается.

Нельзя не обратить внимание на еще одно уникальное свойство почвы — «память»

(способность хранить долговременную информацию об экологическом состоянии территории).

Это очень важно для мониторинга, для прогнозирования и др. Например, по образцам почвы,

отобранным в начале XX в. и в последующие годы, была установлена динамика загрязнения

экосистем токсичными тяжелыми металлами примерно за столетний период. Первоначальная

(1909—1910 гг.) концентрация одного из наиболее опасных тяжелых металлов —свинца — в

верхнем 10-сантиметровом гумусовом слое дерново-подзолистой почвы на Лесной опытной

даче МСХА составляла 6 мг/кг. В последнее время уровень загрязнения почвы по этому

токсиканту возрос в 40...50 раз. Только по данному показателю можно предположить, что за

столетний период экологическая обстановка ухудшилась, как минимум, в 50 раз, несмотря на

удаленность территории от напряженных городских магистралей.

2. Почвоутомление.

Рассматривая функциональную роль почвы в эко- и агроэкосистемах, нельзя упускать из

виду определенную ограниченность ее. Эти функции небезграничны и вследствие

производственной деятельности могут нарушаться. Один из примеров таких нарушений — так

называемая «утомляемость почв». Внешнее проявление почвенного утомления выражается в

резком снижении урожайности сельскохозяйственных культур, что наблюдается при

бессменном возделывании (или частом возвращении на прежнее поле севооборота) растений

одного и того же рода. Наиболее часто это отмечается при повторных посевах льна,

подсолнечника, сахарной свеклы, хлопчатника и некоторых других культур.

Основные причины почвоутомления — накопление в почве токсичных веществ, выделяемых

корнями растений и микроорганизмами, разложение специфических вредителей, возбудите-

лей болезней и сорняков. Установлено, что корневая система овса выделяет скополетин

(вещество, близкое к кумарину), обладающий ингибирующим действием. В продуктах

выделения корневой системы льна имеется ряд ароматических соединений (агликон,

феруловая, n-кумариновая и n-гидробензойная кислоты), которые обладают определенной

токсичностью. В корнях люцерны аккумулируются алкалоиды, которые диффундируют в почву.

Из-за возможности продуцирования микотоксинов при почвоутомлении и сложившихся

экологических условий, способствующих проявлению этого процесса, становится реальной

опасность заражения почв, что представляет серьезную угрозу.

3. Нормирование содержания химических элементов в почве

Виды нормирования. Нормирование химических элементов в почве — достаточно сложная

задача. Это объясняется несколькими причинами. Отсутствует, например, единая

методология нормирования, имеются трудности в получении объективной информации о

состоянии экосистем и др. Тем не менее накопленные материалы могут служить основой для

оценки экологического состояния в системе почва—растение.

Нормирование содержания химических веществ в почве означает установле-ние концентрации

того или иного элемента, снижающей почвенное плодородие, вызывающей повреждение

растений и накопление в них элемента выше или ниже определенного уровня.

Уровень загрязнения почв контролируется различными нормативами, входящими в систему

стандартов и ГОСТов. Постоянно разрабатываются общие принципы нормирования содержа-

ния химических загрязняющих веществ в почве. Различают санитарно-гигиеническое,

экологическое и социально-экономическое нормирование.

Санитарно-гигиеническое нормирование. В основе этого вида нормирования лежат

предельно допустимые концентрации (ПДК) веществ (элементов), характеризующие такое

количество вредных веществ в среде, которое практически не влияет на здоровье человека и

благополучие его потомства. Используют также показатель предельно допустимый выброс

(ПДВ).

Санитарно-гигиеническое нормирование учитывает четыре основных показателя: 1.

транслокационный (переход загрязняющих веществ из почвы в растение через корневую

систему),

2. миграционно-воздушный (переход загрязняющих веществ в воздух),

3. миграционно-водный (переход загрязняющих веществ в воду),

4. общесанитарный (влияние загрязняющих веществ на самоочищающую способность почвы и

ее биологическую активность).

Поскольку токсиканты поступают в организм человека в основном с продуктами питания, очень

важно при санитарно-гигиеническом нормировании учитывать пути миграции поллютантов в

системе почва—растение и отношение растений к загрязняющим веществам.

Миграция загрязняющих веществ в системе почва — растение определяется несколькими

факторами; основные из них — миграционная способность токсиканта и отношение к нему

растения. Миграция загрязняющих веществ в почве зависит от их вида, особенностей

почвенного покрова (гумусированность, гранулометрический состав и пр.), типа водного

режима, температурного фактора. Например, свинец в почве менее подвижен, чем кадмий.

Комплексы свинца с гуминовыми кислотами почти в 150 раз прочнее, чем аналогичные

комплексы кадмия. Свинец и ртуть мигрируют на незначительную глубину (примерно до 10

см); проникновение же в глубину почвы у кадмия, меди и цинка выражено сильнее (они

мигрируют на глубину до 30 см).

Аналогичные результаты получены и в других исследованиях: 57...74 % свинца и ртути при

антропогенном загрязнении закрепляется в слое 0... 10 см и только 3...8 % мигрирует до

глубины 30...40 см.

Миграция тяжелых металлов по органам растений может быть представлена следующим

рядом (в порядке убывания): корни — стебли — листья — семена — плоды — клубни. Причем

содержание тяжелых металлов в тканях корня может увеличиваться в 500...600 раз, что

свидетельствует о больших защитных (буферных) возможностях этого подземного органа.

Среди травянистых наибольшая устойчивость отмечается у растений следующих семейств:

Злаковые, Бобовые, Маревые. Например, высокие концентрации РЬ выдерживает ежа

сборная. По чувствительности к Си и способности накапливать его растения располагаются

(по восходящему ряду) следующим образом: томаты — овес -салат — луговые травы —

морковь -редька — фасоль — горох — шпинат.

Пока разработано ограниченное количество нормативов ПДК тяжелых металлов в почве, так

как почва в отличие от гомогенных водной и воздушной сред является сложной гетерогенной

системой, меняющей поведение токсикантов в зависимости от некоторых свойств.

Трудности обоснованной оценки почвенно-экологического состояния территории — одна из

причин различного уровня фитотоксичности почв, установленного разными исследователями

Реальную угрозу для экосистем представляет не валовое содержание токсикантов, а

содержание их подвижных форм, поэтому в последние годы медики-гигиенисты проводят

нормирование не только по общему содержанию загрязняющих веществ, но и по концентрации

их подвижных форм.

Степень прочности связи токсиканта в почве, т. е. его подвижность, зависит от почвенно-

экологических факторов, которые необходимо учитывать при нормировании. Решая задачи

нормирования, в первую очередь следует учитывать гумусовое состояние почв, поскольку

почвы разного генетического типа заметно различаются по сорбционной способности.

Миграционная способность токсикантов, в частности тяжелых металлов, в значительной

степени зависит от кислотности почв.

Гранулометрический и минералогический составы почвы, формируя емкость катионного

обмена, также влияют на миграционную способность тяжелых металлов.

В почвах тяжелого гранулометрического состава подвижность токсикантов снижается.

Уплотнение почвы вызывает увеличение подвижности загрязняющих веществ. Окислительно-

восстановительные условия в почвах также влияют на процессы миграции токсикантов.

Токсичность того или иного элемента может меняться и в зависимости от микро- и

макроэлементного состава почвы в окружающей корень среде, что следует учитывать при

нормировании содержания загрязняющих веществ в почве.

С учетом принятых ПДК загрязняющих веществ разработана схема оценки почв

сельскохозяйственного назначения. Эта схема предусматривает четыре категории оценки

почв. Наименьшее антропогенное воздействие (допустимое загрязнение) относится к I

категории, наибольшее — к IV категории. В зависимости от категории оценки следует

использовать почвы и осуществлять необходимые мероприятия для их оздоровления. При

нормировании необходимо также принимать во внимание синергический и антагонистический

характер взаимовлияния многих соединений. Например, при нитратном загрязнении

присутствие серы уменьшает риск онкологических заболеваний, тогда как наличие кадмия и

Принципиальная схема оценки почв сельскохозяйственного использования по степени

загрязнения химическими веществами (Госкомприрода СССР, 1990)

Категория почв по

степени

загрязнения

Характеристика

загрязненности

почв

Возможное

использование

Необходимые

мероприятия

1. Допустимое

загрязнение

Содержание

химических

веществ в почвах

превышает

фоновое, но не

выше ПДК

Использование под

любые культуры

Снижение уровня

воздействия источников

загрязнения почв. Осу-

ществление

мероприятий по сни-

жению доступности

токсикантов для расте-

ний (известкование, вне-

сение органических

удобрений и т. п.)

2. Умеренно

опасное

загрязнение

Содержание

химических

веществ в почвах

превы шает ПДК

при лимитирующем

общесанитарном,

миграционном

водном и

миграционном

воздушном

показателях

вредности, но

ниже ПДК по

транслокационному

показателю

Использование под лю-

бые культуры при усло-

вии контроля за каче-

ством сельскохозяйст-

венных растений

Мероприятия,

аналогичные категории

I. При наличии веществ

с лимити-рующим

мигра-ционным водным

или миграционным воз-

душным показателями

проводят контроль за

содержанием этих

веществ в зоне вды-

хания сельскохо-

зяйственных рабочих, в

поверхностных и

подземных водах

III. Высоко

опасное за-

грязнение

Содержание

химических

веществ в почвах

превышает ПДК

при

лимитирующем

транслокационном

показателе

вредности

Использование под

технические культуры

без получения из них

продуктов питания и

кормов, в которых воз-

можно содержание хи-

мических веществ выше

ПДК.

Кроме мероприятий,

указанных для катего-

рии I, обязательный

контроль за содержа-

нием токсикантов в рас-

тениях, исполь-зуемых в

качестве продуктов

питания и кормов. Огра-

ничение использования

зеленой массы на корм

скоту с учетом ис-

ключения растений-

концентраторов хим.

веществ

IV. Чрезвычайно

опасное

загрязнение

Содержание хи-

мических веще-

ств в почвах

превышает ПДК

по всем показа-

телям

Использование под

сельскохозяйственные

культуры ограничено с

учетом исключения

растений- концентра-

торов хим. веществ

Исключение из сель-

скохозяйственного ис-

пользования

Экологическое нормирование. В основу экологического нормирования положено изучение

действия загрязняющих веществ не на отдельные организмы, а на систему в целом. В данном

случае предполагается получение оптимальной биопродуктивности при минимальном

воздействии на окружающую природную среду. В качестве критерия воздействия

предусматривается использовать (Израэль, 1984) показатель предельно-допустимой экологи-

ческой нагрузки (ПДЭН), т. е. такой уровень нагрузки, при котором сохраняется Нормальное

функционирование экосистемы.

Нормальное функционирование экосистем в условиях загрязнения предполагает в первую

очередь сохранение систем биотрансформации и детоксикации. В качестве оценочных при

этом используют следующие показатели: самоочищающая способность почвы, степень

концентрирования химического элемента в растении (коэффициент биологического

поглощения — КБП), показатель содержания токсиканта в почве и коэффициент концентрации

К, равный отношению концентрации ингредиента в загрязненной почве к фоновой

концентрации.

Критериями экологического нормирования также могут служить экологическая емкость

территории, экологически оптимальная биопродуктивность (максимально возможная в

конкретных условиях данного района), биологическая продуктивность биогеоценозов, агро- и

урбаноценозов с учетом оптимального для данной территории состава растительного и

животного мира.

Разработаны критерии физической деградации, химического и биологического загрязнений,

которые целесообразно использовать при экологическом нормировании .

Этот перечень критериев требуется дополнить другими показателями, особое место среди

которых принадлежит биологическим — наиболее чувствительным к изменениям окружающей

природной среды.

Экосистемы, отличающиеся высокой и средней степенью устойчивости, характеризуются

значительным видовым разнообразием бацилл, отсутствием черноокрашенных актиномицетов

и фитопатогенных грибов, уравновешенным количеством микробной биомассы. Нарушение ус-

тойчивости диагностируется увеличением стерильных форм актиномицетов, появлением

значительного количества черноокрашенных микроорганизмов данной группы(более 50 %),

уменьшением видового разнообразия бацилл.

Нормирование с использованием экологических характеристик более адекватно отражает

состояние экосистем, чем санитарно-гигиенические нормативы (на основе ПДК). При этом

предусматривается повышение почвенного биопотенциала, что должно способствовать

оздоровлению окружающей природной среды.

4. Экологические основы сохранения и воспроизводства плодородия почв

Органические удобрения. В качестве органических удобрений могут быть эффективны

птичий помет, торф, городской мусор, осадки полей фильтрации (после соответствующей

проверки и очистки), сапропели и другие материалы.

Создание повышенного органического фона способствует активизации биологических

процессов в почве, что улучшает обеспеченность растений питательными веществами и

биологически активными соединениями, а также фитосанитарное состояние почв. В свою

очередь, высокий уровень этих показателей является основой экономии энергетических

ресурсов.

Химическая мелиорация. Для ликвидации последствий загрязнения почв тяжелыми

металлами важное значение имеют предупредительные меры, которые базируются на

совершенствовании технологий производства, в том числе агрохимикатов. Хорошо очищенные

отходы химической и машиностроительной промышленности после обогащения фосфором (до

100 г/кг отходов) представляют большую ценность для сельского хозяйства.

Для очистки сточных вод, применяемых в качестве удобрений, используют различные

вещества: известняк, ионообменные смолы, синтетические сорбенты. Эффективными

методами являются обратный осмос, вымораживание, электролиз. Заслуживает внимания спо-

собность многих микроорганизмов концентрировать некоторые металлы, что позволяет

получать медь, уран и другие металлы микробиологическим путем и тем самым очищать

сточные воды от присутствия тяжелых металлов.

Для ликвидации уже существующего загрязнения применяют материалы, связывающие

тяжелые металлы в недоступные для растений формы (органические и минеральные

удобрения, известь, цеолиты, синтетические смолы и др.). Рекомендуют также возделывать

культуры, толерантные к загрязнению или используемые на технические цели.

Для сильно загрязненных территорий практикуют удаление загрязненного слоя с

последующим извлечением тяжелых металлов путем перевода их соединений в подвижную

форму и дальнейшего вымывания раствором РеС1

в кислой среде. Внесение в почву солей

железа способствует улучшению ее физического состояния: происходит агрегирование почв за

счет склеивающего эффекта железогуматных комплексов. По завершении очистки проводят

комплексное окультуривание почвы: известкование, внесение органических и минеральных

почвенной биоты.

Оценка загрязнения почв.

При оценке почв с учетом степени экологического неблагополучия учитывают

физическую деградацию, химическое и биологическое загрязнения. При этом состояние

территории оценивают согласно классификации степени экологического неблагополучия:

1. относительно удовлетворительное,

2. напряженное,

3. критическое,

4. кризисное (зона чрезвычайной экологической ситуации),

5. катастрофическое (зона экологического бедствия).

Оценку почв можно проводить также с учетом интенсивности и характера загрязнений. В этом

случае загрязнение почвы может иметь четыре уровня (категории):

1. допустимое,

2. умеренно опасное,

3. высоко опасное,

4. чрезвычайно опасное.

В зависимости от категории почв по степени загрязнения предъявляют иск предприятиям,

учреждениям, организациям. Размеры ущерба предлагают определять путем использования

утвержденных соответствующими постановлениями нормативов стоимости освоения новых

земель взамен изымаемых для несельскохозяйственных нужд.

Указанные нормативы стоимости рекомендуют применять в объеме 100 % для IV категории

загрязнения почв (чрезвычайно опасное загрязнение, при котором исключается возможность

использования почв в сельскохозяйственном производстве). Для III категории загрязнения

почв (высоко опасное загрязнение) размеры ущерба рекомендуется определять в объеме

около 50 % нормативов стоимости, поскольку содержание токсичных веществ в почвах по

большинству показателей превышает ПДК, а следовательно, использование таких почв

ограничено (только под технические культуры без получения на них продуктов питания и

кормов для животноводства); кроме того, требуется выполнение некоторых других мероп-

риятий, что связано с затратами. Для II категории загрязнения почв (умеренно опасное)

размеры ущерба составляют 25 % нормативов стоимости с учетом высокого содержания

токсичных веществ в почвах.

Тема: ПРИМЕНЕНИЕ И ЗНАЧЕНИЕ ПЕСТИЦИДОВ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕСТИЦИДОВ.

2. ВИДЫ ПЕСТИЦИДОВ.

3. ПОСЛЕДСТВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕСТИЦИДОВ

Стратегия земледелия за последние 25—30 лет строилась главным образом на непрерывном

наращивании средств химизации. Это привело к обострению медико-экологической

обстановки в стране. Статистика показывает, что ежегодно 11,2% детей рождаются с

физическими и умственными расстройствами, у 11 —12 тысяч детей на каждые 100 тысяч—

онкологические заболевания.

Процесс деградации — физической и умственной, вызванной воздействием загрязнителей

среды обитания, — ускоряется. В 1959 г. на душу населения приходилось 5 кг химических

продуктов, применяемых в сельском хозяйстве, детей с генетическими отклонениями

рождалось 0,74% от общего числа. В 1983 г. масса химических препаратов, поступающих на

сельхозугодья страны, возросла до 25 кг на душу населения, число детей, родившихся с

генетическими нарушениями, возросло до 16,5%. Биологами же давно установлено, что

популяция, на 30% «испорченная» генетически, обречена на вырождение. Наряду с другими

факторами окружающей среды средства химизации вносят определенный вклад в эти

процессы.

В 1992—95 гг. произошел спад сельскохозяйственного производства. Это вызвало

уменьшение негативного влияния сельского хозяйства на окружающую среду. Это относится в

первую очередь к воздействию пестицидов. Площадь применения пестицидов сократилась с

81 млн. га в 1990 г. до 33 млн. га в 1993 г., а применение сельскохозяйственной авиации для

этих целей соответственно с 12 до 6 млн. га.

Пестициды — это химические или биологические препараты, используемые для борьбы с

вредителями и болезнями растений, сорными растениями, вредителями хранящейся

сельскохозяйственной продукции, бытовыми вредителями и внешними паразитами животных,

а также для регулирования роста, предуборочного удаления листьев (дефолианты),

предуборочного подсушивания растений (десиканты). Действующее вещество пестицида —

биологически активная его часть, использование которой приводит к воздействию на тот или

иной вид вредного организма или на рост и развитие растений.

По химической структуре различают пестициды:

1. хлорорганические,

2. фосфорорганические,

3. ртутьорганические,

4. мышьяксодержащие,

5.производные мочевины,

6. цианистые соединения,

7. препараты меди,

8. производные фенола, серы и ее соединений.

В зависимости от объекта воздействия и химической природы пестициды

подразделяются на:

1. акарициды — для борьбы с клещами;

2. альгициды — для уничтожения водорослей и другой водной растительности;

3. антисептики — для предохранения неметаллических материалов от разрушения

микроорганизмами;

4. бактерициды — для борьбы с бактериями и бактериальными болезнями растений;

5. зооциды (или родентициды) — для борьбы с грызунами;

6. инсектициды — для борьбы с вредными насекомыми (эфициды — препараты для борьбы с

тлей);

7. лимациды (моллюскоциды) — для борьбы с различными моллюсками;

8. нематоциды — для борьбы с круглыми червями (нематоцидами);

9. фунгициды — для борьбы с болезнями растений под влиянием различных паразитирующих

грибов.

10. дефолианты — средства для удаления листьев,

11. десиканты — препараты для высушивания листьев на корню,

12. дефлоранты — вещества для удаления излишних цветов,

13. гербициды — для уничтожения сорной растительности.

14. репелленты - химические вещества для отпугивания насекомых, грызунов и других

животных

15. аттрактанты –для привлечения насекомых с последующим их уничтожением

16. стерилизаторы – для половой стерилизации насекомых.

Классификации пестицидов. В настоящее время в зависимости от назначения, химической

природы и патогенных свойств для теплокровных и человека принято несколько

классификаций пестицидов: гигиеническая, химическая, производственная.

Гигиеническая классификация пестицидов построена по степени их ядовитости

(токсичности) для биологических объектов, кумулятивным свойствам и стойкости с учетом

возможности циркуляции во внешней среде. Степень опасности пестицидов оценивается по их

токсичности, летучести, кумулятивным свойствам и стойкости.

Сила токсического действия измеряется дозой вещества, выражаемой в мг/кг массы животного

или концентрацией вещества в воздухе — мг/л или мг/м

воздуха. Для оценки токсичности

пестицидов принято пользоваться средней смертельной дозой (ЛД

), вызывающей гибель

50% подопытных животных при однократном поступлении препаратов в желудочно-кишечный

тракт.

В зависимости от величины ЛД

пестициды делятся на:

1. сильнодействующие ядовитые вещества, среднесмертельная доза которых менее 50 мг

на 1 кг массы животного,

2. высокоядовитые (ЛД

от 50 до 200 мг/кг),

3. среднеядовитые (ЛД

от 200 до 1000 мг/кг)

4. малоядовитые (ЛД

— 1 г/кг и более).

Если пестициды поступают через кожу (кожно-резорбтивная токсичность), для оценки их

действия используют кожно-оральный коэффициент (отношение среднесмертельной дозы

пестицида, действующего через кожу, к среднесмертельной его дозе, вводимой в желудок).

При резко выраженной токсичности (ЛД

меньше 300 мг/кг) кожно-оральный коэффициент

меньше 1; при выраженной токсичнсоти (ЛД

„ 300-1000 мг/кг) кожно-оральный коэффициент от

1 до 3; при слабовыраженной токсичности (ЛД

более 1000 мг/кг) кожно-оральный

коэффициент больше 3.

По степени летучести пестициды делятся на:

1. очень опасные вещества (насыщающая концентрация больше или равна токсичной),

2. опасные (насыщающая концентрация больше пороговой)

3. малоопасные (насыщающая концентрация не оказывает порогового действия).

Кумуляция пестицидов определяется по коэффициенту кумуляции (отношение суммарной

дозы препарата, вызывающей гибель 50% подопытных животных при многократном введении,

к дозе, вызывающей гибель 50% животных при однократном введении). Если коэффициент

кумуляции меньше 1, вещество обладает сверхкумуляцией; при коэффициенте кумуляции 1-3

у вещества выраженная кумуляция; при коэффициенте 3-5 — умеренная и при коэффициенте

более 5 — слабовыраженная кумуляция.

Пестициды подразделяются и по стойкости:

1. очень стойкие (период разложения на нетоксические компоненты свыше 2 лет);

2. стойкие (0,5-1 год); умеренно стойкие (1~6 месяцев)

3. малостойкие (1 месяц).

По способу поступления в организм насекомых пестициды делят на:

1. кишечные,

2. контактные,

3. фумигантные

4. системные.

2 . ВИДЫ ПЕСТИЦИДОВ.

Инсектициды и акарициды. Препараты этой группы относятся к 17 классам химических

веществ. 48% общего ассортимента препаратов занимают фосфорорганические соединения,

14% — производные карбаминовой кислоты и 11 % — хлорорганические соединения.

Остальные препараты этой группы относятся к другим классам химических соединений.

В последние годы наиболее широкое применение нашли фосфорорганические инсектициды и

акарициды (хлорофос, метофос, карбофос, метатион, фозалон, фосфамид и др.). Они

используются против паутинного клещика — основного вредителя хлопчатника, вредной

черепашки — вредителя зерновых культур и ряда вредителей плодовых. Препараты обладают

высокой биологической активностью. Большинство препаратов этой группы относятся к высо-

котоксичным ядам. В механизме их токсического действия лежит угнетение деятельности

жизненно важных ферментов.

Фосфорорганические пестициды, в отличие от хлорорганических, относительно мало

накапливаются в окружающей среде. Под влиянием воды, солнца примерно в течение месяца

они разрушаются, превращаясь в малотоксичные соединения. Так, метилмеркапто-фос в

листьях растений находится в течение 30 дней, антио — 10 дней, фосфамид — 7—10 дней.

Поэтому фосфорорганические препараты в меньшей степени загрязняют пищевые продукты,

полученные из обрабатываемых культур и животных. Однако некоторые препараты (например,

тиофос) обладают высокой токсичностью и способны вызывать острое отравление. Их

применение в СНГ запрещено.

Производные карбаминовой киолоты (севин, цирам, цинеб и др.) обладают значительной

фунгицидной активностью и используются дня защиты от вредителей, возбудителей

заболеваний и сорной растительности при возделывании плодово-ягодных, овоще-бахчевых,

зерновых, зернобобовых и технических культур. Они обладают средней и малой токсичностью

и слабовыраженной кумуляцией, оказывают эмбриотоксическое и мутагенное действия, но

сравнительно быстро разрушаются во внешней среде. В нашей стране разрешено

использование только севина, пиримора и фурадина.

Хлорорганические соединения. ДДТ, ГХЦГ, полихлорпинен, алдрин, эфирсульфонат и

другие хлорорганические соединения — пестициды, давно нашедшие широкое применение в

сельскохозяйственном производстве. Они используются в борьбе с вредителями зерновых,

зернобобовых, технических культур, виноградников, овощных и полевых культур, в лесном

хозяйстве, ветеринарии и даже в медицинской практике. Отличительная их особенность —

стойкость к воздействию различных факторов внешней среды (температура, солнечная

радиация, влага и др.). Так, ДДТ выдерживает нагревание до 115—120° С в течение 15 ч и

почти не разрушается при кулинарной обработке. Этот препарат, обладая высокими

кумулятивными свойствами, постепенно накапливается в окружающей среде (вода, почва,

пищевые продукты). Его находили в почве через 8—12 лет после применения.

Другое характерное свойство хлорорганической группы веществ — способность накапливаться

в тканях и жире животных. Большинство препаратов этой группы относится к среднетоксичным

соединениям. Только некоторые из них (алдрин, дилдрин) принадлежат к сильнодействующим

и очень опасным по своей летучести веществам. Хлорорганические соединения могут

вызывать острые или хронические отравления с поражением печени, центральной и

периферической нервной системы и других жизненно важных органов и систем.

Из хлорорганических инсектицидов в нашей стране сегодня находят широкое применение

полихлоркамфен, гексахлоран, гамма-изомер ГХЦГ тиодан, дилор.

Фунгициды относятся к различным классам химических соединений. Широкое применение в

сельскохозяйственной практике нашли производные тиокарбаминовой кислоты (цинеб, по-

ликарбацин, диатин М-45 и др.), фталимада (каптан, фталан), бензимидазола (беномил, БМК),

мочевины и гуанидина (темп-сен М, карпен).

Пиретримы. Повышая активность пестицидов, можно снизить действующую концентрацию до

безопасных для человека величин. Если пестициды первого поколения (в основном

соединения мышьяка) сильно загрязняли водную среду, то пестициды второго поколения

менее опасны. Среди них — препараты с высокой избирательностью и различной

продолжительностью действия (от нескольких часов до многих месяцев). Многие из них под

влиянием микроорганизмов, солнечного света, воды и воздуха полностью разлагаются на

простые безвредные вещества. Таковы препараты из семейства пиретримов и их

синтетических аналогов пиретроидов, которые вносят на поля в количестве 5—20 г/га, т.е. в

100—1000 раз меньше, чем в случаях традиционных пестицидов.

Гербициды — средства борьбы с сорняками, относятся к II классу химических соединений. В

их числе наиболее широкое применение в сельском хозяйстве находят мочевины, тиокар-

баминовой, хлорированных алифатических и бензойной кислот.

Гербициды в основном значительно менее токсичны для теплокровных, обладают и слабой

кумулятивной способностью.

Дефолианты и десиканты. Для дефолиации сои, хлопчатника, картофеля и некоторых других

культур применяются: бутифос, цианид кальция, хлорат магния и хлорат-хлорид кальция.

Хлориды также используются для десикации ботвы картофеля, подсолнечника, риса и др.

Способы применения пестицидов. Пестициды используются в разных препаративных

формах, чаще всего в виде дустов, гранулированных препаратов, суспензий, эмульсий,

аэрозолей и фумигантов. Дуст — порошкообразная смесь, состоящая из основного яда

(активно действующее вещество) и наполнителя. В качестве наполнителя используются тальк,

мел, гипс, каолин и др. Способы применения пестицидов зависят от их препаративной формы

и назначения (обработка семенного материала, опрыскивание, опыление, обработка

гранулированными препаратами).

При выращивании картофеля и овощей активнее стали применяться технологии,

позволяющие снизить нагрузку пестицидов на окружающую среду, в частности

ультраобъемное опрыскивание и предпосевная обработка посадочного и посевного

материала.

Тактика применения пестицида обоснована особенностями биологии вредителей,

возбудителей болезней, сорняков и характером их вредоносности.

3. ПОСЛЕДСТВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕСТИЦИДОВ

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, которое

способно более 50 лет циркулировать в биосфере.

Многим 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.

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.

Особенно опасны пестициды для детей. В районах массированного применения пестицидов,

общая заболеваемость детей до 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 смертельным исходом.

Исследования показали, что стойкие хлорорганические пестициды обнаруживаются почти во

всех организмах, обитающих на суше и в воде. Распространение ДДТ имеет глобальный

характер. Повсюду ДДТ, 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 намного больше, чем в среде

обитания. Это явление характеризуется коэффициентом накопления -отношение

концентрации в организме к концентрации в среде. Коэффициенты накопления у животных,

обитающих в воде:

у рыб — 10-15,

у моллюсков — 25 тыс.

Например, содержание ДДТ в мышцах североатлантической трески равно 1-10 мг/кг, а в

печени — 180— 1800мг/кг.

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.

Влияние пестицидов на биогеоценозы. Экологическая активность пестицидов зависит от

характера экосистемы (целой или ее части), а также от физико-химических свойств

используемых препаратов. Пестицидами могут обрабатывать внутренний водоем, ис-

пользуемый для разведения рыбы, земельный участок, на котором выращивают 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, в нарушении стабильности экосистемы с последующим размножением

нежелательных для человека видов. Например, отмеченное в ряде стран массовое

размножение красного плодового клеша 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.