Как пестициды влияют на почву
Обновлено: 13.09.2024
Пестициды – это ядохимикаты; широкий класс химических веществ, используемых для борьбы с сорными растениями (гербициды), насекомыми (инсектициды), грибковыми (фунгициды) и бактериальными (бактерициды) заболеваниями.
Почва в этом случае выступает в качестве преемника пестицидов, где они разлагаются и перемещаются в растения или окружающую среду, либо в качестве хранилища, где некоторые из них существуют много лет спустя после внесения.
Попадая в почву, пестициды изменяют состав ее микрофлоры. Пестициды в основном быстро разлагаются в почве и вследствие этого их влияние на почвенную флору и фауну незначительно. Передвижение пестицидов в почве происходит при поверхностном стоке, вызываемом осадками или орошением. Пестициды передвигаются в растворе или суспензии, скапливаясь в углублениях почвы. Данная форма передвижения пестицидов зависит от рельефа местности, интенсивности осадков, степени покрытия почв растительностью, периода времени, прошедшего с момента внесения пестицида. Количество пестицидов, передвигающихся с поверхностным стоком, составляет более 5% от внесенного в почву.
Пестициды отрицательно действуют на большинство представителей почвенной микрофлоры. Но, подавляя одни виды, они могут стимулировать развитие других. Например, карбатион подавляет развитие всех почвенных микроорганизмов, кроме актиномицетов. Хлорпикрин снижает количество грибов в почве, которое впоследствии восстанавливается, но при этом изменяется их видовой состав. Действие пестицидов на почвенные микроорганизмы (положительное и отрицательное) изменяет плодородие почвы, что сказывается на последующих звеньях лесного геоценоза.
Влияние севооборотов и почвоутомление
Длительное выращивание одной культуры на одном и том же участке ухудшает условия питания и развития растений, вызывает истощение и обеднение почвы, приводит к накоплению в почве вредителей и возбудителей болезней. Длительное возделывание одной и той же культуры на одном участке возможно только в том случае, если она не оставляет после себя в почве вредителей, возбудителей болезней или растительных паразитов, которые на следующий год могут вызвать снижение урожая. Поэтому на участке необходимо соблюдать ежегодное чередование культур, т.е. севооборот.
Корни любых растений стимулируют жизнь почвенной микрофлоры, создавая комковатую структуру и выделяя в почву органические соединения, состав которых у разных растений неодинаков.
Накопление колинов (органических веществ, выделяемых одними растениями и подавляющих жизнь других растений) в почве вызывает ее утомления, которое возникает в том случае, когда один и тот же вид растений долго выращивается на одном месте. В этом случае растения с каждым годом становятся все хуже и хуже и, наконец, совсем вырождаются. Это вызвано тем, что многие растения достаточно чувствительны к собственным корневым выделениям, накапливающимся в почве.
Наиболее чувствительны к собственным корневым выделениям, свекла и шпинат, наименее чувствительны – бобовые, кукуруза, лук-порей, которые могут долго расти на одном месте. Много колинов остается в почве после выращивания помидора, перца, огурца, моркови, капусты. Также при бессменном возделывании какой-либо из культур на одном месте в почве скапливаются возбудители разных заболеваний, таких как корневая гниль, корневые и листовые нематоды, капустные, морковные и луковые мухи, блошки и другие вредители.
Как правило, овощи из одного семейства имеют одинаковый набор вредителей и болезней, повреждающих овощи именно этого семейства и не представляющих опасности для других семейств. Так, на грядку, где в прошлом году росла капуста, не следует сажать редьку и турнепс.
Почву улучшают не только бобовые культуры, но и растения других семейств с развитой, мощной, глубокой корневой системой. Они, поглощают минеральные элементы питания (калий, фосфор, кальций) из глубоких слоев почвы и обогащают ими верхний пахотный слой, где развивается корневая, система большинства овощных растений. Кроме того, растения с глубокой корневой системой положительно влияют на тяжелые глинистые почвы, разрыхляя и улучшая тем самым их структуру, и поэтому являются хорошими предшественниками для других культур.
Чтобы избежать истощения почвы, должен соблюдаться севооборот в такой форме, чтобы на каждом участке в течение 3 лет сменялись все 3 группы культур. Наиболее благоприятна следующая последовательность: в первый год высаживают требовательные к питанию культуры, во второй - бобовые, которые восстанавливают запасы азота и улучшают структуру почвы, в третий - менее требовательные. Затем все повторяется. Вместо бобовых можно высадить после сильных потребителей культуры со средним выносом питательных веществ.
— В Казахстане уже не первый год ведется активная работа с фермерами по вопросам использования вместо ядохимикатов биопрепаратов. Однако, далеко не все фермеры перешли или собираются переходить на биопрепараты и пользуются традиционными химическими удобрениями и ядохимикатами. Расскажите, как использование химии влияет на почву? В чем опасность?
— Применение минеральных удобрений, несомненно повышает урожайность, но неумеренное использование может привести к снижению плодородности, усилению вреда после воздействия пестицидов, загрязнению земли и воздуха, выбросу парниковых газов, при этом наносится вред окружающей среде и здоровью человека. Использование химических препаратов может иметь неблагоприятные последствия для рек и водоемов, так как избыток составляющих такой продукции практически всегда со сточными водами попадает в природные водные источники.
Нитраты, которые являются компонентами удобрений (натриевая, кальциевая, калиевая и аммиачная селитра) в окружающей среде могут синтезировать нитрозосоединения. Большинство из них имеют мутагенные и канцерогенные свойства. При большом содержании нитратов в зеленой массе растений нитрозосоединения могут синтезироваться и попадать в почву с органикой. Они являются сильными химическими канцерогенами. Некоторые нитроз соединения проникают в организм плода при беременности.
— Фосфаты малоподвижны, только 2% их вымывается из пахотного слоя. Поэтому при чрезмерном применении фосфатных удобрений они накапливаются в почве в таком количестве, которое способно тормозить процессы ее самоочищения.
— Как ведут себя минеральные удобрения?
— Минеральные удобрения содержат соли и другие соединения, не поглощающиеся растениями, а накапливающиеся в грунте. Эти соединения могут изменять химический состав почвы, нарушая баланс, который потом приходится восстанавливать. Минеральные вещества перемещаются в земле при помощи влаги, причем в легких песчаных почвах их движение быстрее, чем в тяжелых. При недостаточном увлажнении, усваиваемость удобрений растениями снижается. В почвах может происходить более 30 различных химических реакций и процессов. Часть из них имеет общий характер для всех почв, часть присуща только отдельным почвенным типам.
Из-за снижения доли органики, химические удобрения могут стать причиной окисления почвы.
Постоянное употребление минеральных препаратов приводит к истощению запасов основных питательных веществ в земле. В результате плоды, выращенные на этих почвах, имеют меньшее содержание витаминов и минералов.
— И все же, какие основные негативные эффекты возникают из-за применения большого количества минеральных удобрений?
— Основные негативные эффекты, возникающие при применении минеральных удобрений: загрязнение верхних слоев почвы потенциально опасными тяжелыми металлами, галогенами, радионуклидами и тому подобное; изменение кислотно-основных свойств почвы при применении минеральных удобрений; влияние на биологическую активность почвы; активизация процессов миграции токсичных и биогенных элементов в горизонтальном и вертикальном направлениях. Изменения, происходящие в почве, вызывают определенные нарушения в смежных компонентах агроэкосистемы. Через почву минеральные удобрения косвенно влияют на физиологические процессы в растениях, становится причиной ухудшения их гигиенического качества.
— А что можете сказать про пестициды и средства борьбы с сорняками и вредителями?
— Сорняки и вредители наносят огромный вред сельскому хозяйству, ежегодные потери во всем мире от сорняков и вредителей составляют 34 %. Они снижают качество продукции, а в отдельных случаях могут полностью уничтожить урожай.
Пестициды также наиболее часто применяемые и агрессивные препараты. А переход все большего числа фермеров на систему no-till (нулевая обработка земли, без вспашки) количество применения ядохимикатов при возделывании сельскохозяйственных культур будет расти.
Почва — это сложная, комплексная система, включающая в себя не только неживые компоненты, но и различные органические, минеральные, химические вещества и живые микроорганизмы. В состав живой фазы почвы входят разнообразные микроорганизмы (бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли), почвенная микро- и мезофауна (простейшие, насекомые, черви и т. д.), корневые системы зеленых растений, которые помимо всего прочего служат важнейшим фактором почвообразования. По сути, почва живой организм.
Уничтожение вредителей разрушает сложные экологические системы и способствует гибели многих животных. Некоторые ядохимикаты постепенно накапливаются по трофическим цепям и, поступая с продуктами питания в организм человека, могут вызывать опасные заболевания. Некоторые биоциды воздействуют на генетический аппарат сильнее, чем радиация.
Попадая в почву, пестициды растворяются в почвенной влаге и переносятся с ней вниз по профилю. Длительность нахождения пестицидов в почве зависит от их состава. Стойкие соединения сохраняются до 10 лет и более.
Мигрируя с природными водами и переносясь ветром, стойкие пестициды распространяются на большие расстояния. Известно, что ничтожные следы пестицидов были обнаружены в атмосферных осадках на просторах океанов, на поверхности ледниковых щитов Гренландии и Антарктиды. В 1972 на территории Швеции с атмосферными осадками выпало ДДТ больше, чем производилось этой стране.
— Как много времени требуется, чтобы после химических препаратов восстановить плодородность почв? Убрать негативный эффект от использования химии? И что необходимо делать?
— Охрана почв от загрязнения пестицидами предусматривает создание возможно менее токсичных и менее стойких соединений. Разрабатываются приемы уменьшения доз без снижения их эффективности. Очень важно сокращение авиационного распыления за счет наземного, а также применение строго выборочной обработки.
Несмотря на принимаемые меры, при обработке полей пестицидами лишь незначительная их часть достигает объекта воздействия. Большая часть накапливается в почвенном покрове и природных водах. Важная задача – ускорить разложение ядохимикатов, распад их на нетоксичные компоненты. Установлено, что многие пестициды разлагаются под воздействием ультрафиолетового облучения, некоторые ядовитые соединения разрушаются в результате гидролиза, однако наиболее активно пестициды разлагаются микроорганизмами.
На продолжительность нахождения ядохимикатов влияют несколько факторов в частности это содержание органики. Как правило, инсектициды дольше сохраняются в почвах с большим содержанием органических веществ.
Уменьшению их остаточных количеств способствует солнечный свет и ультрафиолетовое облучение почвы.
Устойчивость пестицидов в почве зависит также от применяемой агротехники и покровных культур.
Существенное влияние на устойчивость пестицидов в почве оказывают способ внесения и форма применения препарата. Дольше сохраняются в почве гранулированные препараты.
Разложение фосфорорганических инсектицидов в значительной мере происходит в результате деятельности микроорганизмов почвы. В почвах, бедных микроорганизмами, они сохраняются значительно дольше. Аналогичное явление установлено в отношении ДДТ.
Установлено, что многие пестициды разлагаются под воздействием ультрафиолетового облучения, некоторые ядовитые соединения разрушаются в результате гидролиза.
— Почему химические препараты становятся менее действенными?
— Главная причина все большего распространения всевозможных заболеваний растений, состоит в том, что вызывающие эти болезни патогенные микроорганизмы и грибы обладают способностью приспосабливаться к неблагоприятным внешним факторам, в том числе и к химикатам. Доказано, что чем выше уровень развития вредителя, тем более развит и гибок механизм его приспосабливаемости и выживания. На верхней ступени эволюции микроорганизмов находятся грибы. Именно этот класс вредителей причиняет растениям особо большие неприятности.
Механизм приспосабливаемости патогенных микроорганизмов к ядохимикатам различен. В каких-то случаях, особенно при малых дозах яда, идут постепенные изменения внутренней структуры клеток вредителя, вследствие которых яд на них просто перестает действовать. Более того, как показали последние очень серьезные и кропотливые научные исследования, в почве патогенные микроорганизмы обретают способность извлекать из состава предназначенных для их уничтожения пестицидов необходимые химические элементы. После этого и без того ядовитые химикаты становятся еще более токсичными и даже мутагенными, только уже не для патогенов, а для растений и человека.
— Чем отличается работа биопрепаратами и химическими? Сколько лет нужно пользоваться только биопрепаратами, чтобы увидеть результат?
Во-первых, этот препарат дает сравнительно высокую прибавку урожая сельскохозяйственных культур, под которые он применялся в крайне малых дозах.
Во-вторых, себестоимость этого биологического препарата является самой низкой из всех применяемых биопрепаратов органического происхождения, а доход от его применения в виде прибавки урожая получается самым высоким на единицу денежных затрат.
В-третьих, применение этого препарата в сельском хозяйстве позволяет возможность получать экологически чистые продукты питания для человека и корма для животных. Более того, сам препарат не причиняет вреда ни фауне, ни флоре.
Новость на Казах-зерно:
— Можно ли бесконтрольно использовать биопрепараты (превышать дозировки, не соблюдать сроки и тд) и чем это чревато и для растений и для почв?
— Биопрепараты работают с высокой эффективностью. Отрицательный эффект при превышении дозировки невозможен. Биопрепараты не только полезны, но и безопасны для человека и окружающей среды. Это же касается сроков обработки, потому что биопрепараты в основном направлены на профилактику болезней и вредителей. И рекомендованные сроки учитывают периоды наиболее эффективного применения биопрепаратов с учетом биологии сорных растений, возбудителей болезней и вредителей. То есть их активности и уязвимости.
Биоудобрения действуют в трех направлениях: оздоровление почвы, перевод элементов питания из недоступных форм в доступные, питание растений и стимуляция их роста и развития. Рекомендуемые сроки обработки сроки обработки, также учитывают особенности растений. Для зерновых, например, рекомендуется обработка семян, что увеличивает процент взошедших семян и силу роста. Следующая обработка рекомендуется в период закладки вегетативных и генеративных органов (закладка колосков и закладка цветков), то есть в фазу кущения и выхода в трубку. Далее следует период не менее важный — колошение и налив зерна. В этот период растение также необходимо обеспечить питательными веществами, так как при их недостатке происходит отмирание боковых побегов, отмирание нижних листьев и продуктивность фотосинтеза снижается. А все эти факторы влияют на урожайность.
— Почему часть фермеров все еще пользуется химическими препаратами и на рынке их становится все больше?
— Недостаток информации, ограниченный ассортимент и высокая стоимость импортных биопрепаратов.
Южные регионы уже оценили преимущества биопрепаратов, прекрасные результаты были получены на хлопке. Нашим НИИ в Шымкенте был открыт завод по производству биоминеральных удобрений и жидких гуминовых удобрений.
Сейчас мы разработали линейку гуминовых удобрений с учетом требований различных культур.
И все же, использовать ли органические или химически удобрения – решает каждый фермер для себя сам. Однако, спрос на органическую продукцию в мире растет с каждым днем. Европейские фермеры уже отказались от использования химических препаратов. Возможно, скоро и у нас все большее число аграриев станет более осознанно относиться к выбору препаратов.
Пестициды - это группа химических и биологических соединений и препаратов, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорными растениями, вредителями хранящейся сельскохозяйственной продукции, бытовыми вредителями и внешними паразитами животных, а также для регулирования роста растений, предуборочного удаления листьев, (дефолианты) и предуборочного подсушивания растений (десиканты).
Специфика применения пестицидов такова, что загрязнение ими среды нельзя предотвратить установкой очистных сооружений и улавливающих устройств. Ими целенаправленно обрабатывают миллионы гектаров сельскохозяйственных угодий с интенсивным производством, миллионы тонн продукции. Они постоянно находятся в биосфере Земли в почве, воздухе и воде. По последним экологическим данным в окружающей среде циркулируют 55000 веществ антропогенного происхождения (ксенобиотиков), действующие вещества пестицидов среди них составляют по количеству наименований около 1 %. Но по объему загрязнителей они занимают среди ксенобиотиков 8…9-е место.
К особенностям пестицидов как загрязнителей окружающей природной среды относятся следующие факторы:
- непредотвратимость их циркуляции, что обусловлено преднамеренностью внесения их в среду и невозможностью установить очистные сооружения;
- невозможность значительно уменьшить нормы внесения, так как пестициды потеряют эффективность;
- биологическая активность, поскольку пестициды отбирают именно по этому признаку;
- контакт с пестицидами большого числа людей и полезных животных;
- стойкость пестицидов в биологических средах и способность накапливаться в пищевых цепях.
Анализ современного состояния почвенного покрова. Характеристика пестицидов, их основные группы: гербициды, арборициды, лимациды. Необходимость применения пестицидов. Понятие адсорбции пестицидов в почве. Особенности методов выявления загрязнения почв.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.01.2012 |
| Размер файла | 50,4 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Загрязнение почв пестицидами
Введение
почвенный пестицид загрязнение гербицид
Плодородные земли, подаренные человеку, - это действительно сокровище, не менее, а даже более ценное, чем угольные пласты, нефтяные залежи, золотые жилы. Охрана почв от загрязнений является важной задачей человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека.
Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоёмы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд.
Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоёмов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека.
В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность кумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях. По оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20 - 30 млрд. т. твёрдых отходов, из них 50 - 60 % органических соединений, а в виде кислотных агентов газового или аэрозольного характера - около 1 млрд. т.
Земельные ресурсы играют большую роль в агропромышленном комплексе России. В настоящее время земельные ресурсы сильно истощены, причина тому - экология и связанные с ней проблемы. В данной работе сделана попытка изучить одну из наиболее важных на сегодняшний день проблем землепользования - загрязнение почв пестицидами и обозначить некоторые пути ее решения.
Почвенный покров вместе с его микромиром играет роль универсального биологического сорбента, тарификатора и нейтрализатора загрязнений, минерализатора различных органических веществ. Свойства почвы во многом определяются составом и численностью населяющей ее микрофлоры и микрофауны, устойчивостью почвенных микроорганизмов к внешним воздействиям, в том числе и к воздействию пестицидов. Бесконтрольное применение пестицидов может уже при жизни нашего поколения вызвать необратимые качественные сдвиги в среде обитания человека.
Современное состояние почвенного покрова
Почвенный покров Земли играет решающую роль в обеспечении человечества продуктами питания и сырьем для жизненно важных отраслей промышленности. Использование с этой целью продукции океана, гидропоники или искусственно синтезируемых веществ не может, по крайней мере в обозримом будущем, заменить продукцию наземных экосистем (продуктивность почв). Поэтому непрерывный контроль за состоянием почв и почвенного покрова - обязательное условие получения планируемой продукции сельского и лесного хозяйства.
Вместе с тем почвенный покров является естественной базой для поселения людей, служит основой для создания рекреационных зон. Он позволяет создать оптимальную экологическую обстановку для жизни, труда и отдыха людей. От характера почвенного покрова, свойств почвы, протекающих в почвах химических и биохимических процессов зависят чистота и состав атмосферы, наземных и подземных вод. Почвенный покров - один из наиболее мощных регуляторов химического состава атмосферы и гидросферы. Почва была и остается главным условием жизнеобеспечения наций и человечества в целом. Сохранение и улучшение почвенного покрова, а, следовательно, и основных жизненных ресурсов в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства, развития промышленности, бурного роста городов и транспорта возможно только при хорошо налаженном контроле над использованием всех видов почвенных и земельных ресурсов.
Почва является наиболее чувствительной к антропогенному воздействию. Из всех оболочек Земли почвенный покров - самая тонкая оболочка, мощность наиболее плодородного гумусированного слоя даже в черноземах не превышает, как правило, 80-100 см, а во многих почвах большинства природных зон она составляет всего лишь 15-20 см. Рыхлое почвенное тело при уничтожении многолетней растительности и распашке легко подвергается эрозии и дефляции.
При недостаточно продуманном антропогенном воздействии и нарушении сбалансированных природных экологических связей в почвах быстро развиваются нежелательные процессы минерализации гумуса, повышается кислотность или щелочность, усиливается соленакопление, развиваются восстановительные процессы - все это резко ухудшает свойства почвы, а в предельных случаях приводит к локальному разрушению почвенного покрова. Высокая чувствительность, уязвимость почвенного покрова обусловлены ограниченной буферностью и устойчивостью почв к воздействию сил, не свойственных ему в экологическом отношении.
Даже чернозем потерпел за последние 100 лет весьма существенные изменения, вызывающие тревогу и обоснованные опасения за его дальнейшую судьбу. Все в более широких масштабах проявляется загрязнение почвы тяжелыми металлами, нефтепродуктами, детергентами, усиливается влияние азотной и серной кислот техногенного происхождения, ведущие к формированию техногенных пустынь в окрестностях некоторых промышленных предприятий.
Пестициды. Общие сведения
Пестициды - это в основном органические соединения с малым молекулярным весом и различной растворимостью в воде. Химический состав, их кислотность или щелочность, растворимость в воде, строение, полярность, величина и поляризация молекул - все эти особенности вместе или каждая в отдельности оказывает влияние на процессы адсорбции-десорбции почвенными коллоидами. Принимая во внимание названные особенности пестицидов и сложный характер связей в процессе адсорбции-десорбции коллоидами они могут быть разделены на два больших класса: полярные и неполярные, а не вошедшие в эту классификацию, например, хлорорганические инсектициды - на ионные и неионные.
Пестициды, которые содержат кислотные или основные группы, либо ведут себя при диссоциации как катионы, составляют группу ионных соединений. Пестициды, не обладающие ни кислой, ни щелочной реакцией составляют группу неионных соединений.
На характер химических соединений и способность почвенных коллоидов к адсорбции и десорбции оказывает влияние: природа функциональных групп и групп замещения по отношению к функциональным группам и степень насыщенности молекулы. На адсорбцию молекул пестицидов почвенными коллоидами значительное влияние оказывает характер молекулярных зарядов, причем определенную роль играет полярность молекул. Неравномерное распределение зарядов увеличивает диссиметрию молекулы и ее реактивность.
Почва в основном выступает в качестве преемника пестицидов, где они разлагаются и откуда постоянно перемещаются в растения или окружающую среду, либо в качестве хранилища, где некоторые из них могут существовать много лет спустя после внесения.
Пестициды. Классификация
К пестицидам (от лат. реstis - зараза, caedo - убиваю) относится комплекс химических препаратов, предназначенных для борьбы с животными и растениями - это различные инсектициды, гербициды, фунгициды и т.п. Подобные вещества в больших количествах поступают почти во все экосистемы.
В зависимости от характера использования пестициды разделяются на следующие группы:
Гербициды - для борьбы с сорными растениями
Альгициды - для уничтожения водорослей и другой водной растительности
Арборициды - для уничтожения нежелательной древесной и кустарниковой
Фунгициды - для борьбы с грибными болезнями растений
Бактерициды - для борьбы с бактериями и*бактериальными болезнями
Инсектициды - для борьбы с вредными насекомыми
Акарициды - для борьбы с клещами
Зооциды - для борьбы с грызунами
Лимациды - для борьбы с моллюсками
Нематоциды - для борьбы с круглыми червями
Афициды - для борьбы с тлями
К пестицидам относятся также химические средства торможения роста растений, препараты для удаления листьев (дефолианты) и подсушивания растений (десиканты).
Применение пестицидов
Применение пестицидов резко снижает потери урожаев сельскохозяйственных культур, сокращает затраты в сельском хозяйстве в 2-3 раза, позволяет ежегодно экономить сельскохозяйственную продукцию на 10-12 млрд.р. Высокая экономическая эффективность пестицидов обусловливает неуклонный рост масштабов их применения. Годовое производство пестицидов в мире к настоящему времени превысило 2 млн.т; мировой ассортимент пестицидных препаратов насчитывает более 100 тыс. наименований на основе более чем 700 химических веществ, принадлежащих к самым различным классам органических и неорганических соединений.
Признавая несомненный положительный эффект химического способа борьбы с сорной растительностью, следует учитывать возможное побочное действие гербицидов на другие компоненты природных экосистем: животный мир, культурные и полезные дикорастущие растения, атмосферу, почвы, водоемы. Нежелательные последствия возникают чаще всего при систематической обработке больших площадей и связаны с появлением как токсикологических, так и экологических проблем. Наибольшую опасность представляют стойкие пестициды и их метаболиты, способные накапливаться и сохраняться в природной среде до нескольких десятков лет. При определенных условиях метаболиты пестицидов могут образовывать метаболиты второго порядка, роль, значение и влияние которых на окружающую среду во многих случаях остаются неизвестными.
Поведение пестицидов в почве
Пестициды - тонкодисперсные вещества - в почве подвержены многочисленным воздействиям биотического и небиотического характера, некоторые определяют их поведение, преобразование и, наконец, минерализацию. Тип и скорость преобразований зависит от: химической структуры действующего вещества и его устойчивости, механического состава и строения почв, химических свойств почв, состава флоры и фауны почв, интенсивности влияния внешних воздействий и системы ведения сельского хозяйства.
Для правильного понимания поведения пестицидов и любых других химических соединений в почве необходимо рассмотреть хотя бы важнейшие факторы, влияющие на миграцию, разложение, активность и продолжительность их сохранения в почве.
Вещества с высоким давлением паров сравнительно легко испаряются с поверхности почвы и далее в зависимости от строения с большей или меньшей скоростью подвергаются фотохимическому разложению или окислению под влиянием солнечного освещения, причем чем выше температура, тем быстрее происходит испарение вещества и его фотохимическое разложение. На скорость испарения существенное влияние оказывают также скорость движения воздуха над поверхностью почвы и состав почвы. Состав почвы оказывает существенное влияние на испарение вещества, поскольку меняется сорбирующая способность, и соответственно чем выше такая сорбирующая способность почвы для данного вещества, тем медленнее идет из данной почвы его испарение. В такой же степени сорбирующая способность почвы оказывает влияние и на вымываемость вещества в нижние слои почвы, как это уже отмечалось выше.
Разумеется, на персистентность пестицидов в почве большое влияние оказывает химическая стабильность вещества, в частности легкость гидролиза. Гидролиз водой является одним из наиболее важных процессов, который в большинстве случаев приводит к разложению пестицидов с образованием менее токсичных соединений. Для легкогидролизуемых веществ большое значение имеет влажность почвы: наиболее легко гидролиз пестицидов протекает во влажных почвах. Многие вещества, кроме того, легко окисляются кислородом воздуха; это особенно часто происходит в случае производных тио- и дитиофосфорной и фосфоновой кислот, а также при наличии в молекуле пестицида сульфидных и других легко окисляющихся групп. Отметим, что простое окисление в случае производных тионфосфорной и тиолфосфоновой кислот, как правило, приводит к получению более токсичных для позвоночных соединений, но после их гидролиза образуются вполне безопасные вещества.
Большое влияние на персистентность химических соединений в почве оказывают различные почвенные микроорганизмы, для которых пестициды нередко являются источником углерода. Даже очень стойкие в химическом отношении соединения разлагаются микроорганизмами почвы. Во многих случаях такое разложение начинается не сразу, а через некоторое время, необходимое для приспособления микроорганизмов к разрушению данного химического соединения. Наиболее легко разлагаются микроорганизмами почвы соединения алифатического ряда, а также гидроксилсодержащие соединения. Алкоксилированные ароматические соединения разлагаются несколько медленнее, но все же быстрее, чем вещества, не содержащие в ароматическом ядре в качестве заместителя кислорода, серы или азота. Как правило, ароматические соединения, не содержащие таких заместителей (групп), под влиянием микроорганизмов гидроксилируются и далее происходит разрушение ароматического ядра. Отметим, что и процесс разложения фенолов, аминов и сульфидов ароматического ряда также в большинстве случаев начинается с гидроксилирования ароматического ядра.
Большинство гетероциклических соединений также сравнительно легко разрушается микроорганизмами почвы. Однако некоторые классы гетероциклических соединений, как, например, пиримидины, бензимидазолы и другие, разрушаются очень медленно.
В разрушении химических соединений в почве принимают участие самые различные микроорганизмы, в том числе бактерии, грибы и актиномицеты.
Разрушение химических соединений в почве протекает и под влиянием растений, которые могут поглощать из почвы некоторые вещества и перерабатывать их в простейшие продукты или некоторые другие метаболиты, образующие с веществами растений коньюгаты.
Как уже отмечалось, на продолжительность сохранения пестицидов в почве существенное влияние оказывает температура: чем выше температура почвы, тем быстрее происходит разложение препаратов, как под влиянием химических факторов (гидролиз, окисление), так и под влиянием микроорганизмов и других обитателей почвы.
Как видно из табл. 1, ускорение разложения пестицидов с температурой зависит также от природы вещества, однако во всех случаях повышение температуры почвы существенно ускоряет процесс разложения пестицидов. В связи с этим при применении пестицидов необходимо учитывать не только характер почвы, но и температуру и влажность.
Читайте также: