Меню

Экологическая безопасность химического метода защиты растений

Биологические или химические? Какие средства защиты растений безопасней?

Эта заметка из серии про органическое земледелие. Именно его приверженцы ратуют за применение биологических средств защиты растений и никак не приемлют «химию». Почему-то прочно укрепилось мнение, что первые абсолютно безопасны, в то время как вторые «страшная отрава».

Вроде бы на дворе 21 век, наука шагает вперед семимильными шагами. Знаете какие области до сих пор изучены очень мало? Человеческий мозг и мир микроорганизмов (бактерий). А ведь именно они чаще всего исходный материал для создания биопрепаратов. Но вот безопасны ли они?

Посмотрите на фото! Пециломицин -биологический инсектицид. Читаем инструкцию: «споры грибов при контакте с насекомым начинают прорастать и поражают его жировую ткань, кишечный тракт, мышечную ткань, органы дыхания и парализуют нервную систему». А ниже читаем: «абсолютно безвреден для человека, животных, фауны и окружающей среды». Мне кажется, любой здравомыслящий человек спросит: «а ведь у человека это все тоже есть!» А если грибок «набросится» на жировую ткань огородника, кишечный тракт и другие части тела? И превратит его в источник размножения для самого гриба? Это, конечно, шутка, но в каждой шутке есть доля правды.

Другой пример. Биопрепарат «Битоксибациллин». Создан на закрытом предприятии, выпускающем ранее биологическое оружие! Это просто факт. Есть вид почвенных бактерий — Bacillus thuringiensis, которые способны выделять яды, (приставка «Би» в этом препарате говорит именно об этом) — эндотоксин и экзотоксин. Именно они губительны для многих вредителей сада и огорода. И очень ядовиты для полезных почвенных организмов! Если будете пользоваться препаратом имейте это ввиду, не выливайте на грядки оставшийся раствор. Да и для человека он не так уж и безопасен, конечно, смертельных случаев, Слава Богу, не было, но отравления препаратом имеют место быть.

С этим видом бактерий связан один миф. Есть известный многим ТВ канал, на котором ведущие иногда говорят неправду, пугая народ ГМО продуктами. Было сказано, примерно так: «в картофель введен ген СКОРПИОНА, поэтому его не ест колорадский жук». Скорпион здесь совершенно ни причем! В геном такого картофеля встроен участок ДНК именно бактерии Bacillus thuringiensis, ответственный за синтез белков, токсичных для вредителя. Именно так были получены ГМ картофель, кукуруза, хлопок.

То, что биологические средства защиты более безопасны, чем химические, не более как миф!

У каждого препарата есть свой класс опасности. Пример — био препарат «Бикол» — 1й класс (самый высокий!), «Фитоверм» — 2й класс. Тогда как «Фуфанон» и ХОМ — 3й класс, «Вектра» и «СКОР» — самый безопасный 4й. А ведь тот же «СКОР» вылечит от парши ваши яблони быстро и надежно, даже самые запущенные случаи.

Подведу итог — не стоит бояться химических препаратов, отработав свое, они распадаются до безопасных составляющих. «Химия» намного эффективнее чем биологические препараты, потому что эффект от применения вторых сильно зависит от многих факторов — температуры, влажности, освещенности. Да и против многих болезней и вредителей биопрепаратов просто нет.

Источник

Экологические проблемы применения химических средств защиты растений

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Костанайский государственный университет имени А. Байтурсынова

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ

ХИМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ

, к. с.-х. н., доцент кафедры экологии

, к. с.-х. н., профессор кафедры агрономии

, старший преподаватель кафедры экологии

Экологические проблемы применения химических средств защиты растений. Учебно-методическое указание по специальностям 5В080100 – Агрономия и 5В060800 – Экология – Костанай 2013. — 17 с.

В методических указаниях рассматриваются вопросы экологических последствий применения химических средств защиты растений, по экологической оптимизации защиты растений.

Предназначены для студентов специальностей 5В060800 – Экология и 5В080100 — Агрономия

Утверждены методическим советом Аграрно-биологического факультета,

Протокол от .201 , №

1. Экологические проблемы и последствия применения пестицидов ……..

2. Вредоносность и мифы о пестицидах ……………………………………..

3. Превращение пестицидов в почве …………………………………………

4. Предельно допустимые концентрации ……………………………………

5 Экологическая оптимизация защиты растений ……………………………

Список использованных источников …………………………………………

В настоящее время в мире от вредителей, болезней и сорной растительности теряется примерно третья часть урожайности возделываемых сельскохозяйственных культур. Для борьбы с ними применяются как агротехнические, так и биологические и химические методы защиты растений. С изобретением в тридцатые годы прошлого столетия первого гербицида – дуста ДДТ, человечеству показалось, что прекрасным средством для борьбы с сорной растительностью является применение гербицидов. Обработал поля ими и вся сорная растительность, или какая-то определённая их часть будут очень скоро уничтожены. Вскоре были изобретены инсектициды — для борьбы с вредителями, фунгициды, для борьбы с болезнями сельскохозяйственных культур, и т. д.

Но вскоре выяснилось, что применяемые пестициды уничтожают не только вредных организмов, против которых они направлены. Но и оказывают отрицательное влияние на объекты окружающей среды, на все живые организмы биосферы. Кроме того выяснилось, что сорные растения, вредители и болезни растений быстро адаптируются к пестицидам, и они уже не подавляют вредные организмы, надо постоянно изобретать всё новые и новые пестициды, всё более действенные, и вместе с тем более избирательного действия, быстрее разлагающиеся в окружающей среде. Всё живое на Земле имеет одну природу, и не может быть вещества вредного для одних организмов и безвредных для других.

Тем не менее, в настоящее время человечество не может отказаться от применения пестицидов, слишком большие будут потери продуктивности выращиваемых растений. Поэтому необходимо знать, какой вред они могут принести всем живым организмам, и как правильно применять пестициды с наименьшими отрицательными последствиями для окружающей среды.

Список рекомендуемой литературы

1. Агроэкология / Под ред. . – М.: Колос, 2000. – 533 с.

2. Минеев земледелия и природная среда. – М.: Агропромиздат, 1993.

3. Савичев / Курс лекций. М.: Международный независимый эколого-политологический университет, 1998. 124 с.

4. , Вакулин экология. – М.: Колос, 1996. – 255 с.

По литературным источникам и приведённым пояснениям студент внимательно изучает какие экологические проблемы могут принести и приносят применяемые в сельском хозяйстве химические средства защиты растений, их поведение в объектах окружающей среды, а также знакомятся с экологической оптимизацией защиты растений. Выписывает основные особенности. После чего предъявляет преподавателю конспект темы и отвечает на задаваемые вопросы.

1 Экологические проблемы применения пестицидов

Роль пестицидов возрастает с усилением специализации сельскохозяйственного производства и повышением уровня интенсификации земледелия. Значение химического метода усиливается при возникновении опасности значительных потерь урожая. Даже в умеренно интенсивном земледелии отказ от использования некоторых химических препаратов, например протравителей семян и посадочного материала, привел бы к большим потерям урожайности и снижению качества продукции от развития многих опасных болезней растений. Без пестицидов невозможно избавиться от массового распространения карантинных сорняков и вредителей.

Поэтому отказ от использования пестицидов или резкое ограничение в современном земледелии привели бы к существенному уменьшению отдачи от удобрений, мелиоративных и других мероприятий, сделали бы невозможным применение современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. В связи с этим в настоящее время следует отказаться от перспектив безпестицидного земледелия, направив усилия на развитие службы защиты растений и в частности на агроэкологическую оценку химических препаратов.

Применение пестицидов в сельском хозяйстве имеет ряд отрицательных особенностей:

— циркуляция их в биосфере как вредных химических веществ до полного разложения. Наиболее персистентные вещества накапливаются в некоторых объектах окружающей среды и наносят серьезный ущерб;

— биологическая активность препаратов, что создает потенциальную опасность для природы и человека;

— невозможность уменьшить дозу применения ввиду необходимости обеспечить высокую эффективность защитных мероприятий;

— контакт пестицидов с большим количеством людей, активная их циркуляция во внешней среде и наличием остатков в пищевых продуктах;

— стойкость препаратов в естественных условиях и передачей по пищевым цепям;

— кумулятивное накопление пестицидов в живых организмах до биологически активного уровня.

Для правильного понимания влияния пестицидов на окружающую среду необходимо рассмотреть их поведение в отдельных экосистемах.

Читайте также:  Защищает растения от высыхания и неблагоприятных условий среды

Поведение в воздухе. Основной источник поступления пестицидов в воздушную среду – наземное и авиационное опрыскивание сельскохозяйственных культур. В результате бокового сноса ветром наблюдается широкое распространение пестицидов за пределы обрабатываемой территории.

Поведение в воде. Вода служит основным транспортом пестицидов в окружающей среде. С поверхностным и грунтовым стоком загрязняют открытые водоемы, подземные воды, попадают в пищевые цепи.

Поведение в почве. Пестициды вносят в почву для уничтожения почвообитающих вредителей. Попадают они в почву и после обработки надземных органов растений. Погибает полезная почвенная биота, снижается микробиологическая активность почвы, затухают мобилизационные процессы. Пестициды адсорбируются почвой и могут поступать в растения.

По оценке ФАО (1989) каждый год от насекомых вредителей, болезней растений и сорняков мировое сельское хозяйство несет убытки в 75 млрд. долларов. Потенциальные потери урожая в России достигают 71,3 млн. т зерновых единиц: на долю возбудителей болезней приходится 45,1% потерь, сорных растений – 31,4%, вредителей растений – 23,5% ( и др., 1994). Для отдельных культур потери приведены в таблице 19.

Большое количество питательных веществ непроизводительно отчуждается из удобрений и почвы сорняками. При средней засоренности посевов сорняки выносят не менее 200 кг/га NPK. При засоренности в России 98% площадей общий вынос питательных веществ сорняками составляет 10-12 млн. т в год или около половины питательных веществ производимых в стране минеральных удобрений (, 1990).

Таблица 19- Потери урожая сельскохозяйственных культур в мировом земледелии ( и др., 1994)

Потери урожая в % от

Защита растений от вредителей и болезней, уничтожение сорняков создает условия для формирования высоких урожаев с/х культур. Однако, использование пестицидов приводит к существенным негативным последствиям для многих компонентов экосистемы. В 1987 году 30% продуктов питания в России содержали концентрацию пестицидов, опасную для здоровья. Систематическое применение гербицидов (подряд 3 года и более) полностью снижает эффект от нового, более эффективного сорта или гибрида (, 1991).

Установлено, что от прямого отравления пестицидами в мире ежегодно погибает около 10 тысяч человек, гибнут леса, птицы, насекомые. Значительная часть пестицидов оказывает мутагенное действие. В настоящее время отмечаются высокие загрязнения почв фосфорорганическими пестицидами (фозалоном, метафосом), гербицидами (2,4-Д, трефланом, трихлорацетатом натрия и др.).

Применение пестицидов является важным фактором увеличения урожайности с/х культур, однако, чаще связано со значительными отрицательными экологическими последствиями:

1) Появляются новые виды болезней, вредителей, сорняков, которые раньше не являлись конкурентами для получения урожая.

2) Разрушаются связи в биогеоценозах.

3) При появлении устойчивости к препаратам происходит вспышка численности отдельных видов.

4) Происходит значительное уничтожение насекомых-опылителей цветковых растений (погибает до 10-20% пчелиных семей); при этом больше гибнут сильные особи, посещающие большее количество обработанных пестицидами растений.

5) После освобождения с помощью гербицидов от сорняков «первого поколения» поля заселяют более устойчивые к ним виды.

6) Происходит гибель животных и птиц (в 70-х годах, в СССР от отравления погибло до 40% лосей, кабанов, зайцев; более 77% боровой дичи; более 30% рыб.

7) Возрастает устойчивость к пестицидам – резистентность.

8) Угнетаются биологические процессы в почвах, происходит гибель отдельных групп микроорганизмов (медьсодержащие пестициды угнетают процесс нитрификации; возможна стерилизация почвы, доминирование фитопатогенных микроорганизмов).

9) Происходит загрязнение вод (по данным Каспийского НИРХа, в нижнем течении Волги содержание ядохимикатов иногда превышает допустимые нормы в тысячи раз. Нетоксичных для человека пестицидов нет. Существует вероятность аллергенных, гонадотоксичных, канцерогенных, кожно-резорбтивных, мутагенных, бластомогенных, эмбриотоксичных и эмбриотропных воздействий на людей).

10) Остаточные количества пестицидов аккумулируются и биокоцентрируются в пищевых (трофических) цепях.

11) Происходят генетические изменения в организмах растений, животных и человека, других биообъектах; нарастает вероятность отдаленных последствий.

Систематическое применение пестицидов является прямым воздействием на биоценозы. Уничтожение насекомых-фитофагов снижает численность и энтомофагов. Разрушение зооценозов хищников и паразитов может вызвать очередное быстрое развитие вредных насекомых.

2 Вредоносность и мифы о пестицидах

Среди многочисленных видов загрязнений окружающей среды пестициды занимают особое место. В отличие от всех других загрязнителей, пестициды преднамеренно используют для разрушения некоторых компонентов окружающей среды — ликвидации нежелательных с экономической или иной точки зрения представителей флоры и фауны.

Пестициды неизбежно вызывают глубокие изменения экосистем, в которые их внедряют, так как они имеют широкий спектр токсичного воздействия на все живые организмы. Названия фунгицид, акарицид, гербицид и пр. в достаточной степени условны (например, инсектицид децис имеет выраженные гербицидные свойства). В местах, где проводили массированные обработки пестицидами, как правило, отмечали исчезновение многих видов животных и растений, против которых эти обработки не были направлены. В то же время не отмечено ни одного случая полной ликвидации проблемы какого-либо «вредного организма» при помощи пестицидов. Обычно происходит быстрая выработка резистентности вредителя к любому пестициду. Уничтожение при обработках естественных врагов вредителя так же способствует быстрому восстановлению его численности и дальнейшему её нарастанию. Кроме того, разрушение природных зооценозов паразитов и хищников всегда вызывает вспышки размножения вредителей, которые ранее себя не проявляли. Таким образом, общая экономическая составляющая применения пестицидов в конечном итоге оказывается несостоятельной, так как требуются огромные, и постоянно увеличивающиеся затраты на синтез всё новых препаратов и на ликвидацию последствий их применения.

Применение пестицидов вызывает серьёзные проблемы и в области общественной гигиены. Как известно, в цепях питания происходит накопление пестицидов, даже если их первоначальное количество было незначительным. Человек, как конечное звено в этой цепи, получает концентрированные дозы пестицидов, особенно с мясомолочными продуктами. Растительная продукция, обрабатывавшаяся пестицидами, так же содержит их остатки, даже при соблюдении всех санитарно-гигиенических норм. Поскольку для большинства населения нашей страны «беспестицидные» продукты питания недоступны, при ежедневном употреблении обычной продукции происходит накопление стойких пестицидов в жировой ткани и в других органах человека. Применение нестойких, быстро разлагающихся пестицидов не решает проблемы. Такие пестициды должны быть значительно более токсичными, чем стойкие, так как они воздействуют на вредные организмы более короткое время. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, ежегодно в мире происходит около 500 000 случаев прямого отравления людей пестицидами. Около 10% из этого числа погибают, многие из выживших остаются инвалидами или приобретают хронические заболевания.

Производители и сторонники химических средств защиты растений нередко пропагандируют мифы, никак не согласующиеся с фундаментальными положениями современной науки.

Первый из них – это принципиальная возможность синтезировать вещество, убивающее вредителя, и абсолютно безвредное для всех остальных живых существ («экологически чистый пестицид»).

Но ещё 20-е годы 20-го века и другими исследователями было сформулированы фундаментальные принципы единства химического вещества биосферы и химических процессов, происходящих во всех живых существах. То, что ядовито для одного существа, принципиально не может быть безразличным для другого. Химики могут произвести лишь то, что моментально убивает вредителей и постепенно губит всё остальное. Экономические результаты короткого интервала времени скрывают долговременные потери. Кажется, что можно нарушать законы природы. Но многие практики убеждаются, что химические обработки любыми пестицидами далеко не безразличны, в том числе, и для растений, которые пытаются защитить. Пестициды ослабляют растения и делают их более восприимчивыми к вредителям.

Второй миф – о том, что можно создать пестицид, химический или микробиологический, к которому у вредителя не будет вырабатываться устойчивость. Этот миф входит в противоречие с положениями генетики и теории эволюции, с самими понятиями об изменчивости, наследственности и отборе. Живые организмы, обладающие высокой плодовитостью и быстрой сменой поколений, вырабатывают устойчивость ко всем применяемым против них пестицидам. В первую очередь это относится к вредителям культур закрытого грунта, которые способны за год давать 12-14 поколений. Известно, что калифорнийский трипс, американский клеверный минёр и другие подобные вредители уже за один сезон могут приобрести устойчивость к новому пестициду, если его применяют без ротации. Так, за несколько лет устойчивость калифорнийского трипса к эвисекту, первому пестициду, специально разработанному против этого вредителя, возросла в 20 раз, и это не предел. Известны случаи повышения устойчивости вредителей к первоначально эффективному пестициду в 25 000 раз. На наших глазах быстро потерял первоначальную эффективность фитоверм. Та же участь, по мнению самих разработчиков, ожидает спинтор. Выработать устойчивость к объектам классического биометода – живым организмам, способным размножаться, вредителям значительно сложнее, так как паразиты, хищники и патогены эволюционируют совместно со своими хозяевами.

Читайте также:  Защита растений вредители озимой пшеницы

Третий миф – о том, что получение устойчивых урожаев в современном сельском хозяйстве невозможно без массированного применения пестицидов. В мировой индустрии производства и применения пестицидов заняты сотни тысяч людей и миллиардные средства. Современное интенсивное сельскохозяйственное производство в значительной степени «посажено на пестицидную иглу». В разрушенных агроценозах, без применения альтернативных пестицидам средств зашиты растений, неизбежны вспышки размножения вредителей и болезней. Немногочисленные биофирмы в настоящее время не в состоянии быстро наработать необходимые количества биологических средств. Таким образом, быстрого и резкого снижения объёмов применения пестицидов в мире действительно ожидать не приходится, не смотря на «экологическую» озабоченность общественности. Тем не менее, самые высокие урожаи в истории человечества зарегистрированы отнюдь не в эпоху пестицидов. В древнем Междуречье средняя урожайность зерновых превышала 300 центнеров с гектара, Египет эпохи Римской империи кормил всё Средиземноморье. И в настоящее время на Западе урожайность в хозяйствах, производящих натуральную продукцию, не уступает работающим по «пестицидным» технологиям. В США, например, продуктивность культур на фермах меннонитов-амишей, которые никогда не использовали пестициды по религиозным соображениям, не менее высока, чем на фермах, где их применяют.

В настоящее время возможности химического метода борьбы с вредными организмами, по-видимому, подошли к своему пределу. Этот путь – необходимость постоянного применения всё новых пестицидов, всё более дорогих и с всё более призрачным успехом. Экономические результаты короткого интервала времени лишь скрывают долговременные потери. Не удивительно, что это поняли в развитых странах, где сельскохозяйственные фирмы нередко являются семейным бизнесом, переходящим из поколения в поколение.

Альтернативой химической защите может стать биологический метод защиты растений (биологический контроль).

3. Превращение пестицидов в почве

Поглощение пестицидов почвами

Поглощение органических веществ минеральной частью почвы зависит от следующих факторов:

1) структурно-геометрических условий – межслоевого расстояния в минералах, размера и формы молекул органических веществ, их конденсатов, микрорельефа, поверхности минералов;

2) природы сил связи;

3) химического состава реагирующих частиц;

4) состояния веществ – степени пептизации, дисперсности, окристаллизованности, старения, состояния геля или золя, гидрофильности и гидрофобности, присутствия и размера защитных пленок;

5) условий среды.

По данным ряда авторов, адсорбция пестицидов почвами зависит от типа почв и характеризуется константой адсорбции, которая является относительно постоянной величиной. Адсорбция зависит от емкости обмена почв, рН, содержания органического вещества, от химического сродства компонента к почве, от удельной поверхности почв, от насыщенности почв основаниями, от образования комплексов, степени разбухания минерала, слоевого заряда, концентрации пестицида, времени взаимодействия, природы обменных катионов, от содержания органического вещества и глины. Очевидно, что для разных групп пестицидов природа их сорбции будет неодинаковой, а следовательно, и разные свойства почв будут в наибольшей степени определять адсорбцию.

Важное значение при оценке поведения пестицидов в почвах имеет природа их сорбции. Установлено, что гуминовые кислоты образуют с симм-триазинами электронные донорно-акцепторные комплексы. Адсорбция, например, диквата и пераквата почвами аридной зоны подчинялась линейной форме уравнения Лонгмюра и включала два механизма – сильную адсорбцию и адсорбцию обменной природы, обусловленную электростатическими взаимодействиями.

(1986) приводит следующие механизмы адсорбции пестицидов:

а) адсорбция силами Ван-дер-Ваальса – включение в процесс адсорбции неионных молекул пестицидов в недиссоциированном состоянии на почвенных адсорбентах (адсорбция карбарила и паратиона почвенным органическим веществом, а также пиклорама гумусовыми веществами);

б) адсорбция гидрофобными взаимодействиями путем связывания гидрофобных участков неполярной части молекулы органического вещества почвы с пестицидом (этот тип связи характерен для адсорбции хлорорганических инсектицидов на органическом веществе почвы, он чаще не зависит от рН);

в) адсорбция водородными связями, при которой атом водорода формирует мостик между двумя отрицательно заряженными атомами (один из них связан ковалентной связью, а другой – электростатическими силами; этот механизм проявляется при адсорбции симмтриазинов органическим веществом почвы, а также органических пестицидов глинистыми минералами);

г) адсорбция передачей электронов от доноров к акцептору (этот механизм связи отмечается при образовании комплексов между гумусовыми веществами и гербицидами на основе дипиридилов);

д) адсорбция за счет ионного обмена, что отмечается при адсорбции таких гербицидов, как паракват и дикват органическим веществом и глинистыми минералами; при сорбции пестицидов со слабощелочной реакцией; е) адсорбция за счет образования координационных связей путем обмена лигандами (это отмечается в том случае, когда ионы переходных металлов становятся центрами адсорбции на поверхности илистых частиц.

При поглощении пестицидов почвой возможно как катализирование, так и ингибирование их разложения. Ингибирование их разложения будет наблюдаться при их сорбции в межпакетном пространстве минералов, при блокировке их различными пленками, при увеличении прочности связи с твердой фазой функциональных групп сорбата, подвергающихся разложению. Увеличение разложения и его катализ будут наблюдаться в том случае, если при сорбции функциональные группы сорбата, подвергающиеся разложению будут связаны с остальной молекулой и твердой фазой менее прочно, а также в том случае, если будут созданы лучшие условия развития микроорганизмам, участвующим в разложении.

Разложение пестицидов в почве

Пестициды в почве подвергаются разложению, обусловленному небиотическими и биотическими факторами и процессами. Небиотическое разложение глины, окислы, гидроокислы и ионы металлов выполняют роль катализаторов в реакциях разложения пестицидов. При участии воды идет гидролиз пестицидов. Свободные радикалы гумусовых веществ изменяют устойчивость молекул гербицидов к разложению. Выделяют следующие пути небиотического разложения пестицидов:

1) Разложение при гидролизе, особенно хлорорганических инсектицидов, триазиновых гербицидов, на которое оказывает влияние температура, влажность, рН. Гидролиз сильнее протекает на почвах с сильно кислой реакцией среды и при большом содержании органического вещества. Влажность почв, состав обменных катионов и минералогический состав влияют на разложение пестицидов очень существенно, но для разных групп пестицидов установлены свои зависимости.

2. Реакции разложения окислительно-восстановительного типа, которым подвергаются серосодержащие пестициды. 3. Разложение, связанное с образованием нитрозосоединений. Реакции протекают при величине рН=3-4 и при избытке нитратов. 4. Реакции разложения, связанные с присутствием в почве свободных радикалов. 5. Фотохимическое разложение пестицидов под действием солнечной радиации.

Биологическое разложение пестицидов

Биологическое разложение пестицидов осуществляется бактериями, актиномицетами, грибами и высшими растениями. Способность к трансформации и детоксикации пестицидов в наибольшей степени выражена у бактерий, затем у актиномицетов и грибов. При этом продолжительность разложения пестицидов микроорганизмами может колебаться от нескольких дней до нескольких месяцев и иногда десятков лет, в зависимости от специфики пестицида, видов микроорганизмов, свойств почв. Отдельные пестициды разлагаются и определенными группами микроорганизмов.

Ниже приведено описание процессов взаимодействия микроорганизмов с пестицидами. Сразу же после поступления ксенобиотика в среду отмечается лаг-фаза (фаза приспособления), в процессе которой клетки адаптируются к пестициду. К концу лаг-фазы начинается разложение клеток, причем удельная скорость роста культуры достигает максимальной величины в экспоненциальной фазе. По мере утилизации клетками ксенобиотика и накопления метаболитов скорость роста микроорганизмов тормозится; культура вступает в фазу замедления роста или отрицательного ускорения. Из этой фазы культура переходит в стационарную, в которой количество клеток остается постоянным. Наконец, в фазе отмирания культуры уменьшается количество живых клеток, их общая масса падает в результате процессов автолиза.

В полевых условиях у смешанной почвенной популяции этот процесс усложняется различными биоценотическими отношениями (мутуализм, компенсализм, хищничество) и изменением экофакторов. Для почвенных условий характерно одновременное воздействие на ксенобиотик сообщества микроорганизмов (явление компенсализма). Способность к биодеградации пестицидов у почвенных микробных сообществ чаще выше, чем у чистых культур. Одни микроорганизмы осуществляют первичную трансформацию ксенобиотика, другие ее продолжают, а третью завершают деструкцию. Почвенные микроорганизмы быстрее деструктируют единственный пестицид, по сравнению со смесью нескольких веществ, резко различающихся по структуре.

Считают, что микробная деградация пестицидов в почве осуществляется двумя путями. Первый путь характеризуется убылью субстрата под воздействием конститутивных ферментов микробной клетки без какой-либо лаг-фазы. Подобным образом разлагаются в почве все природные соединения, а также такие пестициды, как ДНОК, линурон, симазин. Второй путь микробного разложения пестицида характеризуется или отсутствием деструкции или очень медленным его разложением на первом этапе (лаг-фаза), в процессе которого происходит индукция ферментов. Затем процесс разложения осуществляется довольно быстро. При этом синтез индуцибильных ферментов может быть детерминирован возникновением мутаций по генам, контролирующим отдельные этапы деградации пестицида, интенсивной перестройкой внехромосомного генетического материала (плазмид) или возникновением гибридных плазмид.

Читайте также:  Растение упомянутое в библии 5 букв

В ответ на воздействие некоторых ксенобиотиков микроорганизмы, подобно другой биоте, реагируют усилением продуцирования гидролитических ферментов и повышением их специфической активности. Образовавшиеся при этом индуцибильные ферменты повышают способность организма детоксицировать пестицид, который может выступать в роли самоиндуктора биотрансформации и в качестве индуктора биоразложения сходных по структуре соединений. Индукция почвенными микроорганизмами ферментов, способствующих разложению пестицидов, с одной стороны, ведет к самоочищению почвы. С другой стороны, при ярком проявлении этого процесса приходится применять все большие дозы пестицидов.

Для прогноза поведения гербицидов в почвах необходимо учитывать протекающие почвенные и почвообразовательные процессы. Так, например, при наличии испарения влаги с поверхности почвы происходит подтягивание к поверхности симазина при увеличении его концентрации в 5 раз. В то же время при поверхностном внесении симазина на черноземах даже на склоне 0,050 отмечалось его смывание до 25% от сохранившегося в почве вещества. Причиной фитотоксического последствия на растения симазина являлись его необратимо сорбированная форма, симазин в составе растительных остатков и гумусовых веществ. При этом устойчивость этом форм определялась протекающими почвообразовательными процессами.

4. Предельно допустимые концентрации

Оценка токсичности для человека и теплокровных животных.

При оценке токсичности пестицидов обычно учитывают минимальные дозы, вызывающие смертность 50% подопытной группы организмов (ЛД50). По токсичности для человека и теплокровных животных выделяют: сильнодействующие пестициды ЛД50 до 50 мг/кг живой массы (бромистый метил и др.); высокотоксичные ЛД50 до 200 мг/кг (базудин и др.); среднетоксичные – ЛД50 до 1000 мг/кг (медный купорос и др.); малотоксичные ЛД50 более 1000 мг/кг (бордосская жидкость, сера, витавакс, диален, неорон и др.).

По степени комплексного действия на организм выделяют пестициды чрезвычайно опасные, высоко опасные, умеренно опасные, малоопасные. При комплексной экотоксикологической оценке пестицидов учитывают летучесть, разлагаемость, токсичность для теплокровных животных, миграционную способность, коэффициент биологического накопления и т. д. Среди почвенной биоты наиболее чувствительны к воздействию пестицидов микроводоросли, нитрификаторы, азотфиксаторы, деструкторы целлюлозы, симбионты.

Следует отметить, что, хотя токсиколого-гигиенические и другие требования к новым препаратам постоянно ужесточаются, тем не менее, ни об одном из них нельзя с уверенностью сказать, что его применение абсолютно безвредно для живой природы. Именно поэтому по рекомендациям ВОЗ маленьким детям, больным и выздоравливающим следует употреблять пищу, абсолютно свободную от каких-либо остатков пестицидов.

В настоящее время в определенной степени изучены основные закономерности поведения пестицидов в почве и в растениях, но недостаточно выяснено их превращение в объектах окружающей среды при комплексном совместном или последовательном применении пестицидов с удобрениями, регуляторами роста и другими современными средствами химизации. Пестициды и их остатки могут прочно связываться в почве, и обычными методами при контроле содержания их остатков не определяться. В то же время предельно допустимые концентрации разработаны с учетом обычной диеты человека, т. е. с учетом возможного количества потребляемого продукта. Однако, в разных странах и для отдельных групп населения диеты неодинаковы, они отличаются и по сезонам года. Поэтому предельно допустимые концентрации в разных странах значительно отличаются. Большая опасность заключается во взаимодействии остатков различных токсикантов.

5 Экологическая оптимизация защиты растений

В ресурсосберегающих технологиях возделывания зерновых культур основой предупреждения отрицательного воздействия пестицидов на окружающую среду служит интегрированная система защиты растений. Ее ведущий принцип рациональной химической борьбы заключается в полном учете экологической обстановки на сельскохозяйственных угодьях, точном значении критериев численности вредных видов, а также численности полезных организмов, подавляющих развитие вредителей.

Существует четыре главных направления в повышении безопасности химического метода защиты растений.

1 Совершенствование ассортимента препаратов с целью уменьшения их токсичности для человека и полезных животных, снижение персистентности, повышение избирательности действия.

2 Использование оптимальных способов применения пестицидов, таких как предпосевная обработка семян, искореняющие ранневесенние и позднеосенние обработки в саду, ленточные или полосные обработки, использование гранулированных препаратов.

3 Оптимизация использования пестицидов с учетом экономической целесообразности и необходимости их применения для подавления популяций (с учетом порога вредоносности для каждого вида вредителя в зональном разрезе).

4 Строжайшая регламентация использования пестицидов в сельском хозяйстве и других отраслях на основе всестороннего изучения их санитарно-гигиенических характеристик и условий обеспечения безопасности при работе.

Высокотоксичные и стойкие в природе соединения заменяются малотоксичными и малостойкими. В целях сохранения полезных насекомых для химической обработки необходимо использовать высокоизбирательные препараты, ядовитые только для определенных вредных объектов и малоопасные для естественных врагов вредителей.

Практически безопасны для полезных насекомых фунгициды. Применение пестицидов с учетом экономического порога вредоносности для каждого вида вредителя или сорняка позволяет сократить площади или кратности химических обработок без ущерба для защищаемой культуры.

При использовании инсектицидов наиболее безопасно применение системных препаратов, особенно при обработке семян, или припосевное и послепосевное внесение в почву гранулированных препаратов. Важное преимущество припосевного применения системных инсектицидов – продолжительная защита растений в наиболее уязвимой фазе развития, когда семена и всходы могут быть особенно легко уничтожены или сильно повреждены вредителями.

Припосевное внесение в почву удобрений с пестицидами не только совмещает две операции, но и обеспечивает увеличение урожая. Малообъемные или ультрамалообъемные опрыскивания наиболее производительны и позволяют закончить обработки в кратчайшие сроки, пока вредители не успели причинить существенного вреда и не получили широкого развития. По ряду показателей очень перспективно вечернее и особенно ночное опрыскивание, что позволяет избежать бокового сноса пестицидов при дневном ветре.

Большое экологическое значение имеет выборочное применение пестицидов в начале повышения численности вредителей в изолированных очагах. Экологически обоснованы также чересполосная или ленточная обработка, при которой обработанные полосы чередуются с необработанными. Рациональны краевые обработки полей против вредителей, мигрирующих весной с участков, где они зимовали, на посевы. Против сорняков и вредителей, у которых сформировалась устойчивость к некоторым пестицидам, наиболее перспективно чередование препаратов из различных классов с различным механизмом действия.

Для предотвращения загрязнения остатками пестицидов почвы следует максимально ограничить внесение в почву стойких форм, а там, где необходимо, использовать быстро разрушающиеся препараты в рядки, гнезда, лунки, что уменьшает норму расхода. Стойкие препараты следует использовать в условиях многопольного севооборота, где вместе с чередованием культур происходит и чередование различных пестицидов, что предотвращает их накопление в почве.

1 Какие экологические проблемы возникают при применении пестицидов?.

2 Каково поведение пестицидов в объектах природной экосистемы?

3 Для чего используются пестициды?

4 Почему пестициды не уничтожают полностью те организмы, против которых они используются?

5 Экономическая составляющая применения пестицидов.

6 Почему именно для человека особо опасно использование пестицидов?

7 Раскройте сущность первого мифа применения пестицидов.

8 Второй миф о пестицидах.

9. Третий миф о пестицидах.

10 Какой метод защиты растений может стать альтернативой химическому методу защиты растений?

11 Охарактеризуйте действие пестицидов на биоценоз.

12 Охарактеризуйте принцип рациональной химической борьбы в агроценозе.

13 Назовите направления в повышении безопасности химического метода.

14 Назовите экологические особенности оптимизации защиты растений.

Список использованных источников

1. Агроэкология / Под ред. . – М.: Колос, 2000. – 533 с.

2. Гербициды и почвы: Экологические аспекты применения гербицидов. /Под. Ред. – М.: Изд. МГУ, 1990.

4. Минеев земледелия и природная среда. – М.: Агропромиздат, 1993.

5. Савичев / Курс лекций. М.: Международный независимый эколого-политологический университет, 1998. 124 с.

6. Тышкевич и агрономия. – Кишинев: Штиинца, 1991.

7. , Вакулин экология. – М.: Колос, 1996. – 255 с.

Источник