Автор: E-Basher

Введение Пестициды - химические препараты для защиты сельскохозяйственной продукции, растений, для уничтожения паразитов у животных, для борьбы, для борьбы с переносчиками опасных заболеваний и т. п. Пестициды распространяются  на большие пространства, весьма удалены от мест их применения. Многие из них могут сохраняться в почвах достаточно долго (период полураспада ДДТ в воде оценивается в 10 лет, а для диэтилдрина он превышает 20 лет). При использовании даже наименее летучих компонентов более 50% активных веществ в момент воздействия переходят прямо в атмосферу, а для таких пестицидов, как ДДТ и диэлдрин, характерна дистилляция с парами воды на земной поверхности.

Эта часть пестицидов, не достигших растений, подхватывается ветром и осаждается в районах суши или океана, весьма удаленных от зон применения вещества. Они попадают в различные экосистемы, включая океан, пресноводные водоемы, наземные биоценозы и др., в значительных количествах накапливаются в почвах и увеличивают свои концентрации при движении по трофическим цепям.

Влияние пестицидов на окружающую среду

Продолжается во всем мире интенсивная химизация сельского хозяйства приводит к тому, что ежегодно в биосферу планеты – среду для обитания всего живого, включая человека, - поступает большое количество различных чужеродных химических веществ ( ксенобиотиков), в том числе и пестицидов. Поэтому проблема охраны окружающей среды от химического загрязнения приобрела большое значение.
Изучение поведения и превращения пестицидов в экосистемах и ландшафтах – задача экотоксикологии окружающей среды – науки, исследующей поведение ксенобиотиков и природных токсических веществ в экосистемах и ландшафтах.
Пестициды как возможные загрязнители среды характеризуются по сравнению с другими химическими веществами следующим:

1. непредотвратимости их циркуляции в биосфере (при использовании с помощью авиации и наземной аппаратуры пестициды сразу же попадает на объекты окружающей среды и находятся там до полного распада). Общепризнанно, что циркуляция всех химических соединений в окружающей среде протекает по взаимосвязанной схеме: атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера. Длительность циркуляции различных веществ неодинакова, а некоторые малоперсистентные вещества не проходят все стадии циркуляции и полностью разрушаются на одном из первых этапов. Однако персистентные вещества способны накапливаться в некоторых объектах окружающей среды и наносит серьезный ущерб. Они накапливаются в мировом океане в достаточно опасных количествах, так как происходит их концентрация в гидробионтов;
2. биологической активностью препаратов по их назначению, что создает потенциальную опасность для человека и природы;
3. невозможность уменьшения применяемых норм расхода ввиду необходимости обеспечить высокую эффективность защитных мероприятий;
4. контактом пестицидов с большим количеством люде, что связяно с использованием препаратов в различных отраслях хозяйства, циркуляцией их во внешней среде и наличием остатков в пищевых продуктах;
5. стойкостью препаратов в естественных условиях и передачей по пищевым цепям.
6. возможность накопления пестицидов в организмах, соприкасающихся с препаратами даже в низких концентрациях, до  биологически активного уровня.

В зависимости от особенностей пестицидов устанавливают формы их действия в биосфере.

1. Локальное действие: а) непосредственно на вредные организмы; б) побочное действие на другие организмы, почву, воду.
2. Последействие ближайшее (ландшафтно-региональное). По продолжительности и характеру воздействия оно различно в зависимости от рельефа, почвенных и климатических условий. Чем суше климат, больше засоленность почвы, ближе уровень грунтовых вод, тем больше вероятность сохранения и вторичного накопления стойких пестицидов и их метаболитов в почве, воде и биомассе.
3. Последействие отдаленное (регионально-бассейновое). Оно характерно для весьма стойких препаратов, способных мигрировать в бассейны рек, по их поймам и террасам, в виде растворов, суспензий или в сорбированном состоянии с почвенными коллоидами. Миграции, перераспределение и аккумуляция в поймах, дельтах и эстуариях могут длиться 3-5 лет и более. В результате пестициды могут воздействовать на организмы в нижнем течении рек, дельтах, море.
4. Последействие весьма отдаленное (глобальное) охватывает планету в целом и ее отдельные компоненты – океан, сушу и атмосферу. Оно связано с переносом воздушными течениями длительно сохраняющихся пестицидов в виде растворов, аэрозолей и суспензий, прибрежными и трансокеаническими течениями, штормами, циклонами, миграциями птиц, животных и человека; с движением транспорта и перевозками грузов, сырья, продовольствия; с испытанием ядерного и другого оружия и военными действиями.

Это последействие проявляется постепенно. Ослабляется такими факторами, как инсоляция, ультрафиолетовая радиация, электрические разряды, атмосферные осадки, погребенные в донных отложения морей и океанов. Возможное общее последействие на живые организмы, вероятно, может сказаться лишь спустя несколько поколений при условии накопления значительных масс пестицидов на разных материках и в океане.
Таким образом пестициды являясь важным фактором воздействия человека на окружающую среду, могут оказывать на нее и различные побочные воздействия. В зависимости от степени проявления их можно разделить на три категории.

1. Развитие устойчивости вредных организмов у пестицидам. Она связана со стойкостью и накоплением остатков пестицидов и обусловлена сменой популяций в результате перехода от чувствительных особей к устойчивым организмам того же вида вследствие отбора, вызванного воздействием пестицида. Физиолого- биохимический характер устойчивости, причины ее появления и пути ее преодоления были рассмотрены выше.
2. Влияние пестицидов и их остатка на растения, животных и окружающую среду ( повреждение и изменение растений, изменения в составе микрофлоры, гибель млекопитающих, птиц, рыб или полезных насекомых). Такое влияние может привести к развитию второстепенных вредителей вследствие исчезновения определенных видов хищников и паразитов, которые в нормальных условиях могли бы поддерживать потенциального вредителя на уровне ниже его экономической вредоносности. Другими словами, пестициды могут оказывать влияние на биоценозы.
3. Накопление и передача по цепям питания. Остатки пестицидов в окружающей среде могут быть поглощены растениями или животными организмами, которые в свою очередь, потребляют более крупными животными, в которых концентрация пестицидов растет. Это ведет к накоплению их в пище и последующему потреблению человеком.

Циркуляция пестицидов может происходить по следующим схемам: 1)воздух-растение- почва- растение- травоядные животные- человек; 2)почва- вода- зоофитопланктон – рыба – человек.
Как видно из выше изложенного, путь по которому остатки пестицидов достигают человека, лежит через пищу. Поэтому между человеком и пищей необходимо установить барьер безопасности – МДУ. Все приемы хранения, переработки остатков пестицидов в пище.
Для правильного понимания влияния пестицидов на окружающую среду необходимо рассмотреть поведение пестицидов в отдельных экосистемах и их влияние на важнейшие объекты эти систем. Для этого необходимо использовать данные экотоксикологического мониторинга пестицидов – системы наблюдения и контроля за содержанием остатков пестицидов с целью оценки и прогноза состояния компонентов биосферы.
Оценка состояния окружающей среды в первую очередь проводится по критериям химического мониторинга и использованием высокочувствительных методов анализа остатков пестицидов. Оценка неблагополучия среды определяется сравнением фактически выявленного количества пестицидов с ПДК для воздуха, воды, почвы и с МДУ в продуктах урожая.

Передвижение пестицидов в почве

Пестициды и их метаболиты находятся в почве в лабильном состоянии со всеми тремя ее фазами и в связи с этим могут передвигаться на почвенному профилю в горизонтальном и вертикальном направлениях. Этот процесс происходит под действием молекулярной диффузии с капиллярной влагой, нисходящего тока гравитационной воды, корневой системы растений и в результате перемещения при обработке почвы. На более значительные расстояния пестициды передвигаются с током воды, возникающим после дождя или орошения. Скорость и глубина вертикального перемещения зависят от растворимости в воде препарата, особенностей его адсорбции и десорбции, летучести, а также от интенсивности испарения почвенной влаги.
При продолжительном дожде или орошении слабо адсорбируемые гидрофильные вещества движутся вниз по профилю почвы вместе с водой. С наступлением сухой погоды при повышенном испарении раствор пестицида по капиллярам поднимается к поверхности почвы. Когда испарение и вымывание уравновешиваются, хорошо растворимые в воде пестициды движутся вниз, а плохо растворимые задерживаются в верхнем слое почвы. Если концентрация вещества в почвенном растворе снижается из-за разложения, вымывания или  испарения, то часть их , адсорбированных почвенными коллоидами, вследствие десорбции может вновь поступать в почвенный раствор.
Исследователями установлено, что гексахлоран передвигается в почве незначительно. В основном препарат распределяется в ней в результате механических ее обработок. Севин в черноземной, серой лесной и дерново-подзолистой почвах проникал на глубину 50-70 см, что связано с очень слабой адсорбцией его почвенными коллоидами. Из гербицидов наиболее подвижны производные ароматических карбоновых кислот, наименее подвижны производные толуидина. Сильно адсорбируемые почвой дипиридиловые гербициды практически не передвигаются по почвенному профилю. Даже в песке реглон проникает не глубже 8 см.
Слабо адсорбированные почвой и хорошо растворимые в воде производные фенилуксусной и бензойной кислот могут передвигаться на глубину до 3м.
Гербициды производные 2,4-Д, 2М-4Х слабо вымываются  из почвы, так как связывается почвенными коллоидами. При этом эфиры 2,4-Д значительно легче вымываются из почвы, чем соли. Производные мочевины также слабо передвигаются в ней. Триазиновые гербициды благодаря слабой растворимости в воде и  сильной адсорбции почвой перемещаются в ней ограниченно.

Разложение пестицидов в почве

Пестициды видоизменяются или полностью разлагаются в почве в результате физико-химических процессов, микробиологического разложения, поглощения высшими растениями и почвенной фауной. Детоксикация многих пестицидов происходит вследствие адсорбции перегноем и другими коллоидами или образования стойких комплексов. Удаляются препараты из почвы, в результате улетучивания, испарения  с водяными парами, передвижения за пределы корнеобитаемого слоя, вымывения дождевыми, талыми, оросительными, грунтовыми и почвенными водами.
Основной критерий детоксикации пестицидов в почве- скорость и полнота их распада на нетоксичные компоненты. Определяющая роль отдельных процессов в инактивации препаратов зависит не только от их физико-химических свойств, но и от особенностей почвы, климатических и экологических факторов.

 

Физико-химическое разложение пестицидов в почве

Пестициды могут разлагаться под действием солнечного света. При этом в процессе фотоокисления некоторых пестицидов и их метаболитов существенная роль принадлежит ультрафиолетовым лучам солнечной радиации. Под ее действием теряют свою токсичность многие гербициды, особенно дипиридиловые препараты, например реглон. Получаемые при этом метаболиты малотоксичны для теплокровных.

Гидролитические и окислительные превращения многих пестицидов в почве значительно снижают их токсическое действие. При этом важную роль играют химическая структура препарата и его свойства. Вид, число атомов галоидов и их расположение в молекуле влияют на скорость разложения пестицидов – производных галоидопроизводных и ароматических карбоновых кислот. Длина углеводородной цепочки у алифатических кислот также отражается на стойкости таких пестицидов. Разложение метазамещенных хлорфенилкарбоматов происходит быстрее, чем орто- и паразамещенных. Количество и положение атомов хлора в бензольном кольце влияют на скорость разложения не только кольца, но и боковой цепи. Из триазиновых гербицидов наиболее быстро разлагаются метилтиопроизводные, медленнее – метоксипроизводные; хлорзамещенные триазины по стойкоти занимают промежуточное значение.