Химические проблемы применения пестицидов

Циркулярный наконечник высокого давления и малый наконечник образуют очень маленькие капли, которые легко сносятся. Циркулярный наконечник низкого давления и большой наконечник образуют большие капли с меньшей способностью к сносу. Возможность сноса части капель пестицида зависит от способа его применения. При более низкой высоте рассеивания рабочая смесь меньшей мере попадает в воздушные потоки и меньше сносится, и наоборот

Авиационное опрыскивание производится с высоты над объектом 3-4 м и при скорости ветра не более 3 м/с, а при использовании наземной аппаратуры – 3-4 м/с. Нарушение этих требований приводит к сносу рабочих смесей на значительное расстояние. Летучие пестициды при высокой температуре воздуха (22-28 °С) быстро выветриваются, что значительно уменьшает их пестицидное действие и загрязняет окружающую среду. Удаление пестицидов с воздуха происходит с осадками и путем фотохимического разрушения.

Загрязнение атмосферного воздуха пестицидами характеризуется таким показателем, как предельно допустимая концентрация (ПДК). Согласно санитарным нормам максимально допустимые уровни содержания пестицида в воздухе рабочей зоны составляют 0,001-0,05 мг/м3.

Гидросфера.

Пестициды могут попадать в водоемы непосредственно из почвы или атмосферы. В открытые водоемы они попадают со сточными и талыми водами, при авиационных и наземных обработках сельхозугодий и лесных насаждений, а также при непосредственном уничтожении сорняков, водорослей, моллюсков и тому подобное.

С атмосферы в воду пестициды попадают с осадками, при выветривании и вымывании с поверхности в более глубокие слои почвы. Движение пестицидов до воды происходит вследствие стечения с обрабатываемой поверхности или в результате выщелачивания в нижние слои с поверхности почвы. Сток и выщелачивания случаются, когда на поверхность попадает избыток жидкого пестицида или на поверхность, которая содержит остатки пестицида, попадает много дождевой или ирригационной воды. Сточная вода может попадать в дренажные каналы, ручьи, пруды или в реки, по которым пестициды могут перемещаться на большие расстояния. Пестициды также выщелачиваются в нижние горизонты почвы, достигая грунтовых вод. Сток пестицида может нанести значительный ущерб рыбе и другим гидробионтам в прудах, ручьях, озерах и реках. Распределение пестицидов в толще воды зависит от их физико-химических свойств (объемной массы, растворимости), препаративных форм и тому подобное. На скорость разрушения пестицидов в воде влияет ее температура, рН, уровень общего загрязнения, свойства действующего вещества.

Пестициды, которые попали в водоемы, могут разрушаться, или, если они стабильны, мигрировать и накапливаться в гидробионтах и муле, что определяет их опасность для водной среды. Для характеристики стабильности препарата в воде определяют t50 и t95 распада.

Стабильность оценивается по шкале:

• первый класс – высокостабильные препараты (t95 более 30 суток),
• второй – стабильные (11-30),
• третий – среднестабильные (6-10),
• четвертый – малостабильные (до 5 суток).

От продолжительности хранения пестицида в воде зависит его действие на водоемы и экологические последствия, поэтому при подборе ассортимента препаратов следует учитывать и показатели стабильности. Стабильность вещества, кроме его химической природы, зависит также от формы препарата, нормы расходов, погодных условий.

Почва.

В почву пестициды попадают во всех случаях их использования. В дальнейшем определенная их часть разлагается на нетоксичные продукты в течение нескольких месяцев и не оставляет заметного негативного влияния, другая часть хранится годами и попадает в систему круговорот веществ в природе. Пестициды попадают в атмосферу при испарении, а затем выпадают с дождем, вымываются осадками или почвенной водой в глубокие подпочвенные слои, выносятся корнями растений на поверхность с почвенным раствором, в макроколичествах поступают в продукты питания и снова в почву. Продолжительность этих процессов зависит от природных и антропогенных факторов, влияющих на распад пестицидов в почве.

Природные факторы. Биологические процессы являются основными в разложении большинства пестицидов. Биологическая активность почвы определяется ее типом, генетическим слоем, рН, содержанием органического вещества, гидротермическим режимом, условиями аэрации и тому подобное. Особенности распространения почвенных микроорганизмов связаны с географией основных типов почв. По мере продвижения с севера на юг биогенность почв возрастает. Различную микробиологическую активность почв определяет температурный режим.

Скорость инактивации и разложения пестицидов зависят от типа почвы, степени его окультуренности, минерального и механического состава и др. Неравномерная локализация микрофлоры в различных генетических горизонтах почвы и их неодинаковая биологическая активность влияют на полноту деградации пестицидов. Поэтому для окружающей среды наиболее опасны инертные и персистентные пестициды с высокой миграционной способностью. Такие препараты после проникновения в глубокие слои почвы длительное время могут сохраняться без существенных изменений.

Кислотность почвы. Для большинства почвенных микроорганизмов оптимальный показатель рН=6,5-7,5 (нейтральная среда). Можно предположить, что в пределах этих показателей рН микробиологическая трансформация (разложения) пестицидов в почве должна проходить более интенсивно. Однако, как показывают исследования, значение рН среды по-разному влияют на трансформацию отдельных пестицидов. Пестицидная активность уменьшается благодаря адсорбции препаратов и продуктов их деградации почвенными коллоидами. Степень адсорбции пестицидов в значительной степени зависит от содержания гумуса в почве. Почвами с высоким содержанием органического вещества абсорбируется большее количество пестицидов по сравнению с суглинков и песчаными.

Влажность почвы. Если в почве больше воды, чем она может поглотить, она вместе с пестицидами легко проникает в подземные воды. Ливень или чрезмерное орошение могут вызвать такое явление.

Аэрация почвы. Большинство почвенных микроорганизмов являются активными в аэробных условиях, поэтому чаще аэрация положительно влияет на разложение пестицидов.

Нормы расхода препаратов. Пестициды как биологически активные вещества не должны накапливаться в почве в концентрациях, которые негативно влияют на жизнедеятельность микроорганизмов. Поэтому применять пестициды необходимо согласно регламенту, особенно соблюдать нормы расхода препаратов, что является чрезвычайно важным для самоочищения почвы.

Летучесть пестицидов зависит от температуры и влажности почвы и воздуха. Например, через 15 мин после применения эптама потери его из сухой почве составляют 20%, из влажной – 27 из сырой – 44%. Это касается и других летучих препаратов, вносимых в почву. Адсорбция пары летучих пестицидов сухой почвой значительно выше, чем влажной. Это позволяет применять их при сухой почве без риска уменьшения эффективности.

Детоксикация пестицидов в почве и других средах в значительной степени зависит от свойств почвы, погодно-климатических факторов (осадков, температуры, освещения). Они зависят от обработки почвы, орошения, использования удобрений, культуры и способа применения препаратов. С повышением температуры и активности солнечной инсоляции скорость разложения увеличивается. Срок хранения пестицидов в почве зависит от вида и масштабов их применения.

Одним из основных факторов, способных предотвращать загрязнение почвы пестицидами, является научно обоснованное уменьшение норм расхода препаратов, кратности обработок и оптимизация их применения. Замена сплошных обработок полосовыми и краевыми, применение баковых смесей значительно уменьшают расходы препаратов на единицу площади, а, следовательно – и загрязнения почвы.

Биосфера.

Из атмосферы, почвы и водоемов пестициды попадают в организм человека, животных и рыб, что может являться источником их отравлений.

От применения пестицидов в наибольшей степени страдают следующие группы животных (в порядке величин поражения): беспозвоночные, рыбы, птицы, млекопитающие. В первую очередь, поражаются дикие виды, так как они не могут соблюдать "сроков ожидания" и других регламентов применения ядохимикатов.

Рис.2.Побочные эффекты воздействия пестицидов.

Крупную народнохозяйственную проблему сегодня представляет сельскохозяйственное загрязнение внутренних водоемов. Установлено, что от 30 до 70 % всех применяемых пестицидов и минеральных удобрений попадают в воду рек и озер. В результате многие виды могут исчезнуть. В России в Нижегородской области из 57 видов рыб 21 вид исчез в результате воздействия сельскохозяйственных стоков. В Таджикистане к 1980 году под угрозой исчезновения оказались 10 % местных видов рыб.  Всего же около 33 % случаев гибели рыбы в пресных водоемах происходит от загрязнения их пестицидами.

У птиц и млекопитающих многие инсектициды и другие пестициды вызывают сдвиги гематологических показателей, изменяют белки сыворотки крови, действуют как иммунодепрессанты, нарушают стайное и индивидуальное поведение животных и т.д.

Среди других опасностей, которые несут пестициды биосфере, есть одна: ее сложно оценить в долларах или рублях, но она, вероятно, станет ведущей в ближайшие десятилетия. Это нарушение жизнеобеспечивающих систем биосферы, в первую очередь, поддержания качественного состава пресных вод и атмосферного воздуха. Пестициды нарушают нормальное функционирование экосистем, в том числе – работу экосистем по очистке воды и поддержанию эволюционно сложившегося состава воздуха.

 

 

 

 

 

 

5.Проблема утилизации пришедших в негодность пестицидов.

Помимо проблем, возникающих благодаря применению пестицидов, существует не менее важная проблема утилизации.

Наиболее лучшей стратегией утилизации отходов является такая практика, которая предотвращает или минимизирует образование отходов и способствует рециркуляции материалов. Для этих целей были опубликованы стратегии организации ООН, по вопросам продовольствия и сельского хозяйства (FAO), и Международной группы национальных ассоциаций производителей агрохимикатов (GIFAP). Перед тем как начать ликвидацию пестицидов их нужно идентифицировать, ведь на сегодняшний день очень много соединений которые не возможно распознать как тот или иной пестицид. После того, как отход (пестицид) идентифицирован, принимается решение либо по его использованию по прямому назначению, либо по его рециркуляции. Если использование или рециркуляция не являются приемлемыми вариантами, тогда должен быть применен один из вариантов утилизации отходов. Потенциальные варианты утилизации отходов оцениваются с точки зрения безопасности для человека и окружающей среды (оценка риска), рассматривая при этом факторы управления риском (социальные, политические и юридические). Предпочтительный вариант утилизации отходов выбирается также с учетом стоимости его осуществления. Для того чтобы принять решение об оптимальном способе утилизации запасов непригодных пестицидов необходимо располагать данными о качественном и количественном составе отходов. Принимая во внимание, что отходы, как правило, содержат высокие концентрации пестицидов, качественный и количественный анализ отходов может быть выполнен без привлечения инструментальных хроматографических методов (газожидкостной и высокоэффективной жидкостной хроматографии). Для этой цели вполне подходит тонкослойная хроматография (ТСХ) и колориметрия.

В руководящих рекомендациях FAO по управлению большими количествами запасов непригодных пестицидов и их ликвидации предусмотрены следующие этапы:

- инвентаризация запасов;

- обустройство участка для временного  хранения запасов;

- ликвидация запасов;

- предотвращение накопления запасов  непригодных пестицидов.

На первом этапе необходимо определить посредством инвентаризации являются ли запасы пестицидов действительно непригодными. В связи с тем, что некоторые контейнеры с пестицидами могут не иметь этикеток или этикетки могут быть не читабельными, может понадобиться анализ содержимого контейнеров. После того как размеры и природа запасов непригодных пестицидов установлены должны быть предприняты меры по улучшению условий временного хранения пестицидов. Как правило, эта работа связана с перезатариванием пестицидов в контейнеры, которые обеспечат безопасное хранение запасов непригодных пестицидов

После принятия мер для безопасного хранения запасов непригодных пестицидов могут быть рассмотрены возможные способы утилизации этих запасов. В общем случае эти способы могут быть разделены на три категории:

• термические
• физико-химические
• биологические

В таблице  приведены способы утилизации больших запасов непригодных пестицидов, которые, по мнению FAO, являются приемлемыми (или неприемлемыми) для развивающихся стран.

Приемлемые методы	Неприемлемые методы
Высокотемпературное сжигание	Открытое сжигание (горение)
Сжигание в цементных печах	Закапывание в землю
Химическая обработка	Спуск в канализацию
Долгосрочное контролируемое хранение	Солнечное испарение
Биоразложение	Расстилание на земле
	Размещение в глубоких скважинах
	Методы, разработанные для ремедиации почвы и подземных вод

Таблица 2. Методы утилизации больших количеств непригодных пестицидов в развивающихся странах

Следует заметить, что в общем случае запасы непригодных пестицидов могут представлять собой смесь нескольких веществ, многие из которых не идентифицированы. В связи с этим не может быть рекомендован универсальный способ уничтожения запасов непригодных пестицидов для всех случаев. Каждый новый случай требует нового решения. Общие требования, которым должен отвечать способ уничтожения запасов непригодных пестицидов, заключаются в следующем:

• минимальный риск для окружающей среды
• безопасность для человека
• экономичность