<<
>>

2.2.3 Дефолианты

Бутифос

S, S, S-трибутилтритиофосфат. (С4Н9S)3Р = 0 Бутифос – дефолиант, который применяется для предуборочного удаления листьев у хлопчатника.

Это светло-желтая жидкость с не­приятным характерным запахом, нерастворимая в воде. Разложение препарата в почве с деструкцией молекулы протекает сравнительно быстро и заканчивается практически через две недели. В РФ применение бутифоса прекращено. ПДКв – 0,0003 мг/дм3.

Фунгициды

Ридомил (алацид, апрон, металаксил)

N-(2, 6-ксилил) – N-(2-метоксиацетил) – DL-аланина метиловый эфир.

Ридомил – среднетоксичный системный фунгицид защитного и искореняющего действия, представляющий собой водорастворимое кристаллическое вещество белого или бежевого цвета. Препарат применяется для борьбы с болезнями овощей в открытом грунте, табака, хмеля, виноградной лозы путем опрыскивания растений в период вегетации. Ридомил используется также для борьбы с корневыми гнилями в питомниках земляники и малины, разрешен в качестве протравителей семян. Препарат совместим с большинством инсектицидов, акарицидов и фунгицидов. ПДКв – 0,01 мг/дм3, ПДКвр – 0,021 мг/дм3.

Сульфат меди (медный купорос, сернокислая медь). Меди (II) сульфат, пентагидрат. СиS04∙5Н20, CuН10O5S Медный купорос – фунгицид, представляющий собой растворимые в воде голубые кристаллы. Препарат используется дли борьбы с болезнями плодовых и ягодных деревьев и кустарников.

Для ионов меди ПДКв установлена 1 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности – органолептический), ПДКвр – 0,001 мг/дм3, (лимитирующий показатель вредности – токсикологический).

Цинеб (аспор, кипцин, лонакол, парцат)

Цинка N, N-этилен – бис-дитиокарбамат, полимер. Цинеб – фунгицид, представляющий собой практически нерастворимое в воде белое или слегка желтоватое кристаллическое вещество с неприятным запахом.

Препарат используется путем опрыскивания в период вегетации для борьбы с болезнями плодовых и ягодных деревьев, кустарников, овощей, бахчевых и зерновых культур, а также как протравитель семян. При соблюдении установленных норм расхода препарат практически полностью разлагается микроорганизмами почвы с деструкцией молекулы до простейших веществ за 1 месяц.

Цинеб применяют также в различных смесях. Купрозан – смесь цинеба с комплексом гидроксида и хлорида меди (гидратом). ПДКв – 0,03 мг/дм3, ПДКвр – 0,0004 мг/дм3.

Питание – это основа жизни любого живого организма, в том числе и растений. Вне питания нельзя понять сущность процессов роста и развития. С точки зрения практического растениеводства важнейшим средством улучшения питания сельскохозяйственных культур является прежде всего применение органических и минеральных удобрений. Рост растительной продукции определяется множеством факторов, среди которых ведущая роль принадлежит все же удобрениям, и особенно минеральным, производство которых набирает высокие темпы.

Почва является основным источником обеспечения сельскохозяйственных культур питательными веществами. Однако в современных условиях непрерывной интенсификации сельскохозяйственного производства для ежегодного выращивания высоких урожаев с продукцией высокого качества довольно часто оказывается недостаточным то количество питательных веществ, которое поступает в растения из органического вещества и труднорастворимых минеральных соединений почвы в результате деятельности микроорганизмов и корневой системы растений.

Важным фактором антропогенного воздействия на почвенные экосистемы является применение минеральных удобрений. С ними в большой мере связывают успехи современного сельского хозяйства. Около 2/3 урожая сельскохозяйственных растений человек использует для своих нужд и в итоге в почву возвращается меньше биогенных элементов, чем было накоплено биомассой растений. В идеале, если исходить из требования сохранности почвенных экосистем при изымании урожая, на поля необходимо вносить эквивалентное количество биогенных элементов.

Если при этом исходить из нормы по 9 кг N, P2O5 и K в год на человека, то при норме применения удобрений 100 кг/кг следует вносить на поля планеты ежегодно по 150 млн т N, P и K. В действительности не все вносимые в почву удобрения достигают растения, многое теряется, выносится в водные объекты.

Особенно остро стоит проблема применения азотных удобрений. Дело в том, что почвенная экосистема истощается по запасам питательных веществ, если связанные формы азота и органические вещества в виде пищевых продуктов изымаются из круговорота веществ со скоростью, превышающей скорость восстановления гумуса. Истощение почвы приводит к сокращению ее плодородия и снижению устойчивости против эрозии. При недостатке азота тормозится синтез белков, ферментов хлорофилла, а значит, и углеводородов.

Избыточный азот в почве накапливается обычно в форме нитрата. Поскольку в этой форме азот почвой не сорбируется, он легко вымывается почвенными водами, причем от 20 до 40 % его поступает в грунтовые воды и близлежащие водоемы.

Присутствие нитратных ионов в природных водах связано с внутриводоемными процессами нитрификации аммонийных ионов в присутствии кислорода под действием нитрифицирующих бактерий:

– атмосферными осадками, которые поглощают образующиеся при атмосферных электрических разрядах оксиды азота (концентрация нитратов в атмосферных осадках достигает 0,9–1 мг/дм3);

– промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными вода­ми, особенно после биологической очистки, когда концентра­ция достигает 50 мг/дм3;

– стоком с сельскохозяйственных угодий и со сбросными вода­ми с орошаемых полей, на которых применяются азотные удобрения.

При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные количества нитратов (от 25 до 100 мг/дм3 по азоту), резко возрастает концентрация метгемоглобина в крови. Крайне тяжело протекают метгемоглобинемии у грудных детей (прежде всего, искусственно вскармливаемых молочными смесями, приготовленными на воде с повышенным – порядка 200 мг/дм3 – содержанием нитратов) и у людей, страдающих сердечнососудистыми заболеваниями.

Особенно в этом случае опасны грунтовые воды и питаемые ими колодцы, поскольку в открытых водоемах нитраты частично потребляются водными растениями.

В воздействии на человека различают первичную токсичность собственно нитрат-иона; вторичную, связанную с образованием нитрит-иона, и третичную, обусловленную образованием из нитритов и аминов нитрозаминов. Смертельная доза нитратов для человека составляет 8–15 г; допустимое суточное потребление по рекомендациям ФАО/ВОЗ – 5 мг/кг массы тела.

ПДКв нитратов составляет 45 мг/дм3 (по NО3) (тождественно равен стандарту США для питьевой воды), ПДКвр – 40 мг/дм3 (по NO3) или 9,1 мг/дм3 (по азоту).

При попадании нитратов в организм человека происходит их восстановление до нитрит-ионов, которые переводят гемоглобин в метгемоглобин. Возникает болезнь под названием метгемоглобинемия. Отравление 20 % гемоглобина приводит к сердечной недостаточности, а 80 % – к смерти. Считается, что не менее 5 % злокачественных опухолей возникает из-за повышенного содержания нитратов в пище. Кроме того, азотные удобрения стимулируют образование в продукции сельского хозяйства микотоксинов, которые также могут приводить к раковым заболеваниям.

Нитриты представляют собой промежуточную ступень в цепи бактериальных процессов окисления аммония до нитратов (нитрификация – только в аэробных условиях) и, напротив, восстановления нитратов до азота и аммиака (денитрификация – при недостатке кислорода). Подобные окислительно-восстановительные реакции характерны для станций аэрации, систем водоснабжения и собственно природных вод. Кроме того, нитриты используются в качестве ингибиторов коррозии в процессах водоподготовки технологической воды и поэтому могут попасть и в системы хозяйственно-питьевого водоснабжения. Широко известно также применение нитритов для консервирования пищевых продуктов.

Повышенное содержание нитритов указывает на усиление процессов разложения органических веществ в условиях более медленного окисления NO2 в NО3, что указывает на загрязнение водного объекта.

В соответствии с требованиями глобальной системы мониторинга состояния окружающей среды (ГСМОС/ GЕМS) нитрит- и нитрат-ионы входят в программы обязательных наблюдений за составом питьевой воды и являются важными показателями степени загрязнения природных водоемов. Для нитритов ПДКв установлена в размере 3,3 мг/дм3 в виде иона NO2 или 1 мг/дм3 в пересчете на азот. ПДКвр – 0,08 мг/дм3 в виде иона NO2 или 0,02 мг/дм3 в пересчете на азот.

При накоплении нитратов качество сельскохозяйственной продукции резко ухудшается. Теряется устойчивость овощей и фруктов к длительному хранению, снижаются питательная ценность продуктов и их потребительские качества как промышленного сырья.

Со всей очевидностью дальнейшее наращивание производства и использование азотных удобрений в том виде, в каком это делалось до сих пор, приведет к «заколдованному кругу», в результате которого загрязнение биосферы минеральными формами азота станет критическим. Выход видится в применении гранулированных удобрений пролонгированного действия. Гранулы покрывают тонкой полимерной пленкой, которая постепенно разлагается почвенными микроорганизмами. Почвенная влага и растворенные в ней вещества медленно просачиваются через мельчайшие поры полимерной пленки. Регулируя толщину пленки и размер пор, можно «программировать» продолжительность действия гранулированных удобрений, поддерживая необходимую для роста растений локальную концентрацию биогенных элементов в корневой зоне в соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур в период вегетации. Другой выход – гидропоника, генетика, селекция.

Содержание ионов аммония в природных водах варьирует в интервале от 10 до 200 мкг/дм3 в пересчете на азот. Основными источниками поступления ионов аммония в водные объекты являются животноводческие фермы, хозяйственно-бытовые сточные воды, поверхностный сток с сельхозугодий в случае использования аммонийных удобрений, а также сточные воды предприятий пищевой, коксохимической, лесохимической и химической промышленности.

В стоках промышленных предприятий содержится до 1 мг/дм3 аммония, в бытовых стоках – 2–7 мг/дм3; с хозяйственно-бытовыми сточными водами в канализационные системы ежесуточно поступает до 10 г аммонийного азота (на одного жителя).

Присутствие аммония в концентрациях порядка 1 мг/дм3 снижает способность гемоглобина рыб связывать кислород. Признаки интоксикации – возбуждение, судороги, рыба мечется по воде и выпрыгивает на поверхность. Механизм токсического действия – возбуждение центральной нервной системы, поражение жаберного эпителия, гемолиз (разрыв) эритроцитов. Токсичность аммония возрастает с повышением рН среды.

Повышенная концентрация ионов аммония может быть использована в качестве индикаторного показателя, отражающего ухудшение санитарного состояния водного объекта, процесса загрязнения поверхностных и подземных вод, в первую очередь, бытовыми и сельскохозяйственными стоками.

Цианиды встречаются в природных водах в форме ионов или в виде слабодиссоциированной и весьма токсичной цианистоводородной кислоты. Кроме того, в воде могут присутствовать комплексные соединения цианидов с металлами. В поверхностные воды цианистые соединения поступают с промышленными сточными водами гальванических цехов, рудообогатительных фабрик, предприятий золотодобывающей промышленности, газогенераторных станций, газовых и коксохимических заводов, предприятий цветной и черной металлургии.

Цианистые соединения чрезвычайно ядовиты. Для водных объектов ПДКв составляет 0,1 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический), ПДКвр – 0,05 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности – токсикологический).

Кроме азотных удобрений в почву необходимо вносить фосфаты. Несмотря на то, что почва содержит значительные запасы фосфора, лишь 10–20 % его находится в доступной для растений форме. Фосфор в почве необходимо постоянно восполнять в виде минеральных и органических удобрений, так как биологического источника, подобного азоту, для фосфора нет.

Фосфор, как и азот, потребляется растениями с разной интенсивностью разными видами и сортами в разные сроки вегетации и в разных экологических условиях. Фосфаты малоподвижны в почвенной среде, поэтому их вносить необходимо непосредственно под корневую систему. Эффективность использования фосфора из минеральных удобрений меньше, чем азота.

Избыток фосфора нетоксичен для живых организмов. Однако при интенсивном использовании фосфорных удобрений происходит обогащение сельскохозяйственной продукции фтором и мышьяком. Дело в том, что в суперфосфате содержится до 1,5 % фтора, являющегося ингибитором ряда ферментов. К тому же вместе с суперфосфатом на каждый гектар пашни в почву вносится 30–300 мг мышьяка.

По мере обработки почвы фосфорными удобрениями происходит так называемая «фосфатация» почв. При этом фосфор находится в фиксированном, недоступном для растений состоянии и лишь малая доля его вовлекается в биохимический круговорот. Около 5% вносимого на поля фосфора выносится в водоемы.

Фосфор – важнейший биогенный элемент, чаще всего лимитирующий развитие продуктивности водоемов. Поэтому поступление избытка соединений фосфора с водосбора в виде минеральных удобрений с поверхностным стоком с полей (с гектара орошаемых земель выносится 0,4–0,6 кг фосфора), со стоками с ферм (0,01–0,05 кг/сут на одно животное), с недоочищенными или неочищенными бытовыми сточными водами (0,003–0,006 кг/сут на одного жителя), а также с некоторыми производственными отходами приводит к резкому неконтролируемому приросту растительной биомассы водного объекта (это особенно характерно для непроточных и малопроточных водоемов). Происходит так называемое изменение трофического статуса водоема, сопровождающееся перестройкой всего водного сообщества и ведущее к преобладанию гнилостных процессов (и, соответственно, возрастанию мутности, солености, концентрации бактерий).

В соответствии с требованиями глобальной системы мониторинга состояния окружающей среды (ГСМОС/GЕМS) в программы обязательных наблюдений за составом природных вод включено определение содержания общего фосфора (растворенного и взвешенного, в виде органических и минеральных соединений).

Наряду с минеральными удобрениями увеличиваются объемы применения органических удобрений (навоз, компост, торф). В почве в условиях большого содержания органических веществ обитает большое число патогенных (болезнетворных) микроорганизмов. При смыве в водоемы они быстро погибают из-за нехватки пищи. При обогащении водной среды органическим веществом пищи может оказаться достаточно для возникновения в водной среде очага болезнетворных организмов (грибков, бактерий и т.д.). Ситуация сейчас поистине тупиковая: нехватка продовольствия вынуждает интенсифицировать сельскохозяйственное производство, при этом возрастает загрязнение природной водной среды, возникает опасность заболеваний от употребления некачественной питьевой воды.

Дискуссия о применении пестицидов в сельском хозяйстве в последние годы становится все более актуальной.

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 и не только.

Широкое применении пестицидов в сельском хозяйстве началось незадолго до второй мировой войны, когда были обнаружены инсектицидные свойства ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан). Этот препарат был впервые синтезирован в 1874 г. немецким химиком Зайндлером. 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.

Из всех химических веществ, которые поступают в организм человека с воздухом, водой, пищей, наиболее опасными считаются пестициды. Стойкие пестициды способны накапливаться в жировой ткани людей и животных, отрицательно воздействуя на нервную и сердечно-сосудистую системы.

Обычно пестициды классифицируют в зависимости от цели их использования. Наиболее часто применяются:

– 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;

– зооциды – для борьбы с грызунами и т.д.

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

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

– фосфорорганические 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. Наиболее выраженными свойствами аккумуляции в организмах обладают хлорорганические пестициды. Для них особенно характерно концентрирование в последующих звеньях пищевых цепей.

Ассортимент пестицидов, применяемых в нашей стране, насчитывает около 400 наименований, тогда как нормы ПДК экспериментально обоснованы и утверждены лишь для 30 препаратов. Это означает, что экологическое, санитарно-гигиеническое нормирование пестицидов, не отвечает темпам химизации сельского хозяйства. Кроме того, этой очень важной проблемой, скоро и заниматься будет не кому. Так как заработная плата ученых, в том числе занимающихся и этой проблемой, мизерная, происходит утеря старых специалистов, молодого пополнения нет и не будет. Отсюда естественная озабоченность о возможных необратимых экологических последствиях. Если вообще задумываться о будущем страны.

Пестициды могут поступать в организм человека при хранении, транспортировке и применении, а также в случае загрязнения воздуха, воды и пищевых продуктов.

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

Накапливаясь в почвах, растениях, животных, пестициды могут вызывать глубокие и необратимые нарушения нормальных циклов биологического круговорота веществ и снижение продуктивности почвенных экосистем. Накопление стойких химических веществ в продуктах питания чаще всего связано с нарушением правил и регламента их применения, с завышением реко-мендованных доз препарата, несоблюдение сроков последней обработки растений перед сбором урожая (время ожидания) и др. Содержание хлорорганических пестицидов в продуктах животного происхождения может быть связано с обработкой ими убойного и молочного скота в целях борьбы с эктопаразитами.

Многократный рост поставок пестицидов в сельское хозяйство в нашей стране, как и многократное увеличение масштабов применения удобрений, совершенно не коррелирует с ростом урожайности.

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.

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 резистентность к используемым пестицидам, заставляя применять все более токсичные препараты, все новые и новые пестициды или увеличивать их концентрации, так как прежние уже не действуют.

Рисунок 26 – Динамика химического загрязнения почв,

в связи с применением пестицидов

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

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

В свете этого необходимы переход к поликультуре и щадящей почвообработке с оставлением на поле всех органических остатков, соблюдение принципов экологического соответствия (точный подбор возделываемых культур и сортов), разработка экологических 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.

«Недостаток знаний в области биологии выращиваемых растений и особенностей среды их обитания на каждом конкретном поле невозможно компенсировать избытком пестицидов, удобрений или мелиораций» – академик Прянишников.

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

До 80 % пестицидов адсорбируется почвенным гумусом, вследствие чего время жизни их в почвенном покрове значительно возрастает. В адсорбированном состоянии большинство гербицидов практически не подвергаются биоразложению. Адсорбционные свойства почвы зависят от природы глинистых минералов и от содержания почвенного гумуса.

Повышение сорбционной емкости почвенных пород по отношению к пестицидам за счет гумифицирования глинистого слоя почвы позволяет сдерживать миграцию пестицидов и продуктов их трансформации в водоемы. Тем не менее, проникновение пестицидов в грунтовые воды происходит вместе с нисходящим потоком воды. Через несколько лет применения пестицидов они обнаруживаются в воде колодцев глубиной более 50 м.

На рисунке 27 приведена общая схема циркуляции пестицидов в окружающей среде, разработанная Н.Н. Мельниковым и его соавторами.

Пестициды, обладая определенной устойчивостью, не только накапливаются в почве, воде, продуктах питания, но и участвуют в круговороте веществ.

Рисунок 27 – Циркуляция химических продуктов в окружающей среде

<< | >>
Источник: Стрельников В.В., Мельченко А.И.. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ Учебник. 2012

Еще по теме 2.2.3 Дефолианты:

  1. 5.1 ПРИРОДНЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
  2. Как стать хорошим репортером
  3. VI. 2.3. Геоэкологические особенности бессточных областей мира
  4. ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ, УПОТРЕБЛЯЕМЫЕ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ЭКОЛОГИИ
  5. Перестроечный фольклор
  6. Глава I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  7. Условия развития хозяйства Географическое положение
  8. Промышленный комплекс
  9. Система основных понятий
  10. Регионы биосферы и исследованные биогеохимические провинции СССР, входящие в состав некоторых регионов биосферы
  11. Атомная энергия, атомная бомба и атомная зима
  12. Техногенные аварии и катастрофы
  13. СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
  14. 2.6 Контроль воздействия ксенобиотиков