Значение и экологическая роль удобрений и пестицидов

В зависимости от скорости разложения в почве пестициды  разделяют на шесть групп:

1) с периодом распада  более 18 мес (хлорорганические препараты, соединения селена);

2) около 18 (триазиновые  гербициды, пиклорам, диурон и некоторые др.);

3) около 12 (производные  галоидбензойных кислот и некоторые амиды кислот);

4) до 6 (нитрилы кислот, производные  арилоксиуксусных кислот, трефлан и его аналоги, нитрофенолы и др.),

5) до 3 (производные арилкарбаминовых, алкилкарбаминовых кислот, некоторые производные мочевины и гетероциклические соединения);

6) менее 3 мес (органические соединения фосфора и др.).

По способу проникновения  в организм вредителей, различают кишечные пестициды, проникающие через ротовые органы и кишечник; контактные - при контакте ядов с поверхностью тела вредителей, то есть через кожные покровы; фумигантные, попадающие в организм в парообразном или газообразном состоянии через дыхательные пути, и системные, легко проникающие в ткани растений или животных и поражающие вредителей, питающихся соком растений или животных. 

В сельском хозяйстве предпочтительней использовать вещества, разлагающиеся  за вегетационный период, на аэродромах и в борьбе с зарастанием дорог - с большей продолжительностью действия.  

По токсичности для  человека и теплокровных животных пестициды разделяют на 4 группы: сильнодействующие, высокотоксичные, среднетоксичные и малотоксичные. ЛД50 (наименьшая доза пестицидов, вызывающая смертность 50 % подопытных животных) для этих групп равна соответственно до 50, 50 - 200, 200 - 1000 и свыше 1000 мг/кг. Такое деление носит условный характер, так как токсичность пестицидов для человека и животных зависит не только от абсолютного значения смертельных доз препаратов, но и от др. его свойств: возможности отдалённых последствий пестицидов при систематическом воздействии на организм; способности его накапливаться в организме и окружающей среде; стойкости во внешней среде; бластомогенных свойств (способность вызывать опухоли), мутагенных (влияющих на наследственность), эмбриотоксичных (влияющих на развитие плода), тератогенных (вызывающих уродства), аллергенных.

 

3.3 Химические и физические  свойства пестицидов

 

По химическому составу  все химические препараты делятся  на классы. Например, фунгициды бывают:

1) неорганические (соединения  с медью, серой и железным купоросом);

2) органические (гетероциклические  соединения, с амидами и анилидами кислот и т.п.).

Инсектициды имеют свою химическую группу:

1) соединения с хлором;

2) с фосфором;

3) с карбаматами;

4) синтетические пиретроиды.

Пестициды относятся к  различным классам органических и неорганических соединений. Большинство  представляет собой органические вещества, получаемые синтетическим путём. Среди них важное место принадлежит хлорорганическим и фосфорорганическим пестицидам, производным карбаминовой кислоты, пестицидам растительного происхождения, триазинам, производным мочевины. Из неорганических веществ важны соединения меди, серы и др.

Особого внимания заслуживает  группа фосфорорганических пестицидов, это органические производные фосфорных  кислот. Мало стабильны в окружающей среде, что исключает возможность  их накопления в опасных для живых  организмов количествах. Большинство  фосфорорганических пестицидов разлагается  в объектах окружающей среды, образуя  нетоксичные продукты: H₃PO₄, CO₂ и H₂O. К недостаткам относится сравнительно высокая токсичность многих фосфорорганических пестицидов для человека и животных, что вызывает необходимость соблюдать меры предосторожности при их использовании.

Действие пестицидов на живые  организмы напрямую зависит от строения этих веществ. Пестициды – не только яды, отравляющие многие живее организмы, многие из них обладают высокой специфичностью, что уменьшает воздействие пестицида на окружающую среду. Рассмотрим примеры. Ювенильный гормон – 10,11-окси-7-этил-3,11-диметил-2,6-тридекадие-новой кислоты – вещество, выделяемое всеми насекомыми, необходимо на отдельных этапах их развития (превращение личинки) и вредно для других стадий (яйца). Попадание гормона на тело взрослого насекомого приводит к гибели потомства. На этом основан весьма эффективный биологический метод борьбы с вредными насекомыми (1 грамма гормона достаточно для гибели 1 млрд. насекомых). Успешно решается проблема специфичности биологических стерилизаторов. Например, высокой активностью обладает метиловый эфир n-(1,5-диметил-1,4-гексадиен)-бензойной кислоты.

Другой биологический  метод уничтожения вредных насекомых  заключается в использовании  половых аттрактантов – высокоспецифических веществ, выделяемых самками для привлечения по запаху самцов на расстоянии до нескольких километров. Поражает невероятная чувствительность насекомых к аттрактантам, являющимся непредельными алифатическими спиртами, кислотами или их эфирами и терпеноидами. Например, аттрактант коробочной хлопковой моли является ацетатом транс-10-пропил-5,9-тридекадиен-1-ола (строение установлено в 1966 году).

В зависимости от строения и входящих в состав пестицидов веществ  они обладают разной активностью. Пестициды, содержащие хлор (ДДТ, гексахлоран, диоксин, дибензфуран и др.), отличаются чрезвычайной биологической активностью и способностью накапливаться в различных звеньях пищевой цепи.

Т.к. пестициды в большинстве  своём всё же очень устойчивые вещества, особого внимания требует  вопрос, затрагивающий реакции их разложения. В природной среде существует процесс естественной химической конверсии в результате гидролиза, окисления, фотолиза пестицидов. Однако этого недостаточно для того, чтобы пестициды не накапливались в почве.

Наиболее известные искусственные  методы обезвреживания пестицидов –  это захоронение, сжигание, плазмохимическое разрушение и др. Наиболее перспективной  для практики является окислительная  деструкция токсичных веществ в  жидкой фазе. Существуют различные  его разновидности: биологическое  окисление, окисление активным хлором, озоном, пероксидом водорода, электрохимическое окисление. Последняя из перечисленных разновидностей характеризуется как наиболее универсальная и удобная для практической реализации, т.к. она позволяет генерировать окислитель на аноде и одновременно восстанавливать токсичные ионы тяжелых металлов на катоде.

 

3.4 Применение

 

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 ведется  химическая борьба с вредителями  лесов, а также переносчиками  заболеваний человека и домашних животных (например с малярийными комарами).

Это основа химического метода защиты растений, являющегося пока самым эффективным в борьбе с  вредителями, болезнями и сорняками. Пестициды способствуют значительному  сокращению потерь в сельском и лесном хозяйстве, деревообрабатывающей промышленности. Затраты на их применение окупаются  в 5 — 12 раз.

В зависимости от свойств  пестицидов и его назначения для  обработки одного гектара требуется 0,2 — 40 кг (чаще 0,5 — 2 кг) пестицида в пересчёте на активное вещество. Чтобы равномерно распределить такое небольшое количество пестицидов по обрабатываемой площади, их применяют в соответствующей препаративной форме (смачивающиеся порошки, концентраты эмульсий, дусты, растворы в воде и органических растворителях, аэрозоли, гранулы и др.) и вносят различными способами (опрыскивание, опыливание, фумигация, отравленные приманки, протравливание).

В препаративную форму, кроме пестицида, входят вспомогательные вещества, разбавители и эмульгаторы. Наиболее перспективны препараты для опрыскивания (смачивающиеся порошки, концентраты эмульсий, растворы в воде и органических растворителях), а также гранулы для нанесения на растения и внесения в почву. Особенно интересны растворы в нелетучих органических растворителях, используемые для ультрамалообъёмного опрыскивания (УМО), при расходе препарата от 0,5 до 10 л/га. Обработку сельскохозяйственных культур пестицидами проводят с помощью наземных машин и авиации.

Если обработка пестицидом производится в ручную, необходимо помнить о средствах защиты, в  первую очередь о спецодежде. Существуют ограничения, которые запрещают  выполнение данной работы лицами, имеющими определённые виды заболеваний, детьми, беременными и кормящими женщинами  и т.д.

 

3.5 Экологическая опасность:  действие на окружающую среду  и организм человека. Меры предосторожности

 

Влияние пестицидов на биоценозы  сложно и многообразно. Особенно значительные нарушения биоценозов отмечаются при  систематическом применении стойких  высокотоксичных пестицидов (главным  образом инсектицидов, акарицидов).

Применение пестицидов широкого спектра действия чревато «возрождением» вредителей, то есть появлением их после  обработки в большем, чем до нее, количестве. Это обусловлено тем, что препарат убивает не только вредителей, но и хищников, уничтожавших их. Из-за уничтожения пестицидами паразитических и хищных членистоногих нередко наблюдается массовое размножение других вредных видов насекомых и клещей. Например, массовое размножение красного плодового клеща, при обработке плодовых ДДТ, отмеченное в ряде стран, объясняют гибелью хищных клещей тифлодромид, а кровяной тли (после применения этого же препарата) — уничтожением паразита тли — афелинуса.

Известно отрицательное  действие при неправильном использовании  пестицидов на человека, а также  на пчёл, шмелей и др. насекомых опылителей, на рыб (при попадании в водоёмы), птиц, диких зверей, домашних животных, а также на природу в целом. Для предупреждения возможного вредного влияния пестицидов на человека, животных, растения, воду и т.д. необходимо при применении учитывать их действие не только на определённого вредителя, но и на биоценозы и предвидеть конечные результаты проводимых мероприятий. Важно строго соблюдать контроль за остаточными количествами пестицидов в пищевых продуктах. Существуют правила по хранению, транспортировке и применению пестицидов, которые обязательны для всех ведомств, а также для отдельных лиц, работающих с пестицидами.

Большое внимание уделяется  выделению, изучению, синтезу и разрабатыванию способов применения пестицидов новой природы действия, отличающихся высокой специфичностью, — половым аттрактантам (феромонам), антифидингам, хемостерилизаторам, веществам, обладающим действием ювенильного гормона, выделяемого мозгом насекомого. Введение насекомому ювенильного гормона или его аналогов на той стадии развития, когда гормон должен отсутствовать, приводит к нарушению метаморфоза или вызывает гибель насекомого. Высокая специфичность этих групп пестицидов, видимо, позволит в будущем избирательно истреблять определённые виды насекомых, не затрагивая биоценоза в целом. Пестициды должны превратиться из средств уничтожения вредителей в средства регуляции их численности.

Наименьшая опасность  применения пестицидов для полезных насекомых (энтомофагов, опылителей, медоносных пчёл) достигается при предпосевной обработке семян, посадочного материала, использовании пестицидов избирательного действия, обладающих меньшей токсичностью для энтомофагов, чем для фитофагов.

Пестицидное отравление губительно действует на многих плотоядных, особенно птиц. Общий эффект использования пестицидов — снижение видового разнообразия. Обычно пестициды также повышают продуктивность на нижних трофических уровнях и понижают на верхних

Пестициды также отравляюще действуют и на организм человека.  Даже в ничтожных концентрациях  пестициды подавляют иммунную систему  организма, повышая, таким образом, его чувствительность к инфекционным заболеваниям. В более высоких концентрациях эти примеси оказывают мутагенное и канцерогенное действие на организм человека. Большинство их поступает в человеческий организм через органы дыхания, кожу, желудочно-кишечный тракт. Особенно опасны отравления пестицидами при обработке помещений и посевного материала.

Хлорорганические пестициды  обладают общим токсическим действием  на организм; они обычно поражают внутренние органы (печень, почки) и нервную  систему. Признаки отравления мало специфичны: общая слабость, головокружение, тошнота, раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей.

Большинство фосфорорганических пестицидов легко проникает в  организм через кожу и обладает выраженным антихолинэстеразным действием. Признаки острого отравления ими специфичны: слюнотечение, сужение зрачков, мышечные подёргивания, судороги.

При остром отравлении ртутьорганическими пестицидами наблюдаются повышенное выделение слюны, металлический  вкус во рту, тошнота, иногда — рвота, понос со слизью, головные боли, обморочное состояние.

Все виды работ с пестицидами  проводятся с обязательным использованием средств индивидуальной защиты (спецодежды, спецобуви, ношение перчаток, респиратора, противогаза, защитных очков, ежедневный прием теплого душа после работы). К работам с пестицидами не допускаются лица с медицинскими противопоказаниями, подростки до 18 лет, беременные и кормящие женщины. Продолжительность рабочего дня не должна превышать 6 часов, при контакте с сильнодействующими пестицидами — 4 часов.

Острые отравления пестицидами могут протекать в легкой, средней и тяжелой степени.

Отравления легкой степени характеризуются умеренной головной болью, головокружением, общей слабостью, недомоганием. При попадании яда через верхние дыхательные пути отмечается раздражение слизистых оболочек (кашель, слезотечение, чиханье), через пищевой канал — боль в эпигастральной области, понос, металлический вкус во рту (как при отравлении мышьяком или ртутьсодержащими препаратами).