Циркуляция пестицидов в природе и особенности поведения пестицидов в биосфере

4. Циркуляция пестицидов в природе и особенности поведения пестицидов в биосфере

Интенсивное применение в сельском хозяйстве минеральных удобрений и пестицидов приводит к ежегодному поступлению в биосферу различных химических веществ. В связи с этим проблема охраны окружающей среды, особенно при использовании пестицидов, приобретает исключительное значение, неблагополучия устанавливают путем сравнения фактически выявленного количества пестицидов с предельно допустимой концентрацией (ПДК) для воздуха, воды, почвы и с максимально допустимым уровнем (МДУ) в сельскохозяйственных продуктах. На основании полученных данных рассчитывают комплексный показатель — максимально допустимую нагрузку (МДН) пестицидов для данной экосистемы.

При биологическом мониторинге используют некоторые индикаторные виды растений, обладающие высокой чувствительностью к пестицидам и быстро реагирующие на их присутствие. Применяют также другие виды — аккумуляторы пестицидов, в организме которых накапливаются остатки, доступные для количественного анализа. Этот способ оценки наиболее подходит для различных экосистем.

Основные требования к пестицидам определяются их поведением в объектах окружающей среды, действием на вредные организмы, человека, теплокровных животных и защищаемые растения.

Пестициды поступают в воздушную среду главным образом при обработке ими сельскохозяйственных культур, семян, лесных угодий наземной и авиационной аппаратурой, а также в результате испарения их с поверхности почвы и водоемов.

Степень загрязнения атмосферного воздуха пестицидами зависит от их физико-химических свойств, температуры воздуха, скорости ветра, величины обрабатываемой площади, способов применения. Наиболее высокая концентрация препаратов в воздухе отмечается при максимальной температуре в течение дня.

Пестициды из атмосферы удаляются вместе с осадками в процессе диффузии в пограничном слое воздуха и океана, а также в результате химического разрушения.

В воздушной атмосфере может происходить химическое превращение пестицидов до состояния менее токсичных продуктов, в первую очередь в результате реакций гидролиза, окисления кислородом воздуха и озоном, которое в большинстве случаев ускоряется под влиянием света (фотолиз). Фотолиз — один из главных путей превращения сравнительно стойких пестицидов, рассеивающихся в верхних слоях атмосферы. Процессы гидролиза и окисления играют наибольшую роль в разложении относительно малостойких пестицидов, например фосфорорганических.

Из атмосферы пестициды и продукты их разложения попадают в почву, водоемы, продолжая циркулировать в окружающей среде. Поэтому для применения в сельском и лесном хозяйствах рекомендуют пестициды, быстро разлагающиеся в атмосфере с образованием нетоксичных продуктов.

Пестициды попадают в открытые водоемы при авиационной и наземной обработках сельскохозяйственных культур, угодий и лесов; с дождевыми и талыми водами; при обработке водоемов с целью уничтожения водорослей, моллюсков, переносчиков заболеваний человека и животных; сорной растительности, а также со сточными водами химических предприятий.

В водоемах пестициды подвергаются гидролизу, окислению, фотолизу; часть их метаболизируется в организмах обитателей водных экосистем (гидробионтов).

Для гидробионтов наиболее опасны стабильные хлорорганические инсектициды, симм-триазины, способные накапливаться в их организме; менее вредны легко разлагаемые до нетоксичных продуктов фосфорорганические соединения, синтетические пиретроиды и карбаматы, обнаруживаемые в теле рыб и в воде в незначительных количествах.

Наименьшую опасность для водной экосистемы представляет применение гранулированных и микрокапсулированных препаратов, локальное внесение пестицидов.

Пестициды, попадая в почву при внесении, а также при обработке растений наземной и авиационной аппаратурой, уничтожают почвообитающих вредителей, нематод, почвенных фитопатогенов. Кроме того, они могут смываться с поверхности растений дождем.

Находясь в почве, пестициды могут отрицательно влиять на жизнедеятельность населяющих ее организмов, микробиологические процессы, а также на способность биосферы к самоочищению. В зависимости от условий почвенной среды, физико-химических свойств пестициды могут оставаться в неизмененном состоянии и сохранять свою токсичность в течение более или менее продолжительного времени.

Совокупность растений, животных и микроорганизмов, населяющих определенную территорию земли, называют биоценозами. В биоценозе организмы объединены общностью требований к местообитанию и пищевыми связями. Поэтому выключение из биоценоза того или иного вида или комплекса, нарушение цепей питания и других условий вызывают изменение во всем биоценозе. При разработке теоретических и практических основ химического метода борьбы надо учитывать особенности сложных взаимоотношений живых организмов в биоценозах.

Постоянное применение ядовитых химических веществ может вызвать гибель не только вредных, но и полезных паразитических и хищных (энтомофагов) насекомых, регулирующих численность популяции вредителей. Это приводит к нарушению естественных связей организмов в биоценозе.

В результате уничтожения энтомофагов и акарифагов происходит массовое размножение вредителей, против которых были направлены химические обработки. Известны случаи массового размножения паутинных клещей, красного плодового клеща, свекловичной и капустной тли и др. При химических обработках возделываемых культур погибают пчелы, шмели и другие опылители растений. Применение интегрированных систем защиты может нормализовать естественные взаимоотношения организмов в биоценозах.

При интенсивной обработке сельскохозяйственных угодий пестицидами и нарушении инструкций по их применению наблюдается отравление птиц, особенно птенцов. В полях и лесах при использовании пестицидов погибают зайцы, лисы и другие теплокровные животные. Наибольшую опасность для них представляют хлорорганические и фосфорорганические соединения.

Вымываясь из почвы во время дождей, пестициды могут попасть в водоемы. Отмечается массовая гибель рыб: сигов, колюшек, лососей при обработке полей и лесов пестицидами; кроме того, препараты накапливаются в тканях рыб и в водной растительности. Фосфорорганические соединения, синтетические пиретроиды, большинство пестицидов менее токсичны для рыб, чем динитрофенольные соединения, хлорированные бензолы.

Человек соприкасается с пестицидами на полевых работах, приусадебных участках. Поражение ими может произойти при непосредственном контакте с препаратами — через кожу, слизистые оболочки рта, носа, дыхательные пути, а также они могут поступать в организм человека с пищей через желудочно-кишечный тракт. Поступая в кровь, ядовитые вещества разносятся ею к отдельным органам. В организме яды подвергаются химическим превращениям (окислению, гидролитическому расщеплению и другим процессам). В одних случаях яд обезвреживается, в других — превращается в более токсичные соединения. Важную роль в процессах обезвреживания ядов играет печень.

У человека отравление пестицидами может носить острый и хронический характер. При остром отравлении в организм поступает сразу большая доза яда, вызывающая нарушение его функций со специфически выраженными симптомами. Хроническое отравление происходит при длительном повторном поступлении небольших доз яда, способных кумулироваться.

На человека и теплокровных животных кроме токсического действия пестициды оказывают кожно-резорбтивное, бластомогегное и другие негативные действия, что подробно изложено при гигиенической классификации пестицидов.

При использовании пестицидов важное значение имеет действие их на защищаемые растения. Оно зависит от нормы, способов применения, физико-химических свойств пестицидов, видовых особенностей растений и условий внешней среды.

Действие пестицидов проявляется в их стимулирующем (положительном) или фитоцидном (повреждающем) влиянии. Стимулирующее действие наблюдается в условиях, обеспечивающих активный обмен веществ (оптимальные температура, влажность, интенсивность освещения, нормальная обеспеченность элементами питания). Стимуляцию роста и развития растений под влиянием пестицидов называют химической стимуляцией. Она приводит к увеличению урожая.

Высокие нормы расхода препаратов или многократные обработки могут вызывать угнетение процессов жизнедеятельности растений, особенно при неблагоприятных условиях произрастания. При неправильном применении пестициды могут оказать на растения фитоцидное действие. Одни препараты, распространяясь по сосудистой системе растений, вызывают их отравление. Действие других ограничивается поражением отдельных органов или участков тканей (местное действие). Фитоцидное действие проявляется в изменении цвета отдельных органов растений. На листьях образуются коричневые или темно-вишневые пятна, которые засыхают, ткань продырявливается, листья деформируются и опадают. На многолетних насаждениях действие пестицидов может продолжаться в течение нескольких лет. Проявляется оно в том, что плодовые деревья слабо цветут, ненормально развиваются. Каждый препарат оказывает свое специфическое воздействие на различные органы растений. Молодые органы более подвержены фитоцидному действию пестицидов.

Действие пестицидов на растения определяется анатомо-морфологическими, биологическими и физиолого-биохимическими особенностями отдельных видов растений. Строение эпидермиса, целостность кутикулы, наличие опушенности и воскового налета обусловливают удерживаемость ядов на растении, проникновение и степень их воздействия. Огурец, арбуз более чувствительны к повреждающему действию пестицидов, чем фасоль, подсолнечник, морковь. Сравнительно устойчивы злаковые и бобовые культуры.

Проникая в растение и передвигаясь по сосудистой системе, некоторые яды могут концентрироваться в тех или иных органах и тканях растений. Усвоение ядовитых веществ происходит как через надземные органы, так и через корневую систему из почвы.

5. Фумигация, сущность способа, область применения, достоинства и недостатки, физические и химические свойства фумигантов, определяющие технику и эффективность фумигации. Виды фумигационных работ

Фумиганты предназначены для борьбы с особо опасными вредными насекомыми, находящимися в недоступных местах помещений и на растениях, в том числе карантинными. Применяют в газо- и парообразном состоянии. При фумигации уничтожаются яйца, личинки, куколки и взрослые насекомые.

Современный ассортимент фумигантов состоит из неорганических соединений фосфора и галопроизводных углеводородов алифатического ряда.

Все фумиганты высокотоксичны для человека и теплокровных животных, раздражают слизистые оболочки.

Из неорганических соединений фосфора применяют магтоксин на основе фосфида магния; квикфос, фостоксин, фумифаст, фостек, алфос и др. — фосфида алюминия.

На основе фосфида алюминия выпускают фостоксин (фосфин), 56%-ные ТАБ, Г, пилеты, плейтс; квикфос, 56%-ные ТАБ и Г; фостек, 57%-ные ТАБ и Г; алфос, 56%-ные ТАБ; фоском, 56%-ные ТАБ и Г, являющиеся фумигантами с инсектицидным и родентицидным эффектами.

Их действие основано на медленном выделении под влиянием влаги воздуха фосфористого водорода, очень токсичного для вредителей.

Фумигацию незагруженных помещений, зерна, продуктов в складах и других объектов проводят при температуре воздуха выше 15 °С.

Предназначены эти фумиганты для борьбы с вредителями запасов в соответствии с приведенным перечнем:

незагруженные помещения (5 г/м³) с экспозицией 5 сут;

зерно продовольственное, семенное, фуражное насыпью вскладах, в силосах элеваторов, небольшие партии массой не более 200 т насыпью до 2,5 м и затаренные в мешки под пленкой (9 г/т) с экспозицией 5 сут и дегазацией не менее 10 сут;

мука, крупы в складах или под пленкой (6 г/м³) с экспозицией 5 сут и дегазацией 2 сут;

сухие овощи в складах или под пленкой (5 г/м³) с экспозицией 5 сут и дегазацией 5 сут.

Допуск людей и загрузку складов разрешают после полного проветривания и при содержании фосфина в воздухе рабочей зоны не выше ПДК. Реализацию продукции осуществляют при остатке фосфина не выше МДУ.

Препарат высокотоксичен для человека и теплокровных животных, вызывает сильное раздражение кожи и слизистых оболочек. Высокотоксичен для пчел (1-й класс опасности).

Магтоксин, 66%-ные ТАБ, Г, пилеты, плейтс и стрипс с действующим веществом фосфида магния. Его действие, так же как и фосфида алюминия, связано с выделением фосфористого водорода в результате реакции с влагой воздуха.

Объекты и технология применения идентичны с фосфидом алюминия. Кроме того, магтоксин разрешен для фумигации зерноперерабатывающих предприятий с экспозицией 2 сут.

Метабром, 100%-ный, ГАЗ, действующее вещество — бромистый метил. Пары бромистого метила тяжелее воздуха, хорошо и глубоко проникают в сорбирующие материалы, слабо поглощаются ими и легко удаляются при проветривании. Пары бромистого метила для растений нефитотоксичны.

Препарат метабром — инсектицид и акарицид широкого спектра действия, эффективен против всех стадий вредителей. Бромистый метил рекомендован для фумигации:

теплично-парникового грунта против почвенных вредителей и фитопатогенов (50 г/м²);

продовольственного зерна злаковых, семян бобовых культур, муки, крупы против вредителей запасов (20—100 г/м³);

незагруженных зернохранилищ, зерноперерабатывающих предприятий в целях дезинсекции против вредителей запасов (20-25 г/м³);

складов с продовольствием и кормовым зерном злаковых, семенами бобовых культур, мукой, крупой и незагруженных складов против вредителей запасов (2 г/м³).

Бромистый метил чрезвычайно опасен для человека и теплокровных животных: ЛК₅о ингаляционная для крыс (2 ч) — 2,3 г/м³ воздуха и является сильным нейротропным ядом. Поэтому фумигацию проводят специально обученные люди при обеззараживании почвы в соответствии с Инструкцией по обеззараживанию почвы бромистым метилом № 01-19/138-11, утвержденной 28.11.96; фумигацию хранилищ и продуктов в них — с Инструкцией по борьбе с вредителями хлебных запасов, утвержденной 27.08.91.

Реализация продукции разрешена при содержании неорганических бромидов не выше МДУ, допуск людей — при концентрации не выше ПДК.

Фумигация - это один из наиболее распространенных способов применения пестицидов. Его используют для уничтожения вредителей и возбудителей болезней сельскохозяйственных культур.

Сущность фумигации заключается в том, что в состав воздуха вводят пестицид в газообразном или парообразном состоянии. Поглощая в процессе дыхания ядовитое вещество, вредный организм отравляется и погибает. Достоинством фумигации является проникновение пестицидов в малодоступные места обитания вредных организмов: в почву, щели складов, норы грызунов. Фумигацию применяют против вредных организмов, ведущих скрытный образ жизни, на всех фазах их развития.

К недостаткам способа фумигации относятся: гибель вредных организмов происходит лишь при нахождении их в отравленной среде в течение определенного времени (экспозиции); обработка возможна лишь при герметизации или при использовании укрытий (палаток, мульчи); техническая сложность применения, так как для создания токсичной концентрации требуется большая норма расхода фумиганта, что повышает стоимость обработки.

На практике проводят фумигацию:

помещений (элеваторов, складов зерна или продуктов в них) — перед фумигацией помещение герметизируют, удаляют предметы, не подлежащие фумигации. Затем рассыпают твердый или разбрызгивают жидкий фумигант. Газообразные фумиганты распыляют из баллонов. Фумигацию проводят с помощью машин 2-АГ или 2-АГМ. После создания летальной концентрации фумигируемый объект выдерживают под воздействием препарата определенный промежуток времени (экспозиция), после чего проводят дегазацию помещения путем проветривания или опрыскивания специальными веществами. Зерно дегазируют активным способом, пропуская через зерноочистительные машины, сушилки, а также активным вентилированием или перемещением транспортерами;

зерна в складах — перед фумигацией из мешков с зерном посредством укладки формируют колодец, внутрь которого засыпают зерно. Зерно накрывают газонепроницаемым материалом. В пространство над зерном вводят фумигант;

оранжерей, теплиц и парников — фумигацию проводят так же, как и в других помещениях, путем подбора соответствующего фумиганта с учетом видов выращиваемых растений, чтобы не допустить фитоцидного действия препарата;

почвы — в зависимости от агрегатного состояния фумиганта его вводят в почву различными способами. Твердые вещества рассыпают в борозды или ямки, затем засыпают. Жидкие фумиганты вносят инжекторами по сетке. Для уменьшения улетучиваемости фумигант на 18—20 см заглубляют в почву, мульчируют ее, наконец, подбирают фумиганты, обладающие небольшой скоростью испарения;

нор грызунов — при этом твердый фумигант вносят в нору, рассыпая его в входное отверстие, после чего закрывают нору травой и землей. При внесении жидких фумигантов ими пропитывают песок, древесные опилки, иногда используют специальные помазки, вводят их в нору и прикапывают;

деревьев и кустарников — обработку проводят под палатками из газонепроницаемой ткани, под которые вводят фумигант;

семян, посадочного материала и плодов — фумигацию семенного и посадочного материалов, плодов и других объектов можно проводить в специальных камерах с полной герметизацией и точным дозированием фумиганта. Камеры могут быть безвакуумные и вакуумные. В безвакуумных камерах фумигацию проводят, как в помещениях. Из вакуум-камеры после загрузки выкачивают воздух, доводя давление до 115—125мм ртутного столба. Из генератора поступает газообразный или парообразный фумигант, проникающий в фумигирующий материал с большой диффузной скоростью. Затем, после определенной экспозиции, ядовитый воздух выкачивается, пропускается для обезвреживания через поглотитель, а камера заполняется чистым воздухом и проветривается.

Фумиганты должны обладать определенными летучестью, скоростью испарения, диффузией в воздухе, плотностью паров, дегазируемостью, распознаваемостью. Нежелательные свойства фумигантов — это сорбция, воспламеняемость, действие на металлы и ткани.

Для распознавания фумигантов, не обладающих запахом, к ним добавляют в небольшом количестве так называемые сигнализаторы. Эти вещества обладают обычно ясно различимым запахом.

Список литературы

1.    М.М. Ганиев, В.Д. Недорезков. Химические средства защиты растений. М.: КолосС 2006

2.    Г.С. Груздев. Химическая защита растений. М.: Агропромиздат, 1987

3.    Н.Н. Мельников, К.В. Новожилов, С.Р. Белан, Т.Н. Белова. Химические средства защиты растений (справочник) М.: Химия, 1985

4.    Лекции