Оценка воздействия пестицидов на окружающую природную среду

Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого»
__________________________________________________________________
Институт сельского хозяйства и природных ресурсов
ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ПЕСТИЦИДОВ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ ПРИРОДНУЮ СРЕДУ
Методическое пособие для проведения
практических занятий и самостоятельной работы студентов
по дисциплинам «Агроэкология» для специальности 013100 – Экология и
«Экология» для специальностей 310200 – Агрономия, 311200 – Технология
производства и переработки сельскохозяйственной продукции,
250201 – Лесное хозяйство
Великий Новгород
2010
1
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Препаративные формы пестицидов
2. Способы применения пестицидов
3. Классификация пестицидов
3.1 Производственная классификация
3.2 Классификация пестицидов по способу проникновения в организм
вредителя, характеру и механизму действия
3.3 Санитарно – гигиеническая классификация
3.4 Химическая классификация
3.5 Экотоксикологическая классификация
4. Оценка эколого – гигиенической ситуации по количественным
параметрам
5. Особенности воздействия пестицидов на окружающую природную
среду по сравнению с другими токсикантами
6. Поведение пестицидов в воздухе
7. Поведение пестицидов в воде
8. Поведение пестицидов в почве
9. Действие пестицидов на биоценозы
9.1 Влияние пестицидов на энтомофагов
9.2 Влияние пестицидов на защищаемые растения
10 Мероприятия по защите окружающей среды от загрязнения
пестицидами
Список литературы
2
ВВЕДЕНИЕ
Рост численности населения и интенсификация сельского хозяйства
привели к возрастающему загрязнению окружающей природной среды
экотоксикантами.
Огромная
масса
токсичных
веществ
поступает
в
атмосферу, почву и водные источники, обуславливая отрицательное
воздействие на почву, растения, животных и человека. Рост загрязнения
биосферы
и
миграция
токсичных
веществ
часто
сопровождается
загрязнением кормов для сельскохозяйственных животных и продуктов
питания человека.
Бесконтрольное использование химических и биологических веществ
становится весьма опасным для окружающей природы и здоровья людей. В
связи с этим значительно обостряется проблема выращивания и производства
экологически чистой растениеводческой и животноводческой продукции,
бережного отношения к окружающей природной среде.
От
экологической
грамотности
специалистов
зависят
защита
окружающей среды от прямого загрязнения и разрушения, внедрение
малоотходных
технологических
систем
и
процессов,
внедрение
природосообразных систем ведения земледелия, оптимизация ландшафта
сельскохозяйственных районов и т.д. Эффективность природоохранных
мероприятий в сельском хозяйстве зависит от экологического предвидения
специалистов, их умения увязывать вопросы развития производства с
природоохранными задачами.
3
1 Препаративные формы пестицидов
1.Смачивающие порошки (с.п.) – порошковидные
пестициды,
содержащие действующее вещество (д. в.), наполнители и поверхностно –
активные вещества (ПАВ). При разбавлении водой образуют устойчивые
суспензии.
С.П. отвечают
следующим требованиям: устойчивы при
хранении и не слеживаются; при разведении водой быстро образуют
суспензии; хорошо смачивают листья растений и другие обрабатываемые
поверхности и долго на них удерживаются.
2.Концентраты эмульсий (к. э.) – жидкие или пастообразные пестициды,
содержащие д. в., растворитель, эмульгатор (мыло) и смачиватель. При
разбавлении водой к. э. образуют устойчивые эмульсии.
3.Водные растворы (в. р.). - пестициды с хорошей растворимостью в воде.
Водные растворы неудобны для хранения и транспортировки, испаряются, в
холодное время замерзают. Они плохо смачивают листья, т. к. быстро
скатываются с обработанной поверхности.
4.Гранулированные препараты (г.) – гранулы, состоящие из д.в. и
наполнителя. Гранулы не вызывают ожогов растений, не поражают
энтомофагов, во время внесения не происходит снос с обрабатываемой
поверхности, уменьшается опасность для человека, животных, окружающей
среды.
5.Концентраты суспензий (к. с.) - жидкость, состоящая из действующего
вещества пестицида, растворенного в воде или растворителе. При
смешивании с водой образуют суспензии.
6.Минерально – масляные эмульсии (м.м.э.) – представляют собой
концентрированные эмульсии, состоящие из двух фаз (мелких капель масла с
растворенным в них пестицидом и воды).
4
7. Сухая текучая суспензия (с.т. с.) – микрогранулированное д.в. с ПАВ. В
отличие от смачивающихся порошков не пылит. При смешивании с водой
образует стабильную суспензию.
8. Технический препарат (тех.) – д.в. с включением примесей.
9. Таблетки (таб.) – спрессованное д.в. с нейтральным наполнителем или
приманочным средством в виде таблеток.
10. Гранулированные приманки (г.пр.) состоят из д. в. и приманочного
корма. Выпускаются в форме гранул.
11. Растворимые порошки (р.п.) и водорастворимые концентраты (в.к.) –
растворимое в воде д. в. пестицида с добавлением ПАВ. В отличие от с. п.
они не содержат наполнителя.
12. Препарат для аэрозолей. Аэрозоли – это взвешенные в воздухе частицы
пестицида. Капельные (жидкие) аэрозоли (туманы) получают с помощью
специальных аэрозольных генераторов. Твердые аэрозоли (дымы) получают
при сжигании специальных дымовых шашек, содержащих пестициды.
2 Способы применения пестицидов
Опрыскивание – наиболее универсальный способ применения пестицидов.
Преимущества: равномерное распределение действующего вещества и
хорошее покрытие обрабатываемых объектов при малых нормах расхода на
единицу площади; хорошая удерживаемость пестицидов при добавлении в
состав рабочих растворов смачивателей и прилипателей; незначительная
зависимость
от
метеорологических
условий.
Недостатки:
сложность
приготовления рабочих растворов и соблюдения заданной нормы расхода
жидкости и препарата; коррозия аппаратуры; большой расход жидкости.
5
Протравливание семян – обработка семян перед посевом пестицидами.
Различают протравливание с увлажнением, полусухое, мокрое, сухое. В
настоящее время протравливание проводят пленкообразующими составами.
В качестве пленкообразователей используют 5 % в. р. поливинилового
спирта (ПВС) и 2 -2,5 % в. р. натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы
(NaКМЦ).
Фумигация – введение пестицида в среду обитания вредного организма в
виде пара или газа. Основные виды фумигационных работ: фумигация
помещений, камерная и палаточная фумигация, фумигация теплиц и почвы.
Эффективность фумигаторов зависит от температуры воздуха. Недостатки:
вызывают коррозию металлов, огнеопасны и взрывоопасны, снижают
всхожесть семян и посадочного материала.
Отравленные приманки – применение пестицидов вместе с приманочным
материалом: зерном злаков, крупой, мукой и т.д. Используют влажные,
полусухие и сухие отравленные приманки. В первом случае пропитывают
приманочный материал раствором или суспензией пестицида. Полусухие
отравленные
приманки
слегка
подсушивают.
Сухие
готовят
путем
смешивания компонентов. К приманкам добавляют клеющие вещества –
минеральное масло, клейстер и т.д.
3 Классификация пестицидов
В
зависимости
от
назначения,
химической
природы,
степени
воздействия на организм теплокровных животных и человека выделяют
несколько классификаций пестицидов: производственная, санитарно –
гигиеническая, химическая и экотоксикологическая.
6
3.1 Производственная классификация
Производственная классификация основана на способности пестицидов
уничтожать отдельные группы вредных объектов.
В зависимости от объектов применения выделяют следующие группы
пестицидов:
- акарициды – для борьбы с растительноядными клещами;
- альгициды – для уничтожения водорослей и другой сорной
растительности в водоемах;
- арборициды – для уничтожения нежелательной древесной и
кустарниковой растительности;
- афициды – для борьбы с тлями;
- бактерициды – для борьбы с возбудителями бактериальных
заболеваний растений;
- фунгициды – для борьбы с возбудителями грибных заболеваний
растений;
- гербициды – для борьбы с сорными растениями;
- зооциды ( родентициды) – для борьбы с грызунами;
- инсектициды – для борьбы с вредными насекомыми;
- инсектоакарициды – для борьбы с вредными насекомыми и клещами;
- ларвициды – для уничтожения личинок и гусениц насекомых;
- моллюскоциды – для борьбы со слизнями;
- нематициды – для борьбы с круглыми червями (нематодами);
- овициды – для уничтожения яиц вредных насекомых и клещей;
- протравители семян – для предпосевной обработки семян;
- фумиганты – вещества, применяемые в паро- или газообразном
состоянии для уничтожения вредителей и возбудителей болезней растений.
7
В зависимости от области использования пестициды делятся на
следующие группы:
- антирезистенты – специальные добавки, снижающие устойчивость
насекомых к отдельным веществам;
- аттрактанты – вещества для привлечения насекомых;
- гематоциды – вещества, вызывающие стерильность сорняков;
- десиканты – препараты для предуборочного подсушивания растений;
- дефолианты – препараты для удаления листьев;
- регуляторы роста растений – вещества, влияющие на рост и развитие
растений;
- репелленты – для отпугивания вредных насекомых;
- ретарданты – для торможения роста растений;
- синергисты – добавки, вызывающие усиление действия пестицидов;
- феромоны – вещества, продуцируемые насекомыми с целью
привлечения особей другого пола;
- хемостерилянты – вещества, применяемые для половой стерилизации
насекомых.
3.2 Классификация пестицидов по способу проникновения в
организм вредителя, характеру и механизму действия
Инсектициды делятся на 4 группы:
- контактные, вызывающие гибель насекомых при контакте с любой
частью их тела;
- кишечные, вызывающие отравление вредителей при попадании яда с
пищей в кишечник;
- системные, способные передвигаться по сосудистой системе растения
и отравлять поедающих его насекомых;
8
- фумиганты, действующие на насекомых в паро- или газообразном
состоянии через органы дыхания.
Фунгициды по характеру действия на возбудителей болезней и
способу проникновения в растения подразделяют на 2 группы:
-защитные (профилактические);
- лечащие (истребительные).
Защитные
фунгициды
предупреждают
заражение
растений
фитопатогенами, но не способны вылечить заболевшие растения. Они могут
быть контактного или системного действия.
Защитные контактные фунгициды не проникают внутрь растения, а
остаются на его поверхности и действуют на патоген при непосредственном
контакте с ним.
Защитные
системные
предотвращают
поражение
фунгициды
частей,
проникают
удаленных
от
в
растение
места
и
нанесения
фунгицида.
Лечащие
фунгициды
–
вещества,
способные
уничтожать
фитопатогены, уже внедрившиеся в растительные ткани. Как и защитные,
они подразделяются на контактные и системные.
Лечащие контактные фунгициды не способны передвигаться по
растению, так как обладают лишь местным (локальным) проникающим
действием.
Лечащие
системные
фунгициды
проникают
в
растение
и
перемещаются из корней в стебель и листья и уничтожают фитопатогены,
уже внедрившиеся в ткани растений.
9
Гербициды по характеру действия на растения делятся на 2 группы:
- избирательные (селективные), уничтожающие только одни виды
растений (сорняки) и относительно безопасные для других (культурных)
видов;
- общеистребительные (сплошного действия), уничтожающие всю
растительность.
Деление гербицидов на избирательные и общеистребительные носит
условный характер, так как избирательность препаратов сохраняется лишь в
пределах определенных норм расхода, сроков и способов применения.
3.3 Санитарно – гигиеническая классификация
Санитарно – гигиеническая классификация пестицидов построена по
степени их токсичности для биологических объектов, кумулятивным
свойствам, степени летучести и стойкости в почве с учетом возможности
циркуляции во внешней среде.
Одним из важнейших санитарно – гигиенических требований,
предъявляемых к пестицидам, является более низкая острая и особенно
хроническая токсичность для теплокровных животных и человека.
Острая токсичность вещества характеризуется летальной дозой ЛД50 –
средней дозой вещества в миллиграммах на 1 кг живой массы, вызывающей
гибель
50% подопытных животных. В зависимости от летальной дозы
оценивается степень токсичности химических препаратов.
Пестициды по степени воздействия на организм при введении в
желудок подразделяются на четыре класса опасности:
1. Сильнодействующие ядовитые вещества ЛД50 – менее 50 мг/кг;
2. Высокотоксичные – ЛД50 от 51 до 200 мг/кг;
10
3. Среднетоксичные – ЛД50 от 201 до 1000 мг/кг;
4. Малотоксичные – ЛД50 более 1000 мг/кг.
Токсичность при поступлении через кожные покровы (кожнорезорбтивная) подразделяется на:
1. Резко выраженную (ЛД50 меньше 300 мг/кг);
2. Выраженную (ЛД50 301 -1000 мг/кг);
3. Слабовыраженную (ЛД50 более 1000 мг/кг).
По степени летучести пестициды делятся:
1. Очень опасное вещество (насыщающая концентрация больше или
равна токсичной);
2. Опасное вещество (насыщающая концентрация больше пороговой);
3. Малоопасное вещество (насыщающая концентрация не оказывает
порогового действия).
По способности к кумуляции (накоплению в организме в результате
неполной детоксикации и вывода из организма) различают:
1. Вещества, обладающие сверхкумуляцией ( Ккум. ˂ 1);
2. Вещества, обладающие выраженной кумуляцией (Ккум. 1 – 3);
3. Вещества, обладающие умеренной кумуляцией (Ккум. 3 – 5);
4. Вещества, обладающие слабовыраженной кумуляцией (Ккум.> 5).
11
Коэффициент кумуляции (Ккум) характеризуют величину кумуляции и
определяется
отношением
среденелетальной
дозы
вещества
при
многократном введении к среденелетальной дозе разового применения:
Ккум. = ЛД50 в хроническом опыте/ЛД50 в остром опыте
Чем меньше коэффициент кумуляции, тем более выраженным кумулятивным
действием характеризуется препарат.
По устойчивости в почве (персистентности) пестициды делятся на:
1. Очень стойкие (период разложения до нетоксичных компонентов
свыше 2 лет);
2. Стойкие (время разложения от полугода до 2 лет);
3. Умеренно стойкие (время разложения от 1 до 6 месяцев);
4. Малостойкие (время разложения до 1 месяца).
Кроме перечисленных выше основных критериев, позволяющих дать
гигиеническую оценку пестицидам, учитывают и другие патологические
эффекты
их
действия
на
организм,
такие
как
бластомогенность,
мутагенность, тератогенность, эмбриотропность.
Бластомогенность
характеризует
способность
вещества
вызывать
образование опухолей. Если опухоль злокачественная, препарат относят к
канцерогенным. Различают:
- явные канцерогены (вызывают рак у людей);
- канцерогены (вызывают опухоли у животных, действие на людей не
установлено);
- слабые канцерогены (единичные случаи образования опухолей у
животных).
12
Мутагенность пестицидов характеризуется частотой проявления мутаций у
растений, животных и дрозофил. По этому признаку выделяют:
- супермутагены (вещества, вызывающие 100% мутаций у растений и
животных; за 100% принимается 100 мутаций на 100 хромосомах);
- сильные мутагены (вещества, вызывающие 5 – 10 % мутаций);
- средние мутагены (2 – 5 % мутаций);
- слабые мутагены (1 – 2 % мутаций);
- очень слабые мутагены (0,5 – 1% мутаций).
Тератогенность – способность пестицидов вызывать появление уродств у
потомства. Различают:
- явные тератогены (препараты, вызывающие уродства у людей);
- потенциальные тератогены (препараты, приводящие к появлению уродств у
экспериментальных животных).
Эмбриотропность – свойство пестицидов нарушать нормальное развитие
зародыша. Различают:
-
избирательную
эмбриотропность
(характеризуется
отсутствием
токсичности для материнского организма);
- умеренную эмбриотропность (проявляется при наличии других токсических
эффектов).
3.4 Химическая классификация
Химическая классификация основана на химическом составе пестицидов.
В
зависимости
от
химического
строения
фунгициды
делятся
на
неорганические и органические.
13
К неорганическим фунгицидам относят соединения меди и серы (бордоская
жидкость, медный купорос, хлорокись меди, молотая и коллоидная сера).
Органические фунгициды являются представителями разных классов
химических соединений:
- альдегиды (формальдегиды),
- нитрофенолы (нитрафен),
- производные 2,6 – диметилфенилаланина (ридомил),
- производные дитиокарбаминовой кислоты (цинеб, поликарбацин, ТМТД),
- производные тиомочевины (топсин М),
- производные гетероциклических соединений (байлетон, байтан, витавакс).
Гербициды относят к органическим соединениям из различных классов:
- производные алифатических карбоновых кислот (дуал, рамрод, ТХАН),
- ароматические амины (стомп, трефлан),
- производные аминовых кислот (группа 2,4 – Д и 2М – 4Х),
- производные карбаминовой и тиокарбаминовой кислот (бетанал, триаллат),
- производные мочевины (глин, дозанекс),
- производные триазинов (атразин, прометрин, семерон, ситрин, симазин),
- гетероциклические соединения (лонтрел, реглон, базагран, вензар).
Инсектициды имеют разнообразную химическую природу и обладают
различным характером действия:
14
- фосфорорганические соединения (актеллик, волатон, метафос, карбофос,
фосфамид),
- карбаматы (севин, пиримор, кронетон),
- синтетические пиретроиды (децис, сумицидин, каратэ, цимбуш).
3.5 Экотоксикологическая классификация пестицидов
Опасность
определяется,
пестицидов
главным
как
образом,
загрязнителей
их
окружающей
поведением
на
среды
территории
сельскохозяйственных угодий, где они применяются и откуда могут
мигрировать. Поэтому экотоксикологическая оценка отдельных препаратов
должна в первую очередь базироваться на данных о динамике их содержания
в почве и растениях. Помимо потенциальной возможности циркуляции в
биосфере,
необходимо
учитывать
токсичность
и
другие
свойства,
определяющие большую или меньшую угрозу губительного действия на
полезную фауну и флору наземных и водных экосистем, а также опасность
загрязнения продуктов питания.
Для комплексной оценки опасности пестицидов используется шкала М.С.
Соколова и Б.П. Стрекозова (табл.1). Авторы предложили использовать
интегральный критерий, выраженный суммой оценочных баллов для
различных классов опасности как по экотоксикологическим, так и санитарно
– гигиеническим показателям.
Пестициды, суммарный оценочный балл которых не превышает 13,
относятся к группе малоопасных, 14 -21 – среднеопасных и более 21 –
опасных.
В связи с тем, что даже близкие по химическому составу вещества часто
существенно отличаются по эколого – гигиеническим показателям, при
15
выборе пестицидов необходимо учитывать специфические свойства каждого
препарата.
Таблица 1 – Шкала оценочных баллов для уровней опасности пестицидов
Экологотоксикологические
и гигиенические
показатели
1
Персистентность в почве
Действие на почвенные
ферментативные
процессы и биоту
Класс
опасности
Параметры
класса
Оценочный
балл
2
1
2
3
4
3
4
2
4
6
8
1
2
3
Миграция по почвенному
профилю
Транслокация в культурные
растения
1
2
3
4
1
2
3
4
Реакция на инсоляцию
1
2
ДОК для продуктов урожая
1
2
3
4
5
До 1 месяца
1-6 месяцев
0,5-2 лет
> 2 лет
Не влияет
Действует на единичные
процессы и популяции
Действует на несколько
процессов и популяций
0
1
Не мигрирует
Мигрирует до 15 см
Мигрирует до 50 см
Мигрирует > 50см
Не поступает в растения
Поступает, но
отрицательно не
воздействует
Поступает в продукты
урожая
Проявляет
фитотоксическое
действие
0
1
2
3
0
Подвержен
фотохимическому
разложению
Не подвержен
>1 мг/кг
1-0,1 мг/кг
0,1-0,01 мг/кг
<0,01 мг/кг
0
2
1
2
3
0
1
0
1
2
3
4
16
ПДК для воды водоемов
Пороговая концентрация для
питьевой воды
Действие на
органолептические качества
продуктов урожая
Летучесть
1
2
3
4
5
1
2
3
1
2
>1 мг/кг
1-0,1 мг/кг
0,1-0,01 мг/кг
<0,01 мг/кг
0
>0,1 мг/кг
0,1-0,01 мг/кг
0,01-0,001 мг/кг
Не ухудшает
Ухудшает
0
1
2
3
4
0
1
2
0
1
1
0
4
Нелетучее вещество
Насыщающая
концентрация ниже
пороговой
Насыщающая
концентрация равна
пороговой
Насыщающая
концентрация равна
токсичной
1
2
3
4
1
2
3
4
>1000 мг/кг
201-1000 мг/кг
51-200 мг/кг
<50 мг/кг
>5
3-5
1-3
<1
1
2
3
4
0
1
2
3
2
3
Токсичность для
теплокровных (ЛД50)
Коэффициент кумуляции в
организме теплокровных
1
2
3
17
4 Оценка эколого – гигиенической ситуации по количественным
параметрам
При планировании мероприятий по охране окружающей среды и
продуктов
урожая
от
загрязнения
пестицидами
следует
учитывать
потенциальную опасность распространения и накопления токсичных веществ
на территории зон, районов, хозяйств или даже отдельных севооборотов, что
определяется
масштабом
поставленной
задачи.
Для
характеристики
экотоксикологической ситуации с использованием числовых параметров
может быть использована методика, разработанная М.С.Соколовым и М.А.
Глазовской с некоторыми дополнениями.
Оценка уровня опасности, создаваемой применением пестицидов на
данной
территории,
проводится
по
следующим
показателям:
скорректированному оценочному индексу для отдельных препаратов,
среднему оценочному индексу используемого ассортимента пестицидов,
величине
нагрузки
пестицидов
на
единицу
земельной
площади
и
скорректированному индексу способности самоочищения территории.
Скорректированный оценочный индекс целесообразно применять только
для инсектицидов. Он служит для того, чтобы определить, какой из
препаратов
используемого
в
районе
или
хозяйстве
ассортимента
представляет наибольшую экологическую опасность и должен в первую
очередь учитываться при контроле уровня его остатков в почве и продуктах
урожая. Рассчитывается по формуле:
Иск = (Ки + 1) * Б0
где Иск. – индекс скорректированный оценочный;
Ки – коэффициент использования пестицида;
Б0 – оценочный балл пестицида.
18
Коэффициент использования пестицидов (Ки) представляет собой
относительную долю каждого препарата в общем объеме всего
использованного ассортимента пестицидов. Для его расчета площадь,
обработанную отдельным пестицидом ( S), делят на общую площадь
применения пестицидов (S0):
Ки = S/S0
Средний оценочный индекс (Иср) характеризует усредненный уровень
опасности используемого ассортимента пестицидов на данной территории и
представляет собой средневзвешенное из оценочных баллов каждого
препарата. Для его расчета определяется сумма произведений коэффициента
использования каждого пестицида на его оценочный балл:
Иср = ∑ Ки * Б0
Величина нагрузки пестицидов на территорию определяется по условной
дозе на единицу общей земельной площади района и на единицу пахотной
площади, включая обрабатываемые пестицидами многолетние насаждения
(сады, виноградники).
Условная доза (Уд) рассчитывается путем деления общего количества
использованных пестицидов в препаративных формах на общее количество
гектаров сельскохозяйственных угодий. Расчеты проводят по препаративным
формам, а не по действующему веществу, так как многие ингредиенты, в
частности синтетические поверхностно – активные вещества,
характеризуются выраженным биологическим действием.
Для определения степени опасности загрязнения природных
ландшафтов вычисляют условную дозу пестицидов для всей земельной
территории района. Чем меньше величина этой дозы по отношению к дозе
19
сельскохозяйственных угодий, тем меньше угроза загрязнения пестицидами
естественных экосистем и больше вероятность их быстрого самоочищения.
Для объективной оценки экотоксикологической ситуации в различных
районах необходимо учитывать и такой параметр, как способность
территории к самоочищению. Самоочищающая способность той или иной
территории может быть выражена усредненным количественным
показателем – скорректированным индексом (Исск), представляющим
средневзвешенный оценочный балл для данного региона. Различают
следующие индексы способности к самоочищению: очень интенсивная ˃ 0,8;
интенсивная 0,8 – 0,6; умеренная 0,6 – 0,4; слабая 0,4 – 0,2; очень слабая
˂0,2.
Для сравнительной оценки экотоксикологической ситуации в разных
районах используют интегральный экотоксикологический индекс (ИЭТин),
учитывающий указанные выше параметры:
ИЭТин = Иср * Уд /Иск
Малоопасная ситуация характеризуется индексом меньше 50, среднеопасная
– от 50 до 150 и опасная – больше 150. При необходимости химической
защиты растений требуется усиление мер по санитарному и
природоохранному контролю.
5 Особенности воздействия пестицидов на окружающую природную
среду по сравнению с другими токсикантами
1) Непредотвратимость их циркуляции в биосфере, т.е. пестицид при
внесении сразу же попадает в окружающую среду и находится там до
полного распада. Длительность циркуляции различных веществ
неодинакова и зависит от их химического состава.
20
2) Биологическая активность препаратов, т.е. в пестицидах изначально
заложена потенциальная опасность для природы и человека.
3) Невозможность уменьшения норм расхода пестицидов, т.к. снижение
норм ведет к возникновению устойчивости вредных объектов и
снижению эффективности защитных мероприятий.
4) Контакт пестицидов с большим количеством людей, что связано с
использованием препаратов в различных отраслях сельского хозяйства,
циркуляцией их во внешней среде и наличием остатков в пищевых
продуктах.
5) Стойкость препаратов в естественных условиях и передача их по
пищевым цепям (ХОС более стойкие, ФОС менее стойкие)
6) Возможность накопления пестицидов в организме.
В зависимости от особенностей пестицидов устанавливают формы их
действия в биосфере:
1) Локальное действие
- непосредственно на вредные организмы;
- побочное на другие организмы, почву, воду.
Эффективность локального действия пестицидов определяется формой,
дозой, способами применения, избирательностью действия и скоростью
распада.
2) Последействие ближайшее (ландшафтно - региональное)
По продолжительности и характеру воздействия оно различно в зависимости
от рельефа, почвенных и климатических условий. Чем суше климат, больше
21
засоленность почв, выше уровень грунтовых вод, тем больше вероятность
сохранения и накопления стойких пестицидов в почве, воде, биомассе.
3) Последействие отдаленное (регионально – бассейновое)
Характерно для стойких препаратов, способных мигрировать в бассейнах
рек, по их поймам и террасам в виде растворов, суспензий или в
сорбированном состоянии с почвенными коллоидами.
4) Последействие весьма отдаленное (глобальное)
Охватывает планету в целом и ее отдельные компоненты – океан, сушу,
атмосферу. Оно связано:
- с переносом воздушными течениями длительно сохраняющихся
пестицидов в виде аэрозолей;
- течениями, штормами, циклонами;
- миграцией птиц, животных, человека;
- с движением транспорта и перевозкой грузов, сырья, продовольствия;
- с испытанием ядерного и других видов биологического оружия и
военными действиями.
Это последействие проявляется постепенно и ослабляется такими факторами,
как инсоляция (разрушение на свету), ультрафиолетовая радиация,
атмосферные осадки.
Побочные воздействия пестицидов на окружающую среду
1. Развитие устойчивости вредных организмов к пестицидам
Устойчивость – это биологическое свойство организма сопротивляться
отравляющему действию пестицида.
22
Различают устойчивость:
А) природную, которая подразделяется на следующие виды:
- половая (женские особи более устойчивы, чем мужские);
- возрастная (личинки 1 возраста более чувствительны к действию пестицида,
чем личинки старшего возраста);
- фазовая (устойчивы организмы в фазе куколки и яйца, чувствительны личинки),
- сезонная (чувствительны весной, устойчивы осенью).
Б) приобретенную ( резистентность) – способность вредных организмов
выживать и развиваться в присутствии химического вещества, которое раньше
подавляло их развитие.
2. Влияние пестицидов на биоценозы
Проявляется:
- в повреждениях культурных растений;
- в изменениях в составе микрофлоры;
- в гибели млекопитающих, птиц, рыб, полезных насекомых.
3. Накопление пестицидов и передача по цепям питания
Остатки пестицидов в окружающей среде могут поглощаться растениями
или животными организмами, которые, в свою очередь, потребляются более
крупными животными, в которых концентрация пестицидов возрастает. Это
ведет к накоплению их в пище и последующему потреблению человеком.
Циркуляция пестицидов может происходить по следующим схемам:
1) воздух – почва – растения – травоядное животное – человек;
2) почва – вода – зоопланктон – рыба – человек.
23
6 Поведение пестицидов в воздухе
Основной источник поступления пестицидов в воздушную среду – обработка
семян, сельскохозяйственных и лесных угодий, водоемов.
Поступление пестицидов в воздушную среду:
1) При мелкодисперсном распылении препараты адсорбируются в воздухе
твердыми частицами и переносятся потоками воздуха. Установлено, что
при опыливании леса на деревьях обрабатываемого участка задерживается
только 50 % пестицида, остальное количество какое-то время находится в
воздухе, а затем оседает на растения и почву на значительном расстоянии
от места обработки. Особенно большой снос происходит при
использовании высоколетучих препаратов. Воздух загрязняется сильнее
при опыливании, чем при опрыскивании.
2) Пестициды попадают в воздушную среду с почвенной пылью при
ветровой эрозии, при обработке почвы, уборке урожая.
3) Пестициды могут поступать в атмосферу в результате испарения с
поверхности почвы и растений.
Степень загрязнения атмосферного воздуха пестицидами зависит от:
- физико-химических свойств пестицида (летучие больше загрязняют, чем
нелетучие);
- температуры воздуха (чем выше температура, тем сильнее степень
загрязнения; температура при химобработках не должна превышать 25
градусов);
- скорости ветра (3-4 м/с – при вентиляционном опрыскивании);
- величины обрабатываемой площади (чем больше площадь, тем больше
степень загрязнения);
- способа внесения (наземное, авиационное опрыскивание).
Наиболее высокая концентрация препаратов в воздухе отмечается к середине
дня, когда температура максимальна, поэтому обработки пестицидами
проводят в ранние утренние или вечерние часы.
Удаление пестицидов из атмосферы происходит:
- с осадками,
- в процессе диффузии в пограничном слое,
- в результате химического разрушения.
24
Наибольшее значение имеют химические превращения, при которых
получают менее токсичные продукты, чем исходные пестициды. К
химическим реакциям разрушения пестицидов относят гидролиз парами воды
и окисление воздуха кислородом. Деградация пестицидов в результате
гидролиза и окисления ускоряется под действием света.
25
7 Поведение пестицидов в воде
Вода служит основным средством транспорта пестицидов в окружающей
среде.
В открытые водоемы пестициды могут попадать:
- со сточными водами предприятий, которые их выпускают;
- при авиационной и наземной обработках сельхозугодий и лесов;
- с дождевыми и талыми водами;
- при обработке открытых водоемов пестицидами (от водорослей, моллюсков,
водной растительности).
Влияние пестицидов на водные экосистемы:
- изменяют органолептические свойства воды ( вкус, запах);
- снижают содержание растворимого в воде кислорода;
- изменяют химический состав воды;
- уничтожают водных насекомых;
- угнетают жизнедеятельность обитателей водных экосистем;
- передаются по цепям питания и кумулируются в продуктах.
При переходе пестицидов из воды в другие звенья биологической цепи их
содержание увеличивается в сотни и тысячи раз. Например, при поступлении
хлорорганических препаратов со стоком дождевых вод в водоемы в
количестве 3*10-1 мг/л их находили в рыбе в концентрации 1-7,5 мг/кг.
Для оценки стабильности пестицидов в воде с учетом опасности для рыб
можно использовать следующую шкалу:
период разложения до 5 дней – малостабильное вещество;
6-10 дней – среднестабильное;
11-30 дней – стабильное;
более 30 дней – высокостабильное.
26
8 Поведение пестицидов в почве
Поступление пестицидов в почву:
1. Непосредственное внесение в почву для уничтожения почвообитающих
вредителей, возбудителей заболеваний, сорняков.
2. Поступление в почву после обработки наземных частей растений в
результате сноса ветром, смыва осадками.
3. Поступление пестицидов в почву в виде остатков, содержащихся в
листьях, корнях и т.д.
В почве пестициды могут оставаться в неизменном состоянии и сохранять
свою токсичность в течение определенного времени. Свойство пестицидов
противостоять разлагающему действию физических, химических и
биологических процессов характеризует их стойкость (персистентность).
Персистентность зависит от:
- физико-химических свойств пестицида (ХОСы – период разложения до 18
мес., ФОСы – менее 3 мес.);
- дозы и формы препарата (гранулированные дольше сохраняются, чем сухие
порошки и водные растворы);
- типа почвы, ее влажности, температуры и физических свойств (в
высокогумусированных почвах препараты более стойки);
- состава почвенной микрофлоры (некоторые микроорганизмы могут быстро
разрушать даже самые персистентные химические вещества).
Передвижение пестицидов в почве
Пестициды и их метаболиты мигрируют по почвенному профилю в
горизонтальном и вертикальном направлениях. Этот процесс происходит под
действием:
- молекулярной диффузии с капиллярной влагой;
- нисходящего тока гравитационной воды;
- корневой системы растений;
- перемещения при обработке почвы.
Разложение пестицидов в почве
Пестициды видоизменяются или полностью разлагаются в почве в результате:
27
 физико-химических процессов. Пестициды полностью разлагаются в
почве в результате их адсорбции с почвенными коллоидами. Степень
адсорбции зависит от содержания гумуса в почве (чем больше гумуса,
тем выше адсорбция); влажности почвы (чем больше воды поглощают
коллоиды, тем меньше свободных мест для сорбции препаратов);
температуры почвы (чем выше температура, тем ниже адсорбция);
 микробиологического разложения (чем лучше условия для развития
почвенных микроорганизмов, тем интенсивнее идет разложение
пестицидов);
 поглощения высшими растениями. Поглощение и вынос пестицидов из
почвы растениями зависят от их видовых особенностей. Растения по
степени накопления пестицидов в продуктивных органах
располагаются в следующем порядке: морковь> картофель> свекла>
многолетние травы> томат >капуста белокочанная. Хлорорганические
пестициды накапливаются главным образом в кожуре, в меньшей
степени – в ботве и минимально – в мякоти корнеклубнеплодов.
Детоксикация пестицидов происходит за счет адсорбции почвенными
коллоидами.
Удаление препаратов из почвы происходит в результате улетучивания,
испарения, передвижения за пределы корнеобитаемого слоя, вымывания.
9 Действие пестицидов на биоценозы
9.1 Влияние пестицидов на энтомофагов
В биоценозе исходными группами являются насекомые фитофаги,
питающиеся растениями. Их численность регулируют энтомофаги.
Энтомофаги подразделяются на хищников и паразитов. Хищники поедают
жертву сразу, например, божья коровка уничтожает тлей. Паразиты
внедряются в тело вредителя, вызывая гибель. Например, муха – златоглазка
откладывает яйца в тело вредителя (его личинку). Образовавшиеся из яиц
личинки энтомофага питаются содержимым личинки вредителя
(паразитируют в ней), вызывая гибель.
В агробиоценозе происходит изменение видового состава фитофагов и
энтомофагов:
Во – первых, резко подавляются виды, не способные питаться культурными
растениями и переносить условия их возделывания;
28
Во – вторых, виды, питающиеся культурными растениями, быстро
размножаются и становятся опасными вредителями;
В – третьих, в агроценозах снижается эффективность многих энтомофагов,
т.к. они существуют за счет нескольких близких видов насекомых.
Таким образом, для агробиоценозов характерны частые вспышки массовых
размножений вредителей, для уничтожения которых используют
инсектициды. Инсектициды губительно действуют на полезных насекомых.
Установлено, что на 1 га картофельного поля встречается от 2 до 3,5 тыс.
полезных мух сирфид, от 2,5 до 5 тыс. жужелиц, до 200 тыс. хищных пауков.
И все эти полезные насекомые почти полностью погибают при химической
обработке против колорадского жука. Гибель полезных насекомых наиболее
заметна при использовании инсектицидов в лесах и садах, т.к. здесь эти
насекомые представлены большим числом видов и играют важную роль в
регулировании численности популяции вредителя. Гибель энтомофагов
способствует размножению вредителей. Например, опрыскивание плодовых
деревьев препаратами серы вызывает гибель тифлодромид, в результате чего
происходит массовое размножение паутинных клещей.
Способы предотвращения массовых размножений вредителей после
применения пестицидов и сохранение энтомофагов
1. Химические обработки должны проводиться лишь после тщательного
обследования посевов на заселенность вредителями с учетом
экономических порогов вредоносности (ЭПВ);
2. Химобработки следует проводить в период, когда энтомофаги находятся в
малоактивном состоянии или в местах, недоступных для контакта с
пестицидами. Например, ранневесенние обработки сада уничтожают
вредителей, зимующих на растениях, но при этом не уничтожают
энтомофагов, находящихся в это время в почве;
3. Проведение выборочных обработок. Например, краевые обработки
посевов льна против льняной блохи, т.к. заселение начинается с краев
поля;
4. Применение инсектицидов избирательного действия, которые, вызывая
гибель вредителей, не уничтожают их естественных врагов – энтомофагов;
5. Выбор способов внесения инсектицидов. Например, применение
гранулированных препаратов более безопасно, чем опыливание и
опрыскивание.
9.2 Влияние пестицидов на защищаемые растения
Пестициды могут оказывать на растения стимулирующее или
фитотоксическое действие.
29
1. Стимулирующее действие проявляется:
- в улучшении всхожести семян;
- в повышении накопления сухого вещества;
- в повышении энергии роста;
- в повышении урожая;
- в улучшении качества продукции.
Стимулирующее действие может быть:
- прямым (при непосредственном воздействии пестицида на обмен веществ
культурного растения);
- косвенным (в связи с уничтожением вредных организмов, препятствующих
нормальному развитию растений).
2. Фитотоксическое действие
Способность пестицидов оказывать токсическое воздействие на растение
называется фитотоксичностью.
Признаки фитотоксического действия:
- снижение всхожести семян;
- образование стерильной пыльцы;
- нарушение плодообразования;
- ожоги, хлорозы листьев, их опадание;
- искривление стеблей;
- угнетение роста и развития;
- снижение урожая и ухудшение его качества.
Особенности проникновения, передвижения и метаболизма
пестицидов в растениях
Пестициды проникают в растения через корневую систему или вегетирующие
части растений (листья, стебель, кору).
Через корневую систему поступают почвенные препараты, которые вносятся
непосредственно в почву, и протравители семян, которые попадают в почву с
протравленными семенами.
Поглощение пестицидов корнями происходит так же, как и поглощение
питательных веществ, - в результате диффузии, обменной адсорбции и
активного переноса молекул и ионов.
30
Интенсивность поступления пестицидов из почвенного раствора
в растения зависит от:
1. Механического состава почвы (глинистые почвы сильнее адсорбируют
пестициды, в связи с чем они становятся менее доступны растениям);
2. Содержания гумуса (почвы с высоким содержанием гумуса снижают
поступление пестицида в растение за счет высокой адсорбционной
способности);
3. Влажности почвы (достаточная влажность способствует не только
поступлению воды, питательных веществ, но и пестицидов);
4. Дозы препарата (чем она выше, тем интенсивнее поступление
пестицидов).
При обработке вегетирующих растений пестициды проникают через
листья, стебли (кутикулу и устьица) в виде жидкости и паров.
Кутикула покрывают всю листовую поверхность в виде сплошной пленки и
служит препятствием на пути проникновения пестицидов в лист. Кутикула
способна поглощать не только воду, поэтому пестициды проникают в
растение через листья лишь в том случае, если они находятся в виде раствора
или эмульсии. После кристаллизации всякое проникновение веществ
прекращается.
Пестициды, поглощенные растением, могут передвигаться в нем по флоэме и
ксилеме с транспирационным током. Перемещаются пестициды в основном в
быстрорастущие части растения.
В растениях пестициды подвергаются метаболизму под действием
ферментных систем. Скорость метаболизма различна (от 7 до 20 дней) и
зависит от свойств препарата, видовых и возрастных особенностей культур. В
молодых растениях этот процесс идет быстрее, чем в старых, что объясняется
более высокой физиологической активностью первых. Различные пестициды
метаболизируются в растениях по- разному с образованием, в конечном счете,
продуктов распада.
10 Мероприятия по защите окружающей среды от загрязнения
пестицидами
1. Сочетание применения пестицидов с другими приемами (агротехническими,
биологическими, физическими и т.д.) – интегрированная защита;
2. Применение перспективных форм пестицидов (замена дустов, сухих
порошков на новые формы: гранулированные, капсулированные, аэрозоли);
31
3. Сокращение авиационного и увеличение наземного способа внесения
пестицидов. (Целесообразно применять наземные штанговые опрыскиватели и
использовать малые нормы расхода жидкости 5 -25 л/ га);
4. Сокращение применения стойких пестицидов (уменьшить объемы
применения ХОСов, увеличить производство и применение ФОСов,
карбаматов, тио – и дитиокарбоматов);
5. Чередование применения пестицидов с неодинаковым механизмом действия
(с целью предотвращения появления устойчивых форм вредителей и
возбудителей заболеваний);
6. Правильная технология применения пестицидов (соблюдение правил
хранения, транспортировки и внесения пестицидов).
32
Список литературы
1. Баранников В.Д. Экологическая безопасность сельскохозяйственной
продукции: Уч. пособие для вузов. – М.: КолосС, 2005. – 350с.
2. Мотузова Г.В. Экологический мониторинг почв: Учебник для вузов. М.:
Гаудеамус, 2007. – 237с.
3. Черников В.А. Экологически безопасная продукция: Уч. пособие для
вузов. – М.: КолосС, 2009. – 437с.
4. Агроэкология. Методология, технология, экономика: Учебник для вузов /
Под ред. В.А.Черникова, А.И.Чекереса. – М.: КолосС, 2004. – 397с.
5. Ваганов П.А. Как рассчитать риск угрозы здоровью из-за загрязнения
окружающей среды: Задачи с решениями. СПб.: Изд. СПбГУ, 2008. –
128с.
6. Герасименко В.П. Практикум по агроэкологии. – СПб.: Лань, 2009. – 427с.
7. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных
ресурсов / Уч. пособие для вузов, обуч. по спец. «Агроэкология»
/ Саратовский гос. аграрный ун-т им. Н.И.Вавилова. – Саратов, 2007. – 187с.
33