Последствия применения пестицидов для экосистем и человека
Все экологические последствия от применения пестицидов связаны с их высокой токсичностью. Большинство пестицидов — кумулятивные яды, токсическое действие которых зависит не только от концентрации, но и от длительности воздействия.
По токсичности для человека и теплокровных животных пестициды делятся на сильнодействующие (LD50 до 50 мг/кг), высокотоксичные (LD50 до 200 мг/кг), среднетоксичные (LD50 до 1000 мг/кг) и малотоксичные (LD50 более 1000 мг/кг).
По оценкам ВОЗ, нерациональное применение пестицидов является причиной острых отравлений от 3,5 до 5 млн случаев ежегодно (Доронина и др., 2005). Основные отдаленные последствия от воздействия хлорорганических пестицидов на организм человека были рассмотрены выше.
В Армении исследователи выявили зависимость между уровнем применения различных групп пестицидов и экологически зависимыми заболеваниями.
Поскольку реальная опасность воздействия пестицидов на экосистемы и здоровье человека определяется не только одной их токсичностью, но и сочетанием ее с показателями устойчивости в природных средах, физическими свойствами (летучесть, растворимость), миграционными характеристиками, способностью к кумуляции и др., была разработана шкала экотоксикологической оценки пестицидов.
Главные негативные экологические последствия применения пестицидов сводятся к следующему (Агроэкология, 2000, с изменениями):
— токсичны для животных и человека;
— при применении пестицидов поражаются не только объекты подавления, но и множество других видов, не являющихся мишенями действия, в том числе враги и паразиты подавляемых форм;
— остаточные количества пестицидов аккумулируются и концентрируются в пищевых цепях, по мере продвижения по пищевым цепям концентрация пестицида может возрастать на порядки;
— вынос пестицида за пределы обрабатываемой территории и включение в региональные, континентальные и глобальные процессы массопереноса;
— появляются резистентые к пестицидам формы вредных организмов;
— гибнут некоторые полезные организмы и происходят глубокие нарушения взаимосвязей в биоценозах (исчезновение видов, служащих пищей; исчезновение видов-хозяев (среды обитания); исчезновение конкурирующих видов; исчезновение хищников);
— возрастает вероятность отдаленных последствий, связанных с патологическим и генетическим действием многих пестицидов на биоту.
Объективная реальность требует, чтобы при решении задач, требующих применения химических средств защиты растений, негативные последствия были сведены к минимуму. Для этого к новым пестицидам должны предъявляться повышенные экологические требования (Агроэкология, 2000):
— умеренная персистентность в объектах окружающей среды в данной климатической зоне;
— возможно низкая токсичность для человека животных и других полезных организмов, включая, гидробионтов;
— относительно быстрое разложение в почве, воде, атмосфере и в организмах теплокровных животных с образованием продуктов, безопасных для человека, животных и культурных растений;
— отсутствие кумуляции этих препаратов в организме человека, животных, птиц, гидробионтов;
— отсутствие отдаленных отрицательных последствий для человека, животных и других живых организмов при систематическом длительном использовании препаратов;
— возможность чередования препаратов из различных классов соединений во избежание привыкания к ним вредных организмов, а также накопления препаратов в объектах окружающей среды.
Более экологичным и перспективным подходом для борьбы с вредителями и фитопатогенами может быть развитие биологических способов защиты растений (использование полезных видов организмов для борьбы с вредными), сочетающихся с комплексной системой защитных мероприятий — агротехнических, карантинных, селекционных, физиологических и т. д. (Агроэкология, 2000).
Источник
4.Экологические последствия применения пестицидов
Необходимость применения химических средств защиты растений от вредителей и болезней определяется тем, что потери урожая без применения ядохимикатов могут составлять около 50 %.
Первая группа – наиболее обширная и включает в себя акарициды, бактерициды, гематоциды, зооциды, лимациды, инсектициды, лаввициды, нематоциды, овициды, фунгициды и иные препараты. Чаще всего применяются инсектициды.
Эти ядохимикаты могут включать в себя хлорорганические, фосфорорганические и неорганические соединения ртути, свинца, мышьяка и других элементов.
Вторая группа — Гербициды применяются как средство избирательного уничтожения сорной растительности. Чаще всего используются различные химические препараты для защиты люцерны, кукурузы, сахарной свеклы, подсолнечника, озимой пшеницы.
Из средств предуборочной обработки культур наибольшее применение нашли дефолианты и стимуляторы роста.
Пестициды являются ксенобиотиками, т.е. веществами чуждыми природе.
В целом в сельском хозяйстве РБ применяется около 250 наименований химических средств.
Все яды, применяемые в сельском хозяйстве как средство борьбы с вредителями и болезнями растений, в большей или меньшей степени ядовиты для животных и человека. Широкое их применение оказывает всевозрастающее влияние не только на растения, но и на все живое население Земли. 90% фунгицидов, 60% гербицидов, 30% инсектицидов вызывают рак
Примечательно, что лишь небольшая доза пестицидов достигает организмов, действительно подлежащих уничтожению. Значительная же их часть отрицательно действует на полезные организмы, в том числе обитающие в почвах. Опасность биоцидного загрязнения биосферы вообще и почв в частности усугубляется тем, что ядохимикаты обнаруживаются только трудновыполнимыми специфическими методами анализа, проявляются через заболевания и гибель организмов
Особенности поведения пестицидов в природе
- Биоаккумуляция –многократное увеличение концентрации при передаче по пищевым цепочкам. ДДТ вода в озере-→рыбий жир →–жир чаек-→жир человека. Более половины применяемого ранее ДДТ до сих пор циркулирует в природе.
- БИОТРАНСФОРМАЦИЯ— изменение химических свойств. Некоторые ядохимикаты претерпевают различные химические превращения, переходят в другие соединения, иногда более токсичные, чем исходные. Например, препарат гептохлор, являющийся сравнительно мало ядовитым инсектицидом, под воздействием микроорганизмов почвы превращается в гептохлорэпатид, ядовитость которого в 4–5 раз выше.
- Ядохимикаты влияют на микрофлору и микрофауну почвы, вызывают заметные сдвиги в биохимических и микробиологических процессах, сопровождающихся повышенным образованием и выделением углекислого газа, аммиака, аминокислот и других продуктов метаболизма. При этом изменяется ход и интенсивность процессов распада органических веществ почвы – клетчатки, белка, сахаров.
- Токсификация –увеличение токсичности. Любые химические вещества, смертельные для одних организмов, не могут оказывать вредного влияния на другие организмы, гибель полезной энтомофауны
- Мутагенный эффект вредителей и появление устойчивых к ядам видов
- К физическим факторам детоксикации относят также улетучивание и термическое разложение. Степень испарения токсикантов из почвы сильно зависит от ее влажности – сорбция легколетучих пестицидов сухой почвой гораздо выше, чем влажной. Разложение токсиканта усиливается с повышением температуры.
- Из физико-химических факторов наиболее существенным является фоторазложение (фотолиз), главным действующим началом которого служат длинноволновые ультрафиолетовые лучи солнечной радиации. При этом происходит фотоокисление многих пестицидов и их метаболитов, находящихся на поверхности почвы, растений и водоемов. На втором этапе фотолитического разложения пестицида особое значение приобретает взаимодействие его с молекулами воды. Важную роль играет рН раствора, температура, состав газов, свойства присутствующих в воде соединений. Под действием коротковолновой части солнечной радиации многие фенолы и близкие им соединения способны превратиться в гидрохинон и пирокатехин, которые могут гидроксилироваться до тетраоксибензола. Последний в результате окислительного конденсирования может превращаться в стабильные полимеризованные продукты. В результате фотолиза многие пестициды трансформируются в менее токсичные продукты.
- Химические превращения пестицидов в почве и водной среде в основном представляют собой гидролитические и окислительные процессы. Скорость этих процессов зависит от вида и числа атомов галоидов, длины углеводородной цепочки. Увеличение контакта токсиканта с почвой ускоряет гидролиз (например, коллоидная фракция почвы катализирует реакции пестицидов с различными активными частицами почвенных компонентов). Значительная роль в химическом разложении пестицидов принадлежит свободно-радикальным процессам. Источниками свободных радикалов в почве являются гуминовые кислоты, а также смолы, пигменты, антибиотики, витамины.
- Биологическое превращение и разложение пестицидов в почве обусловлено главным образом микробиологической детоксикацией. Установлено, что микробиологическое разложение пестицидов является главным путем детоксикации почв, а всякая активизация микробиологической деятельности содействует исчезновению ядохимикатов из почв. Скорость микробиологического разложения пестицидов в почве определяется содержанием гумуса, температурой и влажностью почвы, наличием подстилки, содержанием питательных веществ и другими факторами. Хорошие условия для развития почвенных микроорганизмов интенсифицируют биологическую детоксикацию пестицидов.
Источник