Пестициды в окружающей среде

Мировая и отечественная политика в области сельского хозяйства пока ориентирована на широкое применение средств химической защиты растений. Мировой уровень потребления пестицидов, согласно прогнозам, будет возрастать ежегодно в среднем на 2,3%. При этом отмечается, что одним из факторов, сдерживающих объем потребления пестицидов, будет ужесточение законодательства по защите окружающей среды. В то же время подсчитано, что в случае отказа от пестицидов в США, например, производство сельскохозяйственных культур и продукции животноводства снизится на 30%, а стоимость сельскохозяйственной продукции возрастет на 50-70%.

Некоторые пестицидные препараты обладают аллергическим действием (ГХЦГ, Цинеб), вызывают дерматиты (гранозан), бронхиальную астму и нервнопаралитический синдром (фосфорные соединения), обладают эндокринным, катарактогенным, канцерогенным последствием (некоторые фосфор- и хлорорганические пестициды, карбонаты и др.).

Для характеристики поведения пестицидов в объектах окружающей среды введены два показателя: коэффициент биодеградации (КБД), который характеризует скорость деградации (разрушения) пестицида в экосистеме, и коэффициент биологического усилия (КБУ), который определяет усилие биологических организмов, направленное на разложение данного препарата. Чем выше КБД, тем быстрее разлагается препарат, а чем выше КБУ, тем препарат более персистентен (устойчив).

Анализ применения пестицидов, а также данные специальных исследований говорят о том, что в большинстве случаев лишь незначительная часть применяемых препаратов достигает целевых объектов. Остальная же часть попадает в окружающую среду уже как антропогенный загрязнитель и создает соответствующие эколого-гигиенические проблемы. Миграция пестицидов в окружающей среде и по цепям питания приводит к накоплению остаточных количеств препарата в большинстве природных объектов и в организме человека.

Рис. 2.15. Схема циркуляции пестицидов

В настоящее время накоплен большой фактический материал по изучению поведения различных пестицидов в объектах окружающей среды, в естественных и искусственных экосистемах, в организме человека и животных. При осуществлении своих функций пестициды проходят большой путь в экосистеме (рис. 2.15).

В местах интенсивной химизации значительное число пестицидов может концентрироваться в атмосферном воздухе. Снос пылевидных препаратов часто происходит на большие расстояния (табл. 2.8), что практически всегда является результатом нарушения технологии опыления и может иметь нежелательные последствия.

Таблица 2.8

Исследованиями установлено, что дусты с диаметром частиц 10 мкм переносятся ветром при скорости 5 км/час на расстояние 1,6 км, а диаметром 2 мкм - на 33 км. Главное в борьбе с пестицидным загрязнением атмосферного воздуха - строжайшее соблюдение режима технологических операций авиационных химических работ, широкое применение новых препаратов пестицидов, позволяющих снизить их испарение в атмосферу практически до нуля (гранулы, микрокапсулы).

Однако основная роль в циркуляции пестицидов и накоплении их в объектах окружающей среды принадлежит почве, а в разложении (до токсикации) - почвенным микроорганизмам. Почва в основном выступает в качестве преемника пестицидов, где они разлагаются и, отходя, постепенно перемещаются в растения или окружающую среду, либо в качестве хранилища, где некоторые из них могут существовать много лет спустя после внесения. Пестициды - тонкодисперсные вещества и в почве подвержены многочисленным воздействиям биотического и небиотического характера, которые определяют их поведение, преобразование и, наконец, минерализацию.

На пестициды, попавшие в почву, оказывают влияние различные факторы как в период их применения, так и в дальнейшем, когда препарат уже становится остаточным. В почве происходят разложения: пестицидов при гидролизе, окислительно-восстановительного типа, с образованием нитрозосоединений, фотохимическое и др.

Рядом исследователей подчеркивается роль почвенных микроорганизмов в разложении пестицидов. Разложение действующих веществ пестицидов осуществляется бактериями, ак-тиномицетами, грибами и высшими растениями. Продолжительность разложения пестицидов микроорганизмами может колебаться от нескольких лет до десятков лет, в зависимости от специфики действующего вещества, видов микроорганизмов и свойств почв. Однако данных о процессах разложения современных групп пестицидов почвенными микроорганизмами крайне мало.

Продукты превращения и разложения пестицидов, побочные продукты реакций относятся к остаточным количествам пестицидов. Учитывая потенциальную опасность загрязнения почв, окружающей среды остаточными количествами пестицидов, в настоящее время все больше используют легкоразлагаемые пестициды - карбамидные инсектициды и большинство фосфорорганических инсектицидов, а также пиретроидные инсектициды. Однако при распаде некоторых легкоразлагаемых пестицидов образуются соединения, обладающие большой токсичностью, которые могут существовать в почве в течение нескольких месяцев, что необходимо учитывать при их применении.

В почвах, загрязненных остаточными количествами пестицидов, многие беспозвоночные накапливают их в количестве, во много раз превышающем концентрацию пестицидов в почве, т.е. происходит процесс бионакопления. Обычно вещества с пониженной растворимостью (менее 0,1 мг/л) обладают более высокой способностью к накоплению биологическим путем.

Способность поглощения пестицидов зависит и от вида растений. Например, кукуруза (зерно) обладает большей способностью к биоконцентрации ГХЦГ, чем пшеница (зерно). Пестициды легко поглощаются растениями из песчаных и торфяных почв, содержащих большое количество органических веществ.

В нормальных условиях очистка почвы от остаточных количеств пестицидов происходит медленно под влиянием различных мероприятий по обработке почв или климатических факторов. Иногда для быстрой очистки почв следует стимулировать этот процесс. С этой целью используют различные мероприятия, зависящие от химического состава пестицидов, степени насыщения почв и их свойств, культивируемых растений, технологии их возделывания и т. д.

В настоящее время разработаны математические методы прогнозирования накопления и разложения пестицидов в агроэкосистеме, позволяющие определить концентрацию данного пестицида в агроэкосистеме в данный момент.

В связи с тем, что пестициды являются биологически активными веществами, к ним предъявляют особые требования, обеспечивающие наибольшую эффективность их использования и наименьшую вредность для человека, полезных животных и растений. Для предупреждения пестицидного загрязнения сельскохозяйственной продукции, охраны здоровья населения и предотвращения циркуляции пестицидов в окружающей среде - экспериментально обоснованы и установлены санитарно-гигиенические нормативы предельно допустимых остаточных количеств (ПДОК) пестицидов в продуктах питания, зеленом корме и фураже, предельно допустимых концентраций (ПДК) пестицидов в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе, в воде открытых водоемов и водоемов санитарно-бытового водопользования, в почве. Регламентированы сроки применения пестицидов в течение вегетационного периода растений. Предельно допустимое остаточное количество (ПДОК) пестицидов такое, которое, поступая в организм с продуктами питания, не вызывает никаких нарушений у человека. ПДОК пестицида выражают в миллиграммах действующего вещества на 1 кг продукта (корма, фураж) и экспериментально устанавливают с таким расчетом, чтобы обеспечить совершенно безопасный для человека уровень содержания остатков пестицидов в продуктах питания. Показатель ПДОК устанавливают для конкретного пестицида и вида сельскохозяйственной продукции. Они координируются Всемирной организацией по сельскому хозяйству и продовольствию ООН (ФАО) и Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ).

Предельно допустимые концентрации пестицидов в окружающей среде представлены в табл. 2.9.

Таблица 2.9. Предельно допустимые концентрации пестицидов в почве, воздухе и воде

Особого внимания заслуживает нормирование пестицидов в почве. Контроль за содержанием пестицидов в почве осуществляют весной перед началом полевых работ и осенью - после завершения уборочной страды.

Для предотвращения возможного отравления людей регламентированы сроки и условия работы на обработанных площадях. Так, после применения стойких пестицидов работы, не связанные с рыхлением почвы, разрешаются через неделю, а предусматривающие обработку почвы - через 2 недели.

Токсикологический и санитарно-гигиенический контроль за применением новых импортных пестицидов осуществляет широкая сеть токсикологических лабораторий; контроль за правильным использованием препаратов в хозяйствах обеспечивают межобластные контрольно-токсикологические лаборатории, республиканские, областные, районные органы здравоохранения.