ВЛИЯНИЕ СОЗ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Введение

Хотя основная наша задача — показать, как влияют СОЗ на здоровье людей, но для общей характеристики этих веществ совершенно необходимо рассказать об одном из их основных предназначений — защите растений и животных от паразитов. Именно для этого все СОЗ (кроме диоксинов, фуранов и ПХБ) и были изобретены и широко внедрены в практику. В этом разделе, подготовленном М. Авдеевым (Челябинский государственный агро-инженерный университет), Е. Басарыгиной (Челябинский государственный агро-инженерный университет), Я.Жаковым (Челябинская государственная медицинская академия), Г. Лещенко (Челябинский государственный агро-инженерный университет), Г. Тютиной (Муниципальное управление культуры Челябинска), О. Цитцер (Министерство природных ресурсов РФ), О. Цигулевой (НПО «МАМА-86-Харьков»), рассматриваются только "пестицидная" грань СОЗ.

Пестициды

Пестицид – химическое вещество, используемое для борьбы с вредными организмами, повреждающими растения, вызывающими порчу сельскохозяйственной продукции, материалов, изделий, а также для борьбы с паразитами и переносчиками заболеваний человека и животных.

К пестицидам относятся вещества, используемые для:

• развития и роста растений (ауксины, гиббериллины);

• уничтожения растений на корню (десиканты);

• удаления листьев (дефолианты);

• удаления цветов и завязей (дефлоранты);

• привлечения насекомых (аттрактанты);

• отпугивания насекомых (репелленты) и т.д.

Первые указания на использование пестицидов относятся ко временам Александра Македонского, когда применяли порошок далматской ромашки для уничтожения паразитов (VI век до н. э.). Сначала пестициды представляли собой вещества растительного происхождения. Неорганические вещества (соли меди, мышьяка) начали использовать с XVIII века. Новый этап в создании и практическом применении пестицидов связан с успехами химии и других фундаментальных наук. Особенно бурное развитие химии пестицидов отмечено в ХХ веке.

Первое поколение пестицидов появилось во время Первой мировой войной, и химические соединения, составляющие основу этих препаратов, являлись сильнейшими токсикантами для всего живого, например, соединения мышьяка и ртути. Возникновение второго поколения пестицидов косвенно связано со Второй мировой войной.

Общий спад экономики, массовые переселения, бытовая неустроенность, эпидемии способствовали внедрению самой стойкой группы пестицидов – хлорорганических (ДДТ и др.), а также фосфороорганических (октаметил, тиофос, меркаптофос), многие из которых сродни боевым отравляющим веществам, таким как зарин и зоман. Появлению третьего поколения пестицидов, прежде всего синтетических пиретроидов, способствовала тревожная информация об отрицательных последствиях применения пестицидов второго поколения.

Основные отличительные особенности этих новых препаратов – способность к быстрому разрушению в окружающей среде, при сохранении еще большей токсичности, что позволяет уменьшить нормы расходов препарата. Благодаря этому, уменьшается содержание остатков пестицидов в сельскохозяйственной продукции, но увеличивается вероятность несчастных случаев при их применении (согласно отчету ВОЗ за 1998 г. – до миллиона несчастных случаев ежегодно). К пестицидам третьего поколения относятся широко используемые препараты сумицидин, амбуш, цимбуш, децис.

Количество зарегистрированных ныне пестицидов превысило 1500 наименований. Пестициды применяются в различных формах: растворы, суспензии, аэрозоли, пары, порошки и т.д.

Область применения некоторых пестицидов

На создание пестицида от этапа его синтеза до выпуска на рынок в 70-х годах затрачивалось 6 млн. долларов. Для разработки современного пестицида приходится синтезировать около 20 000 тысяч соединений, на что уходит около 20 лет, и при этом денежные затраты составляют 35-50 млн. долларов.

Есть ли польза от использования пестицидов?

Опыт государств с развитым сельским хозяйством свидетельствует о том, что интенсификация сельскохозяйственного производства неизбежно влечет повышение потерь от вредителей, возбудителей болезней и сорной растительности.

По подсчетам специалистов, ежегодно от трети до половины мировых запасов продовольствия пожирают или повреждают насекомые, плесневые грибки, грызуны, птицы и другие вредители, которые уничтожают урожай и в поле и при его сборе, погрузке, транспортировке и хранении. В случае успешной борьбы с насекомыми и болезнями, которые поражают зерновые культуры, ежегодная прибавка урожая составила бы около 200 млн. тонн зерна, что хватило бы для пропитания 1 млрд. человек. В современном мировом земледелии потенциальные потери урожая от вредных организмов для отдельных сельскохозяйственных культур колеблются от 23,9 до 46,4%.

Потери урожая сельскохозяйственных культур (%) в мировом земледелии

Потенциальные потери урожая сельскохозяйственных культур в Российской Федерации с учетом фитосанитарного состояния посевов и ущерба от вредных организмов оцениваются по отдельным культурам от 22,5 до 34,2%.

Потенциальные потери урожая сельскохозяйственных культур (в физическом весе) в Российской Федерации, 1956-1990 гг.

Экологические аспекты применения пестицидов оцениваются неоднозначно. Сторонники их использования утверждают, что при правильном применении пестициды не должны повреждать биосферу. Их оппоненты убеждены в обратном. Если пестицид получен в ходе хлорорганического синтеза, то он содержит в себе диоксины, пусть даже в крайне малых количествах. Единственное, о чем можно сказать с уверенностью, так это о наличии прямой связи между интенсивностью использования пестицидов и урожайностью основных культур, что, в принципе, и является целью их применения.

Урожайность основных сельскохозяйственных культур и расход пестицидов

Об эффективности применения пестицидов можно судить хотя бы по таким примерам: при получении урожая пшеницы 50 ц/га затраты на пестициды составляют 30-35% от общих затрат. Применение защитных мероприятий с использованием пестицидов в Московской области, например, обусловливает прибавку урожая в 6 ц/га и более.

Следует указать, что в США только гербицидами обрабатывается 80-90% посевных площадей. Интересно распределение в этой стране общего объема применения пестицидов по культурам: плодовые и овощные – 21%, рис – 13%, кукуруза – 12%, хлопчатник – 11%, соя – 10%, пшеница – 10%, сахарная свекла – 4%, другие культуры – 19%. По современным технологиям выращивания пестициды расходуются в следующих пропорциях: хлопчатник – 1 (то есть обрабатывается полностью); садовые – 0,97; рис – 0,55; картофель и овощи – 0,50; пшеница – 0.31.

Подсчитано, что если в США прекратить применение пестицидов, то для сохранения урожая на современном уровне потребуется дополнительно распахать 52 млн. га и стоимость продукции растениеводства возрастет на 50 – 70%.

Специфические условия защищенного грунта (повышенные температура и влажность, практически бессменная культура овощных растений) способствуют накоплению и массовому развитию многих вредителей и болезней. Без организации систематической борьбы с ними недобор урожая достигнет 50% и более, поэтому здесь широко используют различные пестициды. Но вредные насекомые и клещи, обитающие в теплицах, а также возбудители болезней быстро приобретают устойчивость к ядам, что вызывает необходимость увеличения кратности обработок и повышения норм расхода препаратов, а также их регулярной замены.

Экотоксикологическая классификация пестицидов

Экотоксикологическое классифицирование предполагает оценку всего ассортимента препаратов, используемых в конкретной природно-географической зоне, по токсиколого-гигиеническим и эколого-агрохимическим критериям или баллам опасности.

Экотоксикологическая классификация пестицидов, рекомендованных для использования в растениеводстве

Примечание: использование соединений, взятых в круглые скобки, резко ограничено, а в квадратные скобки - полностью запрещено, начиная с 1978 года.

Гигиенические нормативы для пестицидов

При проведении контроля качества основными критериями оценки уровней пестицидов являются нормативы их допустимого содержания в обследуемых объектах. Для примера, ниже в таблице приведены нормативы для картофеля.

Максимально допустимые уровни (МДУ) содержания пестицидов в картофеле

Не допускается содержание в картофеле следующих пестицидов: арезин ацетохлор, афуган, гептахлор, гетерофос, дактал, 2,4-Д, 2,4-ДМ, диурон, каптан, пиримор, фталофос, фталан, метилмеркаптофос, дихлорфенол, эвисект и др.

Гигиенические нормативы для хлорсодержащих пестицидов (ПДК).

Почва является основным приемником и аккумулятором пестицидов, которые накапливаются в ней в результате адсорбции их молекул почвенными коллоидами. Чем выше доза внесения и устойчивее токсикант, тем длительнее он сохраняется и тем опаснее его действие. Так, в Канаде и США были отмечены токсичные концентрации гербицидов в сахарной свекле, выращиваемой после обработанной ими кукурузы. Одновременно в почве протекают и процессы разложения молекул пестицидов, характер и скорость которых зависит от химической природы препаратов, а также от водно-физических характеристик и химического состава почвы.

В зависимости от способности сопротивляться процессам разложения пестициды подразделяют на:

• слабостойкие - сохраняются в окружающей среде 1-12 недель;

• среднестойкие - сохраняются в окружающей среде 1-18 месяцев;

• очень стойкие – сохраняются два года и более.

Под устойчивостью пестицида понимают его способность определенное время сохраняться в почвах. Устойчивость измеряют периодом полураспада, то есть временем, необходимым для разрушения 50% внесенного в почву пестицида.

Период полураспада хлорорганических инсектицидов в почве

Негативное влияние пестицидов на окружающую среду

Сейчас уже невозможно найти участок на земной поверхности (включая заповедники), совершенно свободный от остатков пестицидных соединений. Так называемое фоновое содержание пестицидов в почве обычно составляет несколько долей на миллиард. Принято считать, что пестицид в таких концентрациях (за небольшим исключением) отрицательного действия на почву не оказывает. Однако пестициды обладают способностью увеличивать свои концентрации по трофическим цепям. Можно привести классический пример роста концентрации ДДТ: вода озера Мичиган (0,001 мг/л), жир рыб (3,5 мг/кг), жир чаек (100 мг/кг), жир человека 3-1131 мг/кг.

Остатки наиболее стойких пестицидов и их метаболитов чаще обнаруживаются в продуктах животноводства по сравнению с продукцией растениеводства.

Для полной оценки отрицательного действия пестицидов необходимо рассматривать все аспекты их влияния на окружающую среду и ее обитателей:

• снижение почвенного плодородия за счет угнетения почвенной микрофлоры и нарушения почвенно-экологического баланса;

• ухудшение качества продукции сельского хозяйства (изменение ее биохимического состава, питательной ценности, загрязнение ее остатками пестицидов и др.);

• ухудшение качества контактирующих с почвой сред, таких как воздух, поверхностные и грунтовые воды;

• ухудшение самоочищающей способности почв по отношению как к природным, так и к чужеродным живым организмам;

• уменьшение полезной биомассы почвенных экосистем и т.д.

Загрязнение воздушной среды пестицидами может быть причиной вспышек ятрогенных (ятрос — врач) болезней растений. Ятрогенными называют инфекционные болезни растений, вызванные применением пестицидов (даже в тех случаях, когда соблюдаются дозы и сроки обработки полей, садов и огородов). Примером ятрогенной болезни может служить мучнистая роса винограда – грибковое заболевание, возникающее после опрыскивания виноградных плантаций цинебом. Ятрогенные болезни, как и другие «болезни цивилизации» возделываемых растений, регистрируются все чаще.

Пестициды могут стать причиной нарушения обмена веществ, расстройств деятельности внутренних органов, интоксикации организма животных.

Остатки пестицидов, содержащихся в окружающей среде, окисляются, гидролизуются и подвергаются каталитическому действию различных ферментов, что приводит к их распаду. Химические и биоактивные свойства пестицидов, попавших в природную среду, делают неизбежным их включение в процессы биоаккумуляции и биотрансформации. Изрядная часть попавших в природную среду пестицидов рано или поздно подвергается разложению либо в организмах растений, животных или в микроорганизмах, либо под действием физико-химических процессов. Причем разложение может сопровождаться как детоксикацией пестицидов – потерей исходным веществом токсических свойств, так и токсикацией – образованием более ядовитых веществ. При этом результаты токсикации предсказать практически невозможно, так как в этом процессе могут участвовать два и более пестицидов. Это очень похоже на "бинарное" химическое оружие, когда два, относительно безвредных химических вещества, при соединении образуют сильно действующее боевое отравляющее вещество.

Большое влияние на характер действия пестицидов на живую природу оказывают не только температура, влажность, освещенность и другие абиотические факторы, но и физиологическое состояние организмов, подвергшихся воздействию. Известно, что токсическое воздействие некоторых гербицидов увеличивается вдвое при кратковременном (в пределах суток) повышении температуры воды в водоеме на несколько градусов.

Спектр оказываемого вредного влияния пестицидов, особенно хлорорганических, для здоровья человека очень широк: от острого отравления до мутагенной его активности. Пестициды — одна из причин вымирания видов. Являясь фактором отбора, они обладают способностью повреждать генетический аппарат клетки и вызывать мутации. Даже небольшие эволюционные сдвиги приводят, в конце концов, к изменению в генетической системе организма, а затем и к изменению поведения, что может повлиять на дальнейший ход эволюции. Известно, что ДДТ нарушает численность популяций некоторых микроорганизмов, а это может приводить к изменениям видового разнообразия сообществ и разрывам пищевых цепей.

Загрязнение окружающей среды в южных регионах России

Длительное применение хлорорганических соединений привело к значительному загрязнению окружающей среды и продуктов питания в южных регионах России. В Краснодарском крае остаточные количества хлорорганических пестицидов обнаружены в пищевых рационах семей и рационах детских дошкольных учреждений. ДДТ и его метаболиты найдены в 6-17% образцах пищевых рационов. В грудном молоке женщин, проживающих в сельскохозяйственных районах этого региона, также обнаружены ДДТ и его метаболиты. Концентрация остаточных количеств хлорорганических пестицидов в грудном молоке колебалась от 0,001 до 0,067 мг/л.

Содержание ДДТ в природных объектах и фауне

Пестициды представляют собой мощный, постоянно действующий экологический фактор. При обработке насаждений и посевов лишь 0,1-1% вносимых пестицидов достигает мест, куда их направляют, тогда как оставшиеся 99,9-99% попадают в почву, атмосферу, водоемы и, в конечном итоге, в продукцию сельского хозяйства.

Только экономический ущерб от уничтожения насекомых-опылителей достигает 30-40% от получаемой прибыли. Рыбное хозяйство Азовского бассейна с 1952 по 1975 годы в результате отравления водоемов понесло убытки более чем на 2 млрд. руб. Как показывают результаты мониторинга вод рыбохозяйственного значения, в водных системах постоянно обнаруживаются остаточные количества пестицидов.

Например, в дельте реки Дон находят хлорорганические препараты (метаболиты и изомеры ДДТ, ГХЦГ, дилдрин, алдрин, келтан); фосфороорганические (фозалон, карбофос, дурсбан и т.д.); препараты других классов (титл, топаз, трефлан, байлетон, децис, скор, дуал и др.) - всего более 100 соединений. Многочисленными исследованиями установлено, что перечисленные соединения являются высокотоксичными для обитателей водоемов, многие из них чрезвычайно стабильны, обладают способностью накапливаться в компонентах экосистем (в максимальном количестве – в рыбе) и вызывать негативные отдаленные последствия. Включаясь в трофическую цепь, пестициды попадают в организм человека.

Устойчивость к пестицидам

Еще одна негативная сторона применения пестицидов – появление устойчивых ко многим из препаратов и целым группам пестицидов насекомых-вредителей, грызунов, микроорганизмов, сорных и вредоносных растений. Количество таких устойчивых видов продолжает нарастать. На конец XX века на территории бывшего СССР оно достигало 150 видов. К примеру, в 1965 году в Японии приходилось контролировать на овощных культурах 473 устойчивых к пестицидам вида, а в 1980 году – уже 725. Свыше десятка видов насекомых (тараканы, мухи, колорадский жук, капустная моль и др.) на сегодняшний день устойчивы ко всем применяемым ныне классам пестицидов.

Пестициды — СОЗ

Мировое использование пестицидов за последние 50 лет увеличилось в 26 раз, но к настоящему времени это увеличение замедлилось (следует заметить, что не все пестициды относятся к СОЗ). Начиная с 70-х годов, все большее количество стран ограничивает использование определенных пестицидов, принимая во внимание их воздействие на здоровье и окружающую среду.

В 1993 году токсикологи идентифицировали 45 пестицидов и промышленных химикатов, которые вызывают эндокринные нарушения или подозреваются в этом. К 1998 году этот список увеличился еще на 15 соединений, дойдя до 60, включая все вещества из «грязной дюжины». К 2000 году, по данным немецкого федерального Агентства окружающей среды, идентифицировано более 250 таких соединений, и этот список продолжает увеличиваться.

Общество поступило бы правильно, если бы воспользовалось советом некоторых специалистов, когда они еще в 60-е годы предупреждали об опасности, которая надвигалась вследствие бесконтрольного увеличения использования пестицидов.

Использование и производство пестицидов — СОЗ в мире

Центр "Эко-Согласие" 2003 год