Пестицидные загрязнения

Содержание

Введение

Пестициды. Общие сведения

Классификация пестицидов

Применение пестицидов

Поведение пестицидов в почве

Пестициды как загрязняющий фактор

Разложение пестицидов

Выявление загрязнения почв

Последствия применения пестицидов

Защита почв от загрязнения

Заключение

Список литературы

 

Введение

Мы привыкли так часто  употреблять фразы типа "Земля - наше главное богатство" или "Земля - наша мать кормилица", что порой  и не задумываемся об их истинном значении.

А ведь плодородные земли, подаренные человеку, - это действительно  сокровище, не менее, а даже более  ценное, чем угольные пласты, нефтяные залежи, золотые жилы.

Поэтому защита и сохранение среды, в которой мы живет - это  задача номер один человечества.

На сегодняшний день в  мире существует много экологических  проблем, начиная от исчезновения некоторых  видов растений и животных, заканчивая угрозой вырождения человеческой расы.

На данный момент в мире существует много теорий, в которых  большое внимание уделяется нахождению наиболее рациональных путей их решения.

Но, к сожалению, на бумаге все оказывается значительно  проще, чем в жизни.

Во многих странах проблема экологии стоит на первом месте, но, увы, не в нашей стране, по крайней  мере, раньше.

Но сейчас ей начинают уделять  все больше внимания, принимаются  новые экстренные меры.

 

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.

Классификация пестицидов

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 

растительности

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  легко гидролизуемых 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 таблтцы 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.

Таблица 1.

Распад некоторых пестицидов в почве

Пестицид	Период полураспада, месяцы
	при 15 ºС	при 30 ºС
Аметрин	6,0	4,5
Амитрол	1,5	1,0
Атразин	6,0	2,0
Вромацил	7,0	4,5
2,4-Д (кислота)	-	0,1
Диурон	7,0	5,5
ИФК	0,4	0,2
Монурон	5,0	4,1
2,3,6-ТБК	-	8,0
Теноран	3,0	1,0
Тербацил	7,5	5,0
Фенурон	4,5	2,2
Хлор-ИФК	3,0	1,5

 

Различные штамы микроорганизмов  разрушают пестициды с различной  скоростью. Большое значение имеет  также аэрация почвы. Некоторые  вещества, например ДДТ, в анаэробных условиях разрушаются быстрее, чем  в аэробных, что связано с различным  механизмом разрушения. Если в обычных  условиях первой стадией разрушения ДДТ является образование 1,1-дихлор-2,2-бис (4-хлорфенил) этилена, то в анаэрооных условиях происходит восстановление ДДТ  до ДДД, разрушение которого протекает  значительно быстрее.

Для правильного понимания  поведения того или иного пестицида  в почве необходимо изучение его  метаболизма под влиянием почвенных  микроорганизмов в различных  условиях, причем даже гомологи одного и того же класса химических соединений часто в почве ведут себя различно, не только по персистентности, но и  по направлениям разложения в разных условиях. Особенно сильно отличается поведение метальных гомологов  различных классов органических соединений. Так, метиловые эфиры  кислот фосфора являются сильными метилирующими  средствами и в связи с этим легко отщепляют О—СН₃-группы, превращаясь в мало токсичные для позвоночных и других животных кислые эфиры. Метильная группа ароматических соединений легко окисляется до карбоксильной, что также приводит к снижению токсичности соединения, хотя в некоторых случаях окисление метильной группы ароматических соединений приводит к более токсичным соединениям. Важное значение имеет и окисление метильной группы, связанной с азотом. В этом случае в результате окисления происходит деметилирование, приводящее в большинстве случаев к менее токсичным продуктам, которые далее распадаются с выделением аммиака или азота.

По скорости разложения в  почве пестициды предложено разделить  на следующие шесть групп.

1) Препараты с продолжительностью  действия более 18 месяцев (большинство  хлорорганических пестицидов).

2) Препараты с продолжительностью  действия около 18 месяцев (некоторые  производные мочевины, пиклорам, симазин  и другие триазины).

3) Пестициды с продолжительностью  сохранения в почве до 12 месяцев  (производные бензойной кислоты,  амиды кислот).

4) Препараты с продолжительностью  сохранения в почве до 6 месяцев  (нитроанилины, акрилоксиалканкарбоновые  кислоты и другие).

5) Пестициды с продолжительностью  сохранения в почве более 3 месяцев (производные карбаминовой  кислоты, алифатические карбоновые  кислоты и другие).

6) Пестициды с продолжительностью  сохранения в почве менее 3 месяцев (органические соединения  фосфора и другие).