Особенности применения пестицидов в сельском хозяйстве. Негативные последствия использования пестицидов

Классификация пестицидов.

Лекция 4. Загрязнение почв пестицидами.

(Скурлатов, 2004, Антыков СГУ, Фирсов, 2000)

Пестициды – собирательный термин, охватывающий химические соединения различных классов, применяемые в сельском хозяйстве, здравоохранении, промышленности, нефтедобыче и др. Пестициды начали использовать еще в войсках Александра Македонского для борьбы с паразитами человека (порошок долматской ромашки). В здравоохранении пестициды применяют для борьбы с членистоногими – переносчиками таких опасных заболеваний, как малярия, чума, туляремия, энцефалит, сонная и слоновая болезнь, многие кишечные заболевания. В здравоохранении и ветеринарии, кроме того, пестициды используют в качестве дезинфицирующих средств, в промышленности – для предохранения неметаллических материалов (полимеров, древесины, текстильных изделий), борьбы с обрастанием морских судов, особенно в южных морях, для борьбы с сероводородобразующими бактериями, для предохранения труб от коррозии.

Пестициды (pestis — зараза, caedo — убивать) — общепринятое собирательное название химических средств защиты растений. Используются они для борьбы с сорняками, вредителями, грибковыми заболеваниями и другими болезнями сельскохозяйственных растений, кустарников и деревьев.

Широкое применение пестицидов в сельском хозяйстве началось незадолго до второй мировой войны, когда были обнаружены инсектицидные свойства ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтана). Этот препарат был впервые синтезирован в 1874 г. немецким химиком Зайндлером, но массовое его производство и применение началось с середины нашего столетия. С 1950 по 1970 г. на земном шаре было использовано около 4,5 млн.т этого одного из наиболее стойких и сильнодействующих пестицидов.

Несмотря на то что в большинстве стран применение ДДТ сейчас запрещено Законом и содержание этого вещества в биосфере начало снижаться (период полупревращения ДДТ в окружающей среде 20 лет), ДДТ встречается всюду: в материнском молоке, в жире байкальских тюленей и у пингвинов Антарктиды.

В настоящее время в мире используется около 700 веществ, из которых изготавливается несколько тысяч препаратов пестицидов, обладающих высокой биологической активностью. Широкое распространение в мире получили около 180 пестицидов. Они могут быть сгруппированы по тем или иным признакам. Обычно пестициды классифицируют в зависимости от цели их использования:

гербициды — для борьбы с сорными растениями;

инсектициды — для борьбы с вредными насекомыми;

альгициды — для уничтожения водорослей и сорной растительности в водоемах;

фунгициды — для борьбы с грибковыми заболеваниями растений и различными грибами;

дефолианты — для удаления листьев;

бактерициды — для борьбы с бактериями и бактериальными болезнями растений;

акарициды — для борьбы с растительными клещами;

зооциды — для борьбы с грызунами и др.

Пестициды могут быть классифицированы по химическим признакам. К числу наиболее распространенных относятся:

хлорорганические, пестициды — галоидопроизводные алициклических и ароматических углеводородов, углеводородов алифатического ряда;

фосфорорганичесше пестициды — сложные эфиры фосфорных кислот;

карбаматы — производные карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кислот;

азотсодержащие пестициды — производные мочевины, гуанидина, фенола.

Пестициды подразделяют по стойкости в окружающей среде или по их способности к бионакоплению, но эти свойства — следствие их химической структуры и физико-химических особенностей. Так, наиболее стойкими и одновременно обладающими наиболее выраженными кумулятивными свойствами являются хлорорганические пестициды. Для них особенно характерно концентрирование в последующих звеньях пищевых цепей. Например, концентрация ДДТ в конечных звеньях пищевых цепей увеличивается по отношению к первоначальным на восемь (и более) порядков величин.

В зависимости от способности сопротивляться процессам разложения пестициды подразделяются на слабостойкие (сохраняются в окружающей среде 1–12 недель), среднестойкие (сохраняются 1–18 месяцев) и очень стойкие (сохраняются два года и более). Очевидно, что слабостойкие пестициды в окружающей среде практически не накапливаются. В идеальном виде пестицид, оказав требуемое воздействие на вредителя, должен был бы сразу разрушиться, образовав безвредные продукты разложения.

Особую опасность представляют стойкие и кумулятивные пестициды: триазин, симтриазин, хлордан, гептахлор – они обнаруживаются в почве спустя десять и более лет после применения. Поступая в почву, пестициды мигрируют вниз по профилю с нисходящими токами дождевых и оросительных вод, причем скорость и глубина миграции зависят от дозы токсиканта, его летучести и адсорбируемости, а также от водного и теплового режимов почвы. Остаточные количества пестицидов обнаруживают на глубине 200 см и более.

В наибольших масштабах пестициды используют в сельском хозяйстве для борьбы с членистоногими (инсектициды и акарициды), нематодами (нематоциды), грибными (фунгициды) и бактериальными (бактерициды) заболеваниями растений и животных, а также для борьбы с сорняками (гербициды). К пестицидам относят также регуляторы роста растений (ретарданты), используемые для борьбы с полеганием различных культур, для дефолиации (удаления листьев) и десикации (подсушивания растений на корню), чтобы облегчить уборку урожая, а также для предохранения от заморозков и засухи.

Базельскому химику Паулю Герману Мюллеру – руководителю лаборатории фирмы «Гейги» (Geygy), за обнаружение у ДДТ поразительных инсектицидных свойств была присуждена Нобелевская премия в области физиологии и медицины. Основанием для этого послужил тот факт, что с помощью ДДТ впервые удалось провести успешную борьбу с переносчиками малярии и сыпного тифа и таким образом искоренить эти заболевания. Секрет такой чудесной эффективности заключался в широком спектре действия препарата в сочетании с исключительной персистентностью и, по-видимому, лишь незначительной токсичностью, как полагали, для теплокровных. Именно широкий спектр воздействия и устойчивость ДДТ оказались впоследствии коварными сторонами этого вещества. Из-за широкого спектра действия вместе с вредными насекомыми уничтожались и полезные. А устойчивость приводила к тому, что ДДТ накапливался в пищевых цепях и оказывал губительное действие на их концевые звенья: например, соколы-сапсаны стали исчезать потому, что вследствие отравления ДДТ они откладывали яйца со слишком тонкой скорлупой, которые во время насиживания разбивались. (Фирсов, 2000)

В результате накопления множества подобных сведений за ДДТ утвердилась слава чудовищно опасного препарата. Когда в США концентрация ДДТ в молоке кормящих матерей в результате передачи этого вещества через пищевые цепи достигла уровня в 4 раза выше предельно допустимого, применение ДДТ было запрещено.

Ассортимент пестицидов, применяемых в нашей страде, насчитывает более 400 наименований, тогда как нормы ПДК экспериментально обоснованы и утверждены лишь для 30 препаратов. Это означает, что экологическое и санитарно-гигиеническое нормирование пестицидов не отвечает темпам химизации сельского хозяйства. Отсюда естественная озабоченность о возможных необратимых экологических последствиях.

Пестициды могут поступать в организм человека при хранении, транспортировке и применении, а также в случае загрязнения воздуха, воды и пищевых продуктов. Некоторые препараты, например дефолиант 2,4,5-Т, применявшийся во Вьетнаме, способны накапливаться в организме человека, вызывая повреждение печени, сходное с раковой опухолью, либо оказывая влияние на наследственность, подобное радиационному воздействию. (Фирсов, 2000)

Особенностями использования пестицидов в сельской хозяйстве являются их циркуляция в биосфере, высокая биологическая активность, необходимость применения высоких локальных концентраций, вынужденный контакт населения с пестицидныыи препаратами.

Большинство пестицидов относится к высокоактивным органическим соединениям. Эти пестициды по форме концентратов эмульсий являются липофильными соединениями, поэтому хорошо растворяются в липидах клеточных мембран и легко диффундируют в клетке. Проникнув в живую клетку, пестициды изменяют физико-химические свойства цитоплазмы, разрушают мембраны органелл, изменяют реакцию среды, нарушают условия нормального функционирования клеточных белков.

Накопление пестицидов в трофической цепи чрезвычайно опасно: так, в морских экосистемах планктон и мальки, селективно поглощающие токсиканты, сами служат пищей более крупным организмам, обитающим в океане. Если процесс концентрирования хлорпроизводных углеводородов повторяется на нескольких уровнях трофических цепей, то в конце цепей содержание токсикантов может оказаться очень высоким.

Накапливаясь в почвах, растениях, животных, пестициды могут вызывать глубокие и необратимые нарушения нормальных циклов биологического круговорота веществ и снижение продуктивности почвенных экосистем.

Из 5 нлн.т пестицидов, ежегодно применяющихся в мире, 34% используется в Северной Америке, 45% — в Европе, 21% — в других регионах. Для сравнения в США в 1986 г. было применено 1,9 кг пестицидов на человека или 3,1 кг/га в зоне применения. В мире в 1986 г. применялось в среднем 0,4 кг пестицидов на человека. (Фирсов, 2000)

Однако увеличение масштабов использования пестицидов не дает гарантии увеличения урожайности культур. Так, в США, несмотря на 10-кратное увеличение применения пестицидов, ежегодные потери урожая возросли с 8—8,5% до 12%. Соответственно резко снизилась экономическая эффективность применения пестицидов. В России, на Украине, в Казахстане за последние 15 лет урожайность снизилась, несмотря на двухкратное увеличение применения пестицидов. (Антыков СГУ)

Отсутствие выраженной корреляции урожайности зерновых с применением пестицидов может быть связано либо с тем, что подавляемые пестицидами виды не являются фактором, лимитирующим урожайность культур, либо с тем, что применяемые пестициды недостаточно эффективно подавляют численность регулируемых видов. И в том и в другом случае утверждение об исключительной важности использования пестицидов для повышения продуктивности сельского хозяйства необоснованно.

Подавляемые формы составляют в любом агроценозе не более доли процента от общего числа видов. Поэтому при применении пестицидов поражаются в основном не только объекты подавления, но и множество других видов, не являющихся мишенями действия, в том числе естественные враги и паразиты подавляемых форм.

Только около 3% применяемых фунгицидов и инсектицидов достигают цели. Доля реально работающих гербицидов колеблется от 5 до 40% от применяемого количества. (Антыков СГУ)

Пестициды всегда отрицательно влияют на живое население почв, жизнедеятельность которого лежит в основе поддержания почвенного плодородия. В частности, пестициды вызывают депрессию процесса нитрификации.

При использовании гербицидов из-за отсутствия травянистого покрова многократно увеличивается эрозия почвы. Неизбежным последствием применения гербицидов является появление в качестве сорных других видов растений, более устойчивых к действию гербицидов, ранее присутствовавших в незначительных количествах.

Подавляемые виды насекомых и других вредителей быстро вырабатывают резистентностъ к используемым пестицидам, заставляя применять все более токсичные препараты, все новые и новые пестициды. (Антыков СГУ)

Пестициды влияют на насекомых-опылителей. Около 80% цветковых растений опыляются насекомыми и около 20% всех насекомых являются опылителями.

Пестициды влияют на содержание микроэлементов и других веществ в растениях, на способность сельскохозяйственной продукции к хранению, на вкусовые качества и пищевую ценность растений.

Невозможно предусмотреть многообразие ситуаций применения пестицидов. Зачастую практически невозможно и соблюдение необходимых требований их применения.

Использование пестицидов — это один из примеров получения кратковременной прибыли отдельными лицами (ведомствами) за счет долговременного ущерба для общества.

В Молдавии отмечается прямая зависимость между территориальной нагрузкой пестицидов и поражаемостью населения туберкулезом, детской смертностью, а также смертностью от цирроза печени и хронического гепатита. Считается, что пестициды, как и радиация, не имеют нижнего порога действия.

В свете этого необходимы переход к поликультуре и щадящей почвообработке с оставлением на поле всех органических остатков, соблюдение принципов экологического соответствия почв (точный подбор возделываемых культур и сортов), разработка экологически обоснованных путей использования земельного фонда с целью сохранения биоты почв и почвенного гумуса. Химические средства защиты должны быть лишь инструментом экстренного вмешательства при критических ситуациях, но не повседневной практикой.

Вредители возникают не от недостатка пестицидов в среде, так же как головная боль — не от отсутствия в крови анальгина. Говоря словами академика Прянишникова: "Недостаток знаний в области биологии выращиваемых растений и особенностей среды их обитания на каждом конкретном поле невозможно компенсировать избытком пестицидов, удобрений или мелиорацией".

Большие надежды возлагаются на применение различных феромонов и аттрактантов. Разрабатываются и чисто биологические методы защиты растений, основанные на использовании энтомофагов (насекомых, поедающих вредителей), вирусных препаратов и т.д.

Пути защиты почвенных экосистем и населения от загрязнения пестицидами сводятся в основном к решению организационных вопросов(Антыков СГУ). Это умелое сочетание пестицидов с биологическими методами, более экономичное и целенаправленное применение пестицидов за счет использования эмульгированных и гранулированных препаратов, сокращение масштабов авиационного способа внесения, отказ от применения стойких препаратов, соблюдение технологии хранения, транспортировки и внесения пестицидов.

Дата добавления: 2013-12-14