Пестициды в водной среде

При опылении с самолета пруда площадью около 50 га эмульсией ДДТ из расчета 2,24 кг/га у речных рыб (около 20 видов) отмечалось у одних слабое, у других сильное поражение, причем наибольшая гибель наблюдалась в первые 48 часов. Большой процент гибели был среди рыб рода Lepomis (79-97%). В опыте при применении ДДТ на соляровом масле из расчета 1,12 кг/га большая часть ДДТ (280 г/га) осталась на поверхности воды. В результате погибло около половины рыб пруда.

Отмечено высокое токсическое действие на водные организмы ДДТ в форме масляной эмульсии. При применении ДДТ в виде аэрозоля в метилированном нафталине из расчета 113 г/га не был получен ожидаемый результат. При опылении водоёмов дустом ДДТ с целью образования устойчивой пленки яда на поверхности водоёма применяли от 2,5 до 24 кг 10-12%-ного ДДТ и гексахлорана на 1 га водной поверхности. Результаты гидрохимических анализов воды показали, что опыление водоемов указанными дозами инсектицидов не вызывало заметных сдвигов в таких показателях, как активная реакция воды, содержание в ней кислорода и свободной углекислоты, нитратов, нитритов и аммиака, окисляемость воды и ее солевой состав. Прямого отрицательного действия на зоопланктон ДДТ  и гексахлорана в указанных дозировках не наблюдалось. Лишь применение гексахлорана в дозе 24 кг/га вызывало уменьшение количества зоопланктона. Гибели донной фауны (олигохет, пиявок, моллюсков, личинок тендипедид) также не наблюдалось.

Пороговой концентрацией ДДТ в  воде по запахуявляется 2 мг/л. Эта концентрация не влияет на динамику БПК, кислородный режим и не вызывает изменений активной реакции воды.

Чрезвычайно чувствительны к ДДТ  дафнии, насекомые и их личинки. ДДТ  действует на этих животных, как  нервный яд, вследствие чего нарушается механизм движения, наблюдаются судороги, нарушение равновесия и параличи. Концентрация ДДТ 1 мг/л убивает дафний менее чем за 32 часа. Токсической концентрацией ДДТ для дафний считают 0,1 мг/л при экспозиции 24 часа. В опытах установлено, что концентрация ДДТ 0,001 мг/л смертельна для большей части дафний в период от 16-17 часов до нескольких дней; для большинства водной флоры концентрация 0,01 мг/л смертельна через 2-7 дней.

Вследствие высокой чувствительности к ДДТ водной флоры последняя (моллюски, ракообразные) применяется в качестве чувствительных тестобъектов для выявления инсектицидов. При отравлении ДДТ у дафний сначала наблюдаются вращательные движения, позднее—адинамическая фаза, затем стремительное вращательное движение. Погибают они с постепенным прекращением движения. Отравление рыб контактными инсектицидами (ДДТ, ГХЦГ и др.) можно установить с помощью тестов с мухами. Для этого у отравленных рыб отпрепаровывают мозг, печень, селезенку и половые продукты, растирают с небольшим количеством сахара и скармливают комнатным мухам. Отравление ДДТ подтверждается, если все комнатные мухи погибают с типичными признаками судорог и параличей. Менее чувствительны к ДДТ циклопы: концентрация 0,1 мг/л безвредна для них и концентрация 1 мг/л смертельна для них через 3 дня. Ракообразные погибают при концентрации ДДТ 0,001-0,002 мг/л через несколько дней; концентрация 0,01 мг/л летальна для всех животных через 1-3 дня.

Американские рачки погибают при  концентрации 1,0-0,2 мг/л через 1-2 дня  и при 0,1 мг/л—через 5 дней. Личинки насекомых, против которых обрабатывают водоем ДДТ из расчета 112 г/га, оказались более чувствительны к инсектициду, чем рыбы. Так, концентрация ДДТ на ацетоне 0,00008 мг/л убивает более чем 95% личинок комаров. Яйца комаров, наоборот, к ДДТ устойчивы. Личинки хирономид гибнут при концентрации 0,01-0,004 мг/л, личинки поденок при 0,01-0,002 мг/л—через 20 часов и при 0,001 мг/л—через 30 часов; водяные клопы погибают при 0,002 мг/л через 1-3 дня. Высшие водные растения (элодея и др.), зелёные и сине-зеленые водоросли ДДТ не повреждаются.

Аналоги ДДТ (ДДД или ТДЕ, пертан, DFDF, метоксихлор и некоторые галогеновые соединения дифенилэтана) представляют собой кристаллические вещества, почти нерастворимые в воде, но растворяющиеся в минеральных маслах, спирте, ацетоне и др. Хотя аналоги ДДТ и заменяют его, но не могут с ним конкурировать по экономическим показателям.

ДДД (дихлордифенилдихлорэтилен) менее  токсичен, чем ДДТ. Опыление этим веществом  водоёмов из расчета 28 и 56 г/га практически  не вызывало гибели рыб на глубине 1 м. Применение ДДД в количестве 112 г/га вызывало гибель рыб после 14 обработок.

DFDF (дифтордифенилтрихлорэтан)по токсичности равен ДДТ. Клиника отравления рыб аналогична. Для водной фауны он менее токсичен, чем ДДТ. Повреждающей концентрацией DFDF при 3-дневной экспозиции для золотых рыбок является 0,2 мг/л и для гамбузий—0,035 мг/л. Личинки комара погибают при концентрации 0,0012 мг/л инсектицида. Метоксихлор (диметоксидифенилтрихлорэтилен, хлорэтилен) по токсичности близок к ДДТ.

 

 

 

 

Таблица 2

Токсичность некоторых инсектицидов для гидробионтов

 при 3-дневной экспозиции (мг/л)

 

Инсектицид	100%-ная смертность
	Золотые рыбки	гамбузия	Личинки комара
ДFДF ДДТ ДBrДF ДJДF	0,9 0,07 0,06 0,18	0,17 0,0125 0,01 0,025	0,002 0,0008 0,002 0,0035

 

 Гексахлорциклогексан (гексахлоран, ГХЦГ, С₆Н₆Сl₆). Технический гексахлорциклогексан—это смесь стереоизомеров, называемых гексахлораном. Яд контактного и системного действия. Имеет девять различных изомеров. Наиболее токсичен гамма-изомер: в техническом ГХЦГ содержится его около 12-25%. Гексахлоран применяют в виде 12%-ного дуста, 25%-ного порошка на фосфатной муке, 20%-ной минеральномасляной эмульсии. Используют его в лесной промышленности для предохранения древесины от поражения насекомыми и в качестве антисептической добавки к ней.

Гамма- изомер ГХЦГ токсичнее гексахлорана в 4-10 раз.

Кумулятивные свойства гексахлорана резко выражены: поступив в организм,  он длительное время задерживается  в жировой ткани. На рыб ГХЦГ действует, как нервный яд: рыбы вначале возбуждены, дыхательный ритм ускорен, они стремятся выпрыгнуть из воды, затем наблюдаются судороги, потеря равновесия, несогласованность работы плавников, опрокидывание на бок, сильные судороги, повышенная реакция на раздражение, снижение дыхательного ритма и через некоторое время паралич дыхания. Симптомы отравления в общем сходны с отравлением от ДДТ, однако гексахлоран для гидробионтов менее токсичен, чем ДДТ. Обратимость отравления рыб возможна при переносе рыб в свежую воду из состояния опрокидывания. Отмечено отравление рыб при поедании отравленных кормовых организмов.

Для золотых рыбок гамма-изомер токсичен в концентрации 1 мг/л, для  радужной форели—в концентрации 0,05 мг/л, для рыб рода Lepomis—в концентрации 0,054 мг/л. концентрация 0,5-0,75 мг/л гамма-изомера токсична для молоди карпов через 2,5 часа и 0,33 мг/л карпы переносят без вреда 4 дня. Витальные и летальные концентрации отличаются для разных видов и возрастных групп рыб. Так, икра плотвы выдерживает концентрацию гексахлорана до 2,5 мг/л, в то время как пределы витальных концентраций для взрослых форм—около 0,01 мг/л ГХЦГ. Гидроизоляционная замазка на основе петролатума с добавлением гексахлорана, применяемая для предохранения древесины от гниения, по-видимому, в какой-то степени связывает ядовитые свойства гексахлорана. Растворы замазки петролатума с добавкой гексахлорана в концентрации 5 мг/л не влияли заметно на исследуемые водные организмы. Экспериментальные исследования на трёх поколениях дафний показали, что гексахлоран в неокисленном петролатуме значительно токсичнее, чем в окисленном.

Простейшие, пиявки, улитки к гексахлорану сравнительно устойчивы: они переносят  концентрацию 0,1-0,5 мг/л без вреда. Токсическая граница гамма-изомера  гексахлорана для водяных осликов  лежит ниже 0,025 мг/л, для ракообразных- 0,05 мг/л.

Токсическая граница для американских рачков – 1 мг/л и для хирономид—0,1 мг/л. Дафнии к гексахлорану чрезвычайно  чувствительны.  При отравлении у  них наблюдаются типичные вращательные движения, позднее наступает адинамическая  фаза, затем стремительное кругообразное движение. Для большинства планктонных форм токсическая граница гамма-изомера гексахлорана находится около 30 мг/л.

ГХЦГ проявляет токсическое  действие на гидробионтов быстрее, чем  полихлорпинен. Личинки и мальки плотвы оказались очень чувствительными к ГХЦГ. С возрастом резистентность их к гексахлорану изменяется, что видно из таблицы 3.

Таблица 3

Резистентность плотвы к ГХЦГ

 

Возраст (дней)	Концентрация ГХЦГ (мг/л)	Продолжительность жизни (дней)
Только выклюнулись То же 10 26-33	0,02-0,12   0,8-2,0 0,02 больше 0,08	Как и в контроле (некоторые особи 2-3 дня) 2-3 7 1

Сеголетки сёмги живут более  или менее длительное время лишь в растворах, содержащих 0,02 мг/л гексахлорана; при больших концентрациях—несколько  часов. Сублетальной концентрацией гексахлорана авторы считают 0,02 мг/л. Известны случаи массового отравления молоди радужной форели гексахлораном в результате сброса раствора гексахлорана, примененного для купки овец, в реку.

Из водных позвоночных наиболее устойчивы к гексахлорану моллюски, олигохеты и хирономиды. Летальная концентрация для них—2 мг/л. Чувствительными являются водные ослики и личинки некоторых стрекоз. Летальная концентрация для них 0,08-0,2 мг/л.

Гексахлоран в концентрациях 0,02-0,4 мг/л действует возбуждающе на сеголеток семги, в результате чего ими повышается потребление кислорода. Аналогичное явление наблюдается у мальков плотвы при концентрациях 0,5-2 мг/л. Концентрации от 0,5 до 4 мг/л летальны для семги в период её эмбрионального развития. Гексахлоран патогенно влияет на кровеносную систему, кроветворные органы и кровь.

 Токсафен (полихлоркамфен, С₁₀Н₁₀Сl₈—инсектицид контактного и системного действия. Значительно токсичнее, чем ДДТ. Для различных видов речных рыб летальной концентрацией является 0,05 мг/л. Молодь форели погибает даже в концентрации токсафена 0,0055 мг/л. Золотые рыбки при концентрации 0,025 мг/л погибают через 10 дней. При обработке прудов из расчета 140 г/га (0,02 мг/л) он летален для всех видов рыб, лишь золотые рыбки остаются живыми. Токсафен в количестве 56 г/га при 4-кратной обработке вызывает гибель единичных рыб и при 3-кратной обработке из расчета 112 г/га—всех рыб водоема.

Летальной концентрацией токсафена  в длительных опытах для годовиков  рыб является: для карасей—0,05-0,025 мг/л; для карпа- 0,025; для линей- 0,01; для плотвы- 0,005 мг/л. Для окуней (14см длины) Сl₅₀ (за 24 часа) токсафена составляет 0,16 мг/л и для плотвы (16 см длины)- 0,26 мг/л.

 Хлордан (С₁₀Н₆Сl₈). Менее токсичен, чем ДДТ, однако токсичнее ГХЦГ. Чувствительные рыбы гибнут при концентрации хлордана 0,18 мг/л. очень чувствителен к препарату серебряный карась: летальной концентрацией для него является 0,082 мг/л через 96 часов. Концентрация 0,5 мг/л высокотоксична для большинства прудовых рыб.

 Алдрин. Концентрация 0,01 мг/л вызывает гибель 10% золотых рыбок через 10 дней; 0,02 мг/л- 50% и 0,032 мг/л-80%. Радужная форель погибает при концентрации 0,05 мг/л через 24 часа. Концентрация инсектицида 0,01 мг/л смертельна для отдельных рыб вида Cattung; при 0,018 мг/л гибнет до 50 % этих рыб.

 Полихлорпинен (ПХП, С₁₀Н₁₁Сl₇). Препарат плохо растворяется в воде, хорошо—в органических растворителях. Промышленностью изготовляется в виде 65%-ного концентрата, содержащего 65% действующего вещества, 20% веретенного или трансформаторного масла и 15% вспомогательных веществ—ОП-7 или ОП-10. применяют преимущественно для борьбы со свекловичным долгоносиком и колорадским жуком, а в рыбоводстве—в качестве ихтиоцида для уничтожения сорных рыб.

Пестициды (гексахлоран и полихлорпинен) находят также применение в лесной промышленности для предохранения древесины от поражения насекомыми и в качестве антисептической добавки к гидроизоляционным замазкам. Поступая в воду со сплавной древесиной, эти вещества могут отрицательно воздействовать на водоёмы и населяющую их фауну. Кумулятивные свойства полихлорпинена выражены слабее, чем у ДДТ, гексахлорана и препаратов диенового синтеза. Выявлена высокая токсичность полихлорпинена для рыб и водных беспозвоночных (табл.4)

Таблица 4

Токсичность полихлорпинена для рыб (по Бурмакину)

 

Вид рыб	Вес (г)	Температура воды	Токсический эффект (мг/л)	Летальный эффект (мг/л)
Карп Окунь Ёрш Щука Плотва Пелядь Налим Линь	0,1-1,0 2,0-24,0 1,0-27,0 6,0-60,0 2,0-71,0 6,0-37,0 112-195,0 -	16-18 5-11 6-10 5-6 6-13 6-13 5-6 -	0,05 и ниже 0,01 0,01 0,05 0,01 0,01 - 0,1 и ниже	0,2 и выше часто 0,05 0,1-0,2 0,2 0,1-0,2 0,5 0,1 1,0

При концентрации 0,15 мг/л ПХП и  выше наиболее чувствительные рыбы гибнут через несколько часов. Для полного  уничтожения рыб при высокой температуре воды достаточно 0,05 мг/л ПХП. Концентрация ПХП 0,01 мг/л не действует летально. Чувствительность молоди рыб увеличивается с возрастом. Наиболее чувствительна молодь на стадии малька. В водоемах с концентрацией ПХП 0,2 и 0,25 мг/л большинство форм погибает. Предельно допустимой концентрацией ПХП в водоёмах является 0,002 мг/л.