Загрязнение почвы и воды пестицидами и гербицидами

Министерство образование и  науки РФ

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

 

 

 

 

Кафедра химии  и инженерной экологии в строительстве

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

«Загрязнение почвы и воды пестицидами и гербицидами»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Казань 2013

Содержание

Введение                      стр.3

Определение пестицидов       стр.4-6

Применение пестицидов       стр.6-7

Загрязнение почвы и воды пестицидами  и гербицидами      стр.8-14

Заключение         стр.15

Список литературы        стр.16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В настоящее время земельные  ресурсы сильно истощены, причина  тому - экология и связанные с  ней проблемы. В данной работе сделана  попытка изучить одну из наиболее важных на сегодняшний день проблем  землепользования - загрязнение почв пестицидами.

Охрана почв от загрязнений является важной задачей  человека, так как любые вредные  соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека. Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоёмы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд. Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоёмов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека. В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность кумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях. [1]

Бесконтрольное  применение пестицидов может уже  при жизни нашего поколения вызвать  необратимые качественные сдвиги в  среде обитания человека. 
         Согласно данным американских ученых, по степени загрязнения биосферы пестициды в целом занимают 9-е место после промышленных загрязнений газами, ртутью, свинцом, кадмием, нефтью и фосфатами – главным загрязнителем вод в реках и озерах. Тем не менее необходимо располагать системой мероприятий, позволяющей свести к минимуму или совершенно исключить одно из нежелательных последствий применения пестицидов – загрязнение почвенного покрова. [2]

 

 

 

 

 

Определение пестицидов

Пестици́ды (лат. pestis — зараза и лат. caedo — убивать) (сельскохозяйственные ядохимикаты) — химические средства, используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорняками, вредителями зерна и зернопродуктов, древесины, изделий из хлопка, шерсти, кожи, с эктопаразитами домашних животных, а также с переносчиками опасных заболеваний человека и животных. Большая часть пестицидов — это яды, отравляющие организмы-мишени, но к ним относят также стерилизаторы (вещества, вызывающие бесплодие) и ингибиторы роста.

Пестициды относятся  к ингибиторам (отравителям) ферментов (биологических катализаторов). Под  действием пестицидов часть биологических  реакций перестаёт протекать, и  это позволяет: бороться с болезнями (антибиотики), дольше хранить пищу (консерванты), уничтожать насекомых (инсектициды), уничтожать сорняки (гербициды).

Пестициды проникающие во все ткани живого организма или растения называются системными пестицидами.

Пестициды применяются  главным образом в сельском хозяйстве, хотя их используют также для защиты запасов продовольствия, древесины  и других природных продуктов. Во многих странах с помощью пестицидов ведётся химическая борьба с вредителями  лесов, а также переносчиками  заболеваний человека и домашних животных (например с малярийными комарами).[3]

Классификация пестицидов

К пестицидам 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.

Пестициды делят  на группы в зависимости от того, какие организмы они поражают:

Гербициды - для  уничтожения сорной растительности;

Альгициды - против водорослей;

Дефолианты - для  удаления листьев;

Дефлоранты - для удаления цветков;

Фунгициды - против паразитических грибов;

Бактерициды - против бактерий;

Инсектициды - против вредных насекомых;

Акарициды - против клещей;

Родентициды - для  борьбы с грызунами;

Авициды - против птиц.

К пестицидам относятся  также химические средства торможения роста растений, препараты для  удаления листьев (дефолианты) и подсушивания растений (десиканты). 

Наиболее обширную группу веществ среди пестицидов как по масштабам практического  применения (40-50%, так и по ассортименту выпускаемых препаратов (около 40%) составляют гербициды, (от лат. herbum- трава, caedo — убиваю).[1]

Гербициды (от лат. herba — трава и caedo — убиваю) — химические вещества, применяемые для уничтожения растительности. По характеру действия на растения делятся на гербициды сплошного действия, убивающие все виды растений, и гербициды избирательного (селективного) действия, поражающие одни виды растений и не повреждающие другие. Первые применяют для уничтожения растительности вокруг промышленных объектов, на лесных вырубках, аэродромах, железных и шоссейных дорогах, под высоковольтными линиями электропередачи, в дренажных каналах, прудах и озёрах; вторые — для защиты культурных растений от сорняков (химическая прополка).

Гербициды (например, паракват) использовались также для борьбы с плантациями конопли (культура, использующаяся для получения марихуаны) и коки. Такое деление условно, так как в большинстве случаев одно и то же вещество в зависимости от концентрации, норм расхода и условий применения может проявлять себя как гербицид сплошного или избирательного действия. [4]

 

Применение пестицидов

Современное сельское хозяйство трудно представить себе без пестицидов. Их применение резко  снижает потери урожаев сельскохозяйственных культур, 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.[10]

 

 

 

Загрязнение почв пестицидами и гербицидами

Потребность в  применении веществ, отпугивающих или  убивающих вредителей и возбудителей болезней растений, возникла в те давние времена, когда зародилось сельское хозяйство. Самым ранним упоминанием  о применении таких веществ считают описание обряда «божественного и очищающего» окуривания серой в эпических поэмах «Илиада» и «Одиссей» древнегреческого поэта Гомера, жившего между IX и VIII вв. до н.э. Диоксид серы S02, образующийся при ее горении, отгоняет насекомых, убивает болезнетворных микробов. Советы по использованию различных веществ для борьбы с вредителями и болезнями растений приводили в своих трудах древнегреческие философы Демокрит и Плиний Старший. 
     В XX веке появились синтетические пестициды, которые начали широко применяться с 1939 года, когда швейцарский химик Пауль Герман Мюллер (1899-1965 гг.) открыл инсектицидные свойства ДДТ (дихлордифенилтрихлорметилметан, по номенклатуре ИЮПАК 1,1,1-трихлор-2,2-ди(n-хлорфенилэтан). Применение этого хлорорганического пестицида спасло миллионы человеческих жизней. С его помощью уничтожали насекомых - переносчиков малярии, тифа, других опасных болезней. На обработанных местах «вредные» насекомые не появлялись длительное время. В 1948 году Мюллер был удостоен за свое открытие Нобелевской премии по физиологии и медицине.

Попадая в окружающую среду, хлорорганические инсектициды  не разлагаются в течение десятков лет. Казалось бы, такая устойчивость полезна. На обработанном болоте малярийные комары не скоро появятся вновь. Однако несколько десятилетий использования  этих средств обернулись тяжелыми последствиями  для окружающей среды.[6]

Из-за широкого спектра  действия вместе с вредными насекомыми уничтожались и полезные. А устойчивость приводила к тому, что ДДТ накапливался в пищевых цепях и оказывал губительное действие на их концевые звенья: например, соколы-сапсаны стали  исчезать потому, что вследствие отравления ДДТ они откладывали яйца со слишком тонкой скорлупой, которые во время насиживания разбивались.[7]

Хлорорганические  пестициды плохо растворимы в воде, зато хорошо – в жировых тканях животных, где они и задерживаются. Их концентрация в теле рыбы намного выше, чем в воде, в которой она обитает, а в теле водоплавающей птицы, питающейся рыбой, может быть уже в миллион раз больше по сравнению с водой, в которой она обитает. ДДТ был обнаружен даже в Антарктиде – в печени пингвинов. Концентрируясь в жировых организмах, хлорорганические пестициды с пищей могут попадать в организм человека и других животных в опасных для здоровья и жизни количествах. Повышенное содержание ДДТ в рыбе послужило причиной гибели целых популяций водоплавающих птиц. Поэтому сейчас в большинстве стран мира производить и использовать хлорорганические пестициды запрещено.

Арсенал пестицидов приходится постоянно обновлять. Конечно, это в первую очередь связано  со стремлением синтезировать как  можно более безопасные для людей  и окружающей среды препараты. Однако есть и другая причина. После нескольких обработок пестицидом он теряет свою эффективность, и происходит «взрыв»  численности вредителей. У комнатных  мух, например, устойчивость к ДДТ  появилась уже на второй год после  начала его применения. Причина в  том, что выживают самые невосприимчивые  к пестициду вредители, которые  дают такое же потомство.[5]

В зависимости  от способности сопротивляться процессам  разложения пестициды подразделяются на слабостойкие (сохраняются в окружающей среде 1–12 недель), среднестойкие (сохраняются 1–18 месяцев) и очень стойкие (сохраняются два года и более). Очевидно, что слабостойкие пестициды в окружающей среде практически не накапливаются. В идеальном виде пестицид, оказав требуемое воздействие на вредителя, должен был бы сразу разрушиться, образовав безвредные продукты разложения.

Особую опасность  представляют стойкие и кумулятивные пестициды: триазин, симтриазин, хлордан, гептахлор – они обнаруживаются в почве спустя десять и более лет после применения. Поступая в почву, пестициды мигрируют вниз по профилю с нисходящими токами дождевых и оросительных вод, причем скорость и глубина миграции зависят от дозы токсиканта, его летучести и адсорбируемости, а также от водного и теплового режимов почвы. Остаточные количества пестицидов обнаруживают на глубине 200 см и более.

Попадая в почвенно-грунтовые  воды в малых концентрациях, пестициды  изменяют к худшему органолептические  свойства воды (вкус, запах). Присутствие 5–10 мкг/л дихлорфенола придает воде специфический запах и делает ее непригодной для питья. В годы массового применения ДДТ на хлопковых полях этот пестицид обнаруживали в артезианских скважинах на глубине 80 м, а его концентрация в арыках превышала допустимую в 3–4 раза, а иногда и в десятки раз.

Современные пестициды  за редким исключением обладают низкой токсичностью, приближающейся к токсичности  поваренной соли, и во много раз  менее ядовиты, чем кофеин. Следует  отметить, что современные пестициды  в течение одного вегетационного периода полностью разрушаются  в окружающей среде. Мировой океан  можно считать аккумулятором  особо стойких пестицидов. Так, для  наиболее хорошо изученного из них – ДДТ (4,4´-дихлордифенилтрихлорметилметан) – установлено, что в гидросферу поступило более 25% общего количества использованного препарата. [7]

В сравнении с  другими пестицидами, гербициды отличаются более высокой фитотоксичностью (способность пестицидов или друхих веществ оказывать токсическое (отравляющее) воздействие на растения), которая оказывается тем больше, чем менее избирательным действием обладают препараты, и чем менее устойчиво растение к тому или иному средству.[8]

В большинстве  случаев гербициды применяются  для борьбы с сорняками сельскохозяйственных культур. Использование гербицидов дает возможность максимально уменьшить  или же полностью отказаться от ручной или механической обработки почвы, что в свою очередь предупреждает  почвенную эрозию и уменьшает  непродуктивные потери влаги. 

Использование гербицидов обеспечивает повышение урожайности  сельскохозяйственных культур, уменьшает  необходимость ручного труда, облегчает  сбор урожая, помогает совершенствовать приёмы агротехники и обеспечивает высокую экономическую эффективность  ведения сельского хозяйства.[9]

Каждый год  по всему миру производится порядка 4,5 млн тонн различных гербицидов, которые в интенсивном режиме вносятся в почву. Это не может пройти незамеченным для состояния окружающей среды в районах развитого земледелия.

Прежде всего, эти вещества накапливаются в  почве. Они способны вымываться из нее, попадая в водоемы, а затем  в организм животных и человека. Процессы физико-химического поглощения, биологического и ферментативного  разрушения играют свою роль в избавлении почвы от ядов, однако часть токсинов системного действия все же способна проникать в урожай и создавать угрозу для качества кормов и продовольствия.