Вплив пестицидів на навколишнє середовище

загальні положення

Зв`язки між елементами біосфери не тільки динамічні, а й досить стійкі. Однак людина в процесі своєї діяльності часто завдає шкоди цим постійним зв`язкам, тобто навколишньому середовищу, в якій досить розірвати одна ланка, як порушується весь ланцюжок - біота (сукупність рослинних і тваринних організмів). Тому під впливом антропогенного чинника навколишнє середовище постійно змінюється і, на жаль, частіше в гіршу сторону.

Великої шкоди завдають довкіллю викиди в атмосферу різних хімічних сполук промисловими підприємствами, транспортними засобами, інтенсивне застосування агрохімікатів. Випадаючи з опадами, вони забруднюють навколишнє середовище - грунт, водойми, підгрунтові води, природні угіддя, моря, повітря (Рис. 1).

Таким чином, всі хімічні сполуки негативно впливають на всі екологічні категорії біосфери. Замість природних створюються так звані техногенні екосистеми, змінюються ландшафти, зазнає впливу і нежива природа. З огляду на це негативний вплив хімічних сполук на навколишнє середовище, зокрема на агроландшафти, треба послаблювати, що в значній мірі залежить від загальних природоохоронних заходів та діяльності людини, спрямованої на поліпшення трофічних зв`язків в біологічному середовищі.

Довкілля - це сукупність фізичних, хімічних, біологічних, а також соціальних факторів, здатних впливати прямо або побічно, швидко або через деякий час на біоту і здоров`я людини.

Встановлено такі форми впливу пестицидів в біосфері:

локальна дія. Безпосередній вплив на шкідливі організми або побічно на інші організми, воду, грунт. Ефективність локальної дії пестицидів визначається дозою, формою, способом застосування, вибірковістю дії і швидкістю розкладання в навколишньому середовищі.

післядія близьке (Ландшафтно-регіональне). За тривалістю і характером впливу пестициду на навколишнє середовище вона залежить від рельєфу, грунтових і погодно-кліматичних умов.

післядія віддалене (Регіонально-басейнове). Характерна для стійких пестицидів, здатних у вигляді розчинів, суспензій або в сорбированная стані з грунтовими колоїдами мігрувати в басейни річок, їх заплавами і терасами.

Післядія дуже віддалене (Глобальне) - вплив на планету в цілому (океани, суша, атмосфера). Це пов`язано з перенесенням стійких пестицидних речовин повітряними течіями, водою, циклонами, штормами, масовими міграціями птахів, тварин і людей, рухом транспортних засобів, перевезенням вантажів, сировини, продуктів харчування.

Результатом впливу пестицидів може бути:

• формування резистентності у шкідливих організмів-
• вплив на рослини і тварин-
• накопичення і передача ланцюгами харчування.

Циркуляція пестицидів у навколишньому середовищі може відбуватися за схемами: повітря - рослина - грунт - рослина - травоїдна тварина - людина-грунт - вода - зоофітопланктон - риба - людина.

Стан навколишнього середовища оцінюється за критеріями хімічного моніторингу з використанням стандартних високочутливих методів аналізу залишків пестицидів.

Джерела і причини забруднення навколишнього середовища пестицидами

В навколишньому середовищу пестициди поширюються через повітря, воду, рослини, тварин, а також людьми, які з ними працюють. Охорона природи і раціональне використання її ресурсів - одна з важливих проблем сучасності, від правильного вирішення якої багато в чому залежить розвиток економіки, безпека життєдіяльності та збереження навколишнього середовища в екологічно чистому стані.

При сучасному рівні хімізації сільськогосподарського виробництва в умовах значного збільшення кількості та розширення асортименту пестицидів охорона навколишнього середовища від забруднення має надзвичайно важливе значення і вимагає установки строгих регламентів і чітко організованої системи контролю за їх дотриманням. Причини забруднення навколишнього середовища пестицидами полягають в порушенні регламентів їх застосування, використання персистентних препаратів та інших технологічних факторів.

Передозування пестицидів. Особливі ситуації забруднення об`єктів навколишнього середовища виникають при підвищених нормах витрати пестицидів. Використання максимальних норм витрати пестицидів є найбільш поширеною причиною забруднення навколишнього середовища. На оброблених площах розрізняють локальне забруднення (смуги перекриття, проходів і поворотів агрегату, використання неоткаліброваних або несправних розпилювачів) і суцільні передозування (викликані помилками при розрахунку необхідної норми витрати пестициду і робочої суміші і т.п.).

Систематичне використання персистентних пестицидів без урахування самоочищається здібності грунту може привести до поступового накопичення і перевищення МДР.

Використання забруднених обприскувачів або тари є однією з причин пошкодження або знищення залишками гербіцидів чутливих культур, токсична доза для яких менше 1 г / га, - кукурудзи, цукрових буряків, соняшнику, сої, картоплі, ріпаку та ін. Для застосування гербіцидів необхідно використовувати окремі обприскувачі. Ці вимоги не можна виконати при використанні спецавіації, тому необхідно ретельно очищати апаратуру від гербіцидних залишків. При відмиванні апаратури від гербіцидів використовуються водні розчини карбонату натрію, аміаку та інші електроліти, для ефірів та інших гідрофобних препаратів - мінеральні масла і водні розчини ПАР. До негативних наслідків може призвести використання неякісно очищеної тари з-під пестицидів.

Застосування гербіцидів в чутливі фази розвитку культурних рослин. Цей негативний фактор спостерігається при застосуванні препаратів гормональної дії (2,4-Д, 2М-4Х, піклорам, діален та ін.). Їх рекомендується використовувати в безпечної для культурних рослин фазі - повного кущіння зернових колосових (21-29 фази онтогенезу), адже при більш ранньому або більш пізньому застосуванні аналогів фітогормонів виявляється їх негативний вплив на ріст і розвиток культур, зменшується врожайність зерна і погіршується його якість, а в окремих випадках сформований зерно втрачає свою життєздатність.

Використання неперевірених сумішей пестицидів або комбіноване їх застосування з іншими агрохімікатами. В сучасних технологіях вирощування сільськогосподарських культур широко застосовуються суміші пестицидів і агрохімікатів. При відсутності необхідної інформації про сумісність компонентів їх застосування може стати однією з причин негативного впливу на культурні рослини з непередбачуваними наслідками післядії в агроценозах. Оскільки не можна передбачити дію всіх поєднань препаратів при використанні їх в сумішах, перед застосуванням рекомендується провести дослідження пестицидних сумішей з метою визначення їх фітотоксичної дії на рослини в конкретних умовах. Згідно з чинними нормативними актами з питань захисту рослин, суміші агрохімікатів, офіційно не дозволених для застосування, категорично заборонено використовувати.

Помилки при виборі пестицидів можуть бути пов`язані з відсутністю етикетки на тарі, порушеннями при зберіганні і безвідповідальністю фахівців при виконанні цієї роботи. Серед пестицидів є група препаратів, які необхідно зберігати тільки при плюсовій температурі. При замерзанні в них відбуваються фізико-хімічні зміни, які викликають втрату пестицидного дії або поява фітотоксичності для культурних рослин.

Використання соломи після застосування гербіцидів. Як субстрат і мульчу в закритому грунті широко використовують солому озимих культур. А оскільки овочеві культури дуже чутливі до ряду гербіцидів гормональної дії, необхідно використовувати солому з полів, де ці гербіциди не застосовувалися.

Забруднення пестицидами атмосферного повітря. Рух і переміщення частини пестициду з місця використання повітряними потоками називається зносом. Основним джерелом надходження пестицидів в повітряне середовище є обробка сільськогосподарських культур, лісових насаджень і подальше випаровування з поверхні об`єктів. Розсіювання пестицидів, інтенсивність забруднення ними атмосферного повітря визначається особливостями і способом застосування препарату, його летючість, кількістю обробок, метеорологічними чинниками (температурою, швидкістю вітру і т.д.). Вивітрювання пестицидів з поверхні грунту проходить значно швидше, ніж при внесенні препаратів в грунт, де вони містяться ґрунтовими колоїдами. Одне і те ж речовина з поверхні грунту вивітрюється з різною швидкістю в залежності від температури і вологості, концентрації і швидкості вітру. Легкі частинки пилоподібних препаратів або змочуваних порошків легко переносяться повітрям. Гранули та брикети важче, тому мають тенденцію швидше осідати.

Циркулярний наконечник високого тиску і малий наконечник утворюють дуже маленькі краплі, які легко зносяться. Циркулярний наконечник низького тиску і великий наконечник утворюють великі краплі з меншою здатністю до зносу. Можливість знесення частини крапель пестициду залежить від способу його застосування. При більш низькій висоті розсіювання робоча суміш щонайменше потрапляє в повітряні потоки і менше зноситься, і навпаки

Авіаційне обприскування проводиться з висоти над об`єктом 3-4 м і при швидкості вітру не більше 3 м / с, а при використанні наземної апаратури - 3-4 м / с. Порушення цих вимог призводить до зносу робочих сумішей на значну відстань. Летючі пестициди при високій температурі повітря (22-28 ° С) швидко вивітрюються, що значно зменшує їх пестицидних дію і забруднює навколишнє середовище. Видалення пестицидів з повітря відбувається з опадами і шляхом фотохімічного руйнування.

Забруднення атмосферного повітря пестицидами характеризується таким показником, як гранично допустима концентрація (ГДК). Згідно з санітарними нормами максимально допустимі рівні вмісту пестицидів у повітрі робочої зони становлять 0,001-0,05 мг / м3.

Забруднення і поведінку пестицидів у водоймах. Пестициди можуть потрапляти у водойми безпосередньо з грунту або атмосфери. У відкриті водойми вони потрапляють зі стічними і талими водами, при авіаційних і наземних обробках сільгоспугідь і лісових насаджень, а також при безпосередньому знищенні бур`янів, водоростей, молюсків тощо.

З атмосфери в воду пестициди потрапляють з опадами, при вивітрюванні і вимиванні з поверхні в більш глибокі шари грунту. Рух пестицидів до води відбувається внаслідок збігу з оброблюваної поверхні або в результаті вилуговування в нижні шари з поверхні грунту. Сток і вилуговування трапляються, коли на поверхню потрапляє надлишок рідкого пестициду або на поверхню, яка містить залишки пестициду, потрапляє багато дощової або іригаційної води. Стічна вода може потрапляти в дренажні канали, струмки, ставки або в річки, по яких пестициди можуть переміщатися на великі відстані. Пестициди також вилуговуються в нижні горизонти грунту, досягаючи грунтових вод. Сток пестициду може завдати значної шкоди рибі та інших гідробіонтів в ставках, струмках, озерах і річках. Розподіл пестицидів в товщі води залежить від їх фізико-хімічних властивостей (об`ємної маси, розчинності), препаративних форм тощо. На швидкість руйнування пестицидів у воді впливає її температура, рН, рівень загального забруднення, властивості діючої речовини.

Пестициди, які потрапили у водойми, можуть руйнуватися, або, якщо вони стабільні, мігрувати і накопичуватися в гідробіонтах і мулі, що визначає їх небезпеку для водного середовища. Для характеристики стабільності препарату в воді визначають t50 і t95 розпаду.

Стабільність оцінюється за шкалою:

• перший клас - високостабільні препарати (t95 більше 30 діб),
• другий - стабільні (11-30),
• третій - среднестабільние (6-10),
• четвертий - малостабільние (до 5 діб).

Від тривалості зберігання пестициду у воді залежить його дія на водойми та екологічні наслідки, тому при підборі асортименту препаратів слід враховувати і показники стабільності. Стабільність речовини, крім його хімічної природи, залежить також від форми препарату, норми витрат, погодних умов.

Особливістю пестицидів як забруднювачів навколишнього середовища є їх біологічний вплив на нецільові організми, а також здатність проявляти небажану опосередковане дію (Рис. 2).

Вплив пестицидів на риб і водних безхребетних

Основною причиною загибелі водної фауни є потрапляння у водойми і річки промислових і побутових стоків, що містять органічні відходи і мінеральні азотні компоненти. Однак і пестициди завдають значної шкоди рибальству при попаданні в воду в результаті знесення вітром при обприскуванні посівів і з водою, що стікає з оброблених полів. Водойми безпосередньо обробляються пестицидами для знищення комарів, інших шкідників, бур`янів і водоростей в каналах і рисових чеках. Токсичність різних пестицидів для планктону, різних видів риб залежить від багатьох факторів. За ступенем небезпеки їх можна умовно розмістити в такій послідовності: інсектициди - гербіциди - фунгіциди.

Критерієм токсичності того чи іншого препарату є коефіцієнт відносної небезпеки, який визначається відношенням норми витрат пестициду, яка рекомендується, до значення токсичної дії для риб концентрації і СК50 з приведенням їх до однакової розмірності з урахуванням глибини водойми:

де:

• НВ - максимальна норма витрати препарату (діючої речовини) при обприскуванні посівів, мг / м2-
• СК50 - концентрація у воді, що призводить 50-ву загибель особин за певний час, мг / м3 води-
• h - глибина водойми.

Наприклад, коефіцієнт небезпеки для прісноводних риб базудина дорівнює 33- Бі-58 нового - 0,013- карбофоса - 1,0 шерпа - 2,5-5- суміцідіна - 1,8. Найбільшу небезпеку для риб з фосфорорганічних сполук становить базудин. Синтетичні піретроїди, незважаючи на низькі норми витрат, мають високий коефіцієнт небезпеки. Серед гербіцидів найменш токсичні похідні карбамінової кислоти.

Небезпека для водної фауни становлять обприскування інсектицидами малих річок, водойм місцевого значення і прибережних зон великих водосховищ.

Небезпека пестицидів для великих глибоководних водоймищ значно менше завдяки тому, що токсикант розчиняється великими обсягами води, а безпосередня обробка водойми виключається.

Пестициди можуть накопичуватися в планктоні, організмі риб у великій кількості без зовнішніх ознак отруєння і становлять небезпеку для багатьох ланок ланцюга харчування.

Забруднення і поведінку пестицидів в грунті

У грунт пестициди потрапляють у всіх випадках їх використання. Надалі певна їх частина розкладається на нетоксичні продукти протягом декількох місяців і не залишає помітного негативного впливу, інша частина зберігається роками і потрапляє в систему круговорот речовин в природі. Пестициди потрапляють в атмосферу при випаровуванні, а потім випадають з дощем, вимиваються опадами або грунтової водою в глибокі підгрунтові шари, виносяться корінням рослин на поверхню з грунтовим розчином, в микроколичествах надходять в продукти харчування і знову в грунт. Тривалість цих процесів залежить від природних і антропогенних факторів, що впливають на розпад пестицидів в грунті.

природні чинники. Біологічні процеси є основними в розкладанні більшості пестицидів. Біологічна активність грунту визначається її типом, генетичним шаром, рН, вмістом органічної речовини, гідротермічним режимом, умовами аерації тощо. Особливості поширення ґрунтових мікроорганізмів пов`язані з географією основних типів грунтів. У міру просування з півночі на південь біогенного грунтів зростає. Різну мікробіологічну активність грунтів визначає температурний режим.

Швидкість інактивації і розкладання пестицидів залежать від типу грунту, ступеня його окультуреності, мінерального і механічного складу і ін. Нерівномірне локалізація мікрофлори в різних генетичних горизонтах грунту і їх неоднакова біологічна активність впливають на повноту деградації пестицидів. Тому для навколишнього середовища найбільш небезпечні інертні і персистентні пестициди з високою міграційною здатністю. Такі препарати після проникнення в глибокі шари грунту тривалий час можуть зберігатися без істотних змін.

кислотність грунту. Для більшості ґрунтових мікроорганізмів оптимальний показник рН = 6,5-7,5 (нейтральне середовище). Можна припустити, що в межах цих показників рН мікробіологічна трансформація (розкладання) пестицидів в грунті повинна проходити більш інтенсивно. Однак, як показують дослідження, значення рН середовища по-різному впливають на трансформацію окремих пестицидів. Пестицидна активність зменшується завдяки адсорбції препаратів і продуктів їх деградації ґрунтовими колоїдами. Ступінь адсорбції пестицидів в значній мірі залежить від вмісту гумусу в грунті. Ґрунтами з високим вмістом органічної речовини абсорбується більшу кількість пестицидів у порівнянні з суглинків і піщаними.

Вологість грунту. Якщо в грунті більше води, ніж вона може поглинути, вона разом з пестицидами легко проникає в підземні води. Злива або надмірне зрошення можуть викликати таке явище.

аерація грунту. Більшість ґрунтових мікроорганізмів є активними в аеробних умовах, тому частіше аерація позитивно впливає на розкладання пестицидів.

Норми витрати препаратів. Пестициди як біологічно активні речовини не повинні накопичуватися в грунті в концентраціях, які негативно впливають на життєдіяльність мікроорганізмів. Тому застосовувати пестициди необхідно згідно з регламентом, особливо дотримуватися норм витрати препаратів, що є надзвичайно важливим для самоочищення грунту.

летючість пестицидів залежить від температури і вологості грунту і повітря. Наприклад, через 15 хв після застосування ептама втрати його з сухому грунті становлять 20, з вологою - 27 з сирої - 44. Це стосується і інших летких препаратів, внесених у грунт. Адсорбція пари летючих пестицидів сухим ґрунтом значно вище, ніж вологою. Це дозволяє застосовувати їх при сухому грунті без ризику зменшення ефективності.

Детоксикація пестицидів в грунті та інших середовищах в значній мірі залежить від властивостей ґрунту, погодно-кліматичних факторів (опадів, температури, освітлення). Вони залежать від обробітку грунту, зрошення, використання добрив, культури і способу застосування препаратів. З підвищенням температури і активності сонячної інсоляції швидкість розкладання збільшується. Термін зберігання пестицидів в грунті залежить від виду і масштабів їх застосування.

Одним з основних факторів, здатних запобігати забрудненню грунту пестицидами, є науково обґрунтоване зменшення норм витрати препаратів, кратності обробок та оптимізація їх застосування. Заміна суцільних обробок смуговими і крайовими, застосування бакових сумішей значно зменшують витрати препаратів на одиницю площі, а отже - і забруднення грунту.