Экология/6.экологический мониторинг
УдарцеваО.В.
к.т.н.доцент
ФГОУ ВПРО «Алтайский государственный аграрный университет»
Системное
взаимодействие «человек –машина- среда»
процесса аэрозольного распыления пестицидов
Проблема взаимосвязи экологичности и
эффективности применения средств защиты растений являются в настоящее время
актуальной.
Существующие
методы анализа загрязнения почв, как фактора последействия
химической прополки, основаны на
некоторых показателях и рекомендациях, определяющих степень опасности
загрязняющих веществ, а также дающих оценку опасности загрязнения почв.
Нормирования
же остаточного количества химических веществ
поступающих в почве значительно
отличается от принципов, положенных в основу нормирования в других средах. Это
связано с тем, что попавшие в почву химические вещества поступают в организм
человека опосредованно, главным образом через воздух, растения, продукты
питания. Исходя из этого, при
нормировании химических веществ в почве
учитывается не только та опасность, которую представляет почва при
непосредственном контакте с ней, но и последствия вторичного загрязнения
контактирующих с почвой сред.
Нормирование ПДК химических веществ в почве в данный момент
не завершено, поэтому к настоящему времени
установлены ПДК лишь для 40 вредных веществ, преимущественно пестицидов 1
класса опасности[1], также нормативное значение ПДК химических веществ никак не
учитывает кумулятивный эффект препарат.
В связи с
тем, что токсичные компоненты поступают в организм человека по пищевым цепям,
установлены допустимые остаточные концентрации (ДОК) пестицидов в почве,
пищевых и кормовых продуктах (таблица 1) [2].
Таблица 1
«ПДК и ДОК некоторых веществ в почве»
|
Вещество |
ПДК, мг/кг |
ДОК, мг/кг |
|
Хлорофос |
0,5 |
1,0 |
|
Карбофос |
2,0 |
1,0 |
|
Прометрин |
0,5 |
0,1 |
|
Полихлоркамфер |
0,5 |
0,1 |
|
Гексахлорциклогексан |
1,0 |
1,0 |
Результаты
гигиенических исследований загрязненных почв позволяют оценивать степень
опасности загрязнения вредными веществами
в системном взаимодействии : «человек-машина»,»машина-почва»,«почва –
растение», «растение –окружающая среда» и как следствие – здоровье человека.
В настоящее
время только предельно-допустимая концентрация
химических веществ в почве является основным критерием гигиенической
оценки опасности загрязнения почв вредными веществами.
Для оценки
опасности загрязнения почвы выбор химических веществ – показателей загрязнения
– проводится с учетом:
-характера источников загрязнения, определяющих
комплекс химических элементов, участвующих в загрязнении почв изучаемого региона (таблица 1);
-приоритетности
загрязнителей в соответствии со списком ПДК химических веществ в почве и их
классов опасности.
При отсутствии возможности учесть весь
комплекс химических веществ, загрязняющих почву, оценку проводят по наиболее
токсичным веществам, то есть относящимся к наиболее высокому классу опасности.
Согласно
разработанной методики, при отсутствии в документации класса опасности
химических веществ, приоритетных для почв исследуемого района, их класс
опасности J может быть определен по следующей формуле[3 ]:
, ( 1 )
где А –
атомный вес соответствующего элемента; S – растворимость в воде
химического соединения, мг / л; М – молекулярная масса химического соединения,
в которое входит данный элемент; a - среднее
арифметическое из шести ПДК химических веществ в разных пищевых продуктах
(мясо, рыба, фрукты, хлеб, овощи).
Под экологической токсичностью пестицидов
понимается его способность загрязнять окружающую среду и наносить вред
нецелевым (полезным) организмам
окружающей среды. Мерой экологической токсичности пестицидов являются
классы их стойкости, подвижности и экотоксичности. Показателями экологической
токсичности пестицидов являются- коэффициент сорбции (Kd
), период распада в почве (ДТ-50),
полулетальные и недействующие концентрации (LC-50)
для нецелевых организмов и другие –экспериментально определенные в лабораторных условиях[4].
По экологической токсичности пестициды
делятся на две группы показателей:
Экотоксичность
(табл.3) и поведение пестицидов в
окружающей среде ( табл.4) .В таблице 3 представлены данные по среде обитания и
показатели токсичности ,характеризующие
экотоксичность. Способность пестицид сохраняться и распределяться в
природной среде описывается показателями его поведения в объектах окружающей
среды (таб.4)
Таблица 3. Показатели
поведения пестицида в окружающей среде,
характеризующие его токсичность.
|
Среда обитания |
Представительный
целевой вид |
Показатель |
|
Земля( почва) |
Млекопитающие |
LD50 и NOEL |
|
Птицы |
LD 50 и NOEL |
|
|
Насекомые |
LC 50
и NOEC |
|
|
Почвенные организмы |
Влияние пестицидов на
трансформацию углерода и азота (% к контролю). |
|
|
Вода |
Рыбы |
LC 50 и
NOEC |
|
Зоопланктон |
ECи
NOEC |
|
|
Воздух |
Млекопитающие |
LC50
и NOEC |
Таблица 4. Основные
показатели поведения пестицида в окружающей среде.
|
Среда (объект) |
Процесс |
Показатель |
|
Почва |
Разложение |
Период полураспада(DT50
) |
|
Сорбция |
Коэффициент сорбции (Kd
или Koc) |
|
|
Вода |
Разложение |
Период полуразложения(DT50 ) |
|
|
Сорбция донными
осадками |
Коэффициент
сорбции (Kd или Koc)
) |
|
Растворение |
Растворимость в воде S |
|
|
Воздух |
Испарение |
Константа Генри ( Н) |
|
Разложение |
Период
полуразложения((DT50 ) |
Оценка экологической опасности пестицидов, основанная на использовании показателей (
период полураспада- стойкости ДТ-50,
показатель токсичности-LC-50,
коэффициент сорбции - Kd) интересна
тем, что позволяет проводить сравнительную характеристику препаратов, методов и
систем внесения пестицидов. Показатель экологической токсичности процесса внесения пестицидов и их
последействие в настоящее время
отсутствует, что препятствует оценки
экологического риска, возникающего при
их применении. Необходимые данные о
экологических свойствах пестицидов по-видимому, должны иметь определенную
структуру [5 ]
Первичные данные, как правило получают инструментальным путем в результате прямых
измерений.К ним относятся концентрации пестицидов в почве, воде, в
тест-объектах. Данная информация собирается в
процессе разработки и используется для расчета показателей
(индикаторов), требуемых при регистрации пестицидов.Первичные данные касающиеся
последействия пестицидов, получают и физико-химическими методами, путем отбора
и анализа проб. Вместе с тем говорить о поведении пестицидоа в окружающей среде
и проявлении его токсичности по первичным данным достаточно сложно, т.к. не
учитывается ряд факторов- структура почвы, влажность воздуха и т.д. Первичные
данные необходимы для расчета так называемых индикаторов экологичности
пестицида.
Индикаторы экологичности пестицида позволяют
говорить о состоянии или изменении компонентов окружающей среды, под
воздействием пестицидных препаратов. Для пестицидов такими индикаторами являются:
- период полураспада DT50 – индикатор стойкости пестицида в почве, сильно
зависит от pH-почвы;
- коэффициент сорбции пестицида Kd (или Koc) – индикатор его подвижности в системе почва-вода,
- полулетальные концентрации LC50 для тестовых видов
организмов – индикаторы токсичности пестицида и т.п.
-летальная
доза LD50.
ЛД50, LD50, CD50, СД50
- полулетальная доза, доза половинной выживаемости, среднесмертельная доза или
летальная доза LD50. Это доза пестицида (точнее - действующего вещества
пестицида), которая вызывает гибель (смерть) половины (50%) организмов за
определенный срок [5].
В законодательно
оформленном виде экологические индикаторы пестицидов нашли свое применение в
так называемых «регистрационных требованиях» -
данных о пестициде, которые регистрант должен представить при его
регистрации. Такие требования, касающиеся экологической оценки пестицидов и
действующие в настоящее время в Российской Федерации, приведены в разделе
«Экологическая характеристика действующего вещества», «Сведения о пестициде»
[Приказ МСХ РФ от
10.07.2007 г. № 357]. Среди требуемых данных - вышеупомянутые индикаторы
DT50, Koc и LC(Табл.5).
Таблица 5 Индикаторы
экологичности пестицидов
|
Индикатор |
Функциональная
зависимость* |
Что характеризует |
|
DT50 – период
полуразложения пестицида в природных средах |
С(почва,
вода, воздух) = f (t) |
Стойкость в почве, воде
и воздухе |
|
Kd
(Koс) – коэффициент сорбции |
Cраствор = f (Cпочва) |
Подвижность в системе
почва-раствор |
|
H – константа Генри |
Cвоздух = f (S) |
Подвижность в системе
раствор-воздух |
|
BCF – коэффициент
биоаккумуляции |
Cорганизм = f (C вода, почва) |
Способность накапливаться
в организмах нецелевых видов |
|
LC50 и NOEC – полулетальная и
недействующая концентрации |
L = f (Cпочва, вода, воздух) |
Токсичность для нецелевых видов организмов |
* - С – концентрация пестицида; t – время; S
– растворимость пестицида в воде; L - смертность
Вышеперечисленные индикаторы, по смысловому содержанию, являются
показателями экологической опасности пестицида
и практически все классификации, характеризующие экологическую опасность
пестицидов, являются классификациями вышеперечисленных индикаторов.
Например, классификации индикаторов токсичности
используются для отнесения пестицидов к тому или иному классу опасности
химических веществ. Или классификация
пестицидов по их стойкости в почве (табл.5), которая служит специалистам
сельского хозяйства направлением дальнейшего использования почв, принятие мер
по ослаблению остаточного действия
пестицидов, чередование посева сельскохозяйственных культур, устойчивых к
действию пестицидов.
Информацию о периоде
полуразложения ( DT50, DT90) позволяет принять
решение о использовании конкретного пестицида с учетом периода вегетации
растений, субмодели роста растения
(табл.6). Пестициды с длительным
периодом разложения в почве не должны быть использованы в районах, где процесс вегетации короток,
т.к. вероятна угроза длительного
последействия.
Таблица 6 Классификация стойкости пестицидов в
почве
|
Класс |
Индикаторы стойкости,
сутки |
|
|
DT50 |
DT90 |
|
|
Нестойкий |
< 7 |
< 21 |
|
Малостойкий |
7 – 21 |
21 – 70 |
|
Среднестойкий |
22 – 60 |
71 – 200 |
|
Стойкий |
61 – 120 |
201 – 400 |
|
Очень стойкий |
> 120 |
> 400 |
В отличие от первичных данных индикаторы удобны для сравнения свойств
различных пестицидов, так как исходные первичные данные для их расчета получают
в стандартных контролируемых условиях
[6].
Экологический риск
пестицида - вероятность проявления его
экологической опасности в реальных условиях окружающей среды и регламента на
применения конкретного пестицидного препарата. Определение экологической опасности
и риска применения составляет в целом экологическую оценку пестицида. Для
оценки риска применения конкретного пестицида необходима информация о его
концентрации в окружающей среде. Эта информация может быть получена на
начальном этапе взаимодействия пестицидных препаратов с окружающей средой т.е.
в процессе внесения аэрозольных пестицидов.
Выводы:
Теоретический обзор экологичности процесса
химизации почв позволяет констатировать, что в настоящее время это единственный
экономический обоснованный метод защиты растений, используемый во всем мире. Но
вместе с тем, возникает проблема экологичности данного процесса, накопление
остатков пестицидных препаратов в почве. Используемые Индикаторы
экологичности пестицида позволяют говорить о состоянии или изменении
компонентов окружающей среды, под воздействием пестицидных препаратов. Остается не решенным вопрос о анализе
процесса аэрозольного распыления пестицидов,эта информация может
быть получена на начальном этапе взаимодействия пестицидных препаратов с
окружающей средой т.е. в процессе химизации почв.
Таких приборов и систем анализа в настоящее время нет. Накопленные в
настоящее время данные о содержании остаточных концентраций пестицидов в почве
и растениях дают информацию о текущем их содержании в объектах исследования, но
никак не устанавливают зависимость между
способом внесения и содержанием.
Поэтому перспективной задачей проводимого исследования является оценка эффективности процесса аэрозольного
распыления пестицидов с учетом не
только результативности воздействия на
вредителей, но и по экологическому параметру.
Литература:
1.Кудряшева
С.Я.Контролируемые показатели почвенно-экологического мониторинга -Новосибирск.
-Из-во НГТУ-2003-46с.
2.Перечень предельно-допустимых концентраций (ПДК) и
ориентировочно-допустимых количеств
химических веществ в почве //Постановление Правительства №323 ,1
06.02.1992г.
3.
Горбатов В.С. Структура экологических данных о пестицидах // Защита и карантин
растений -2012-№3 С13-17
4.Ударцева О.В.Задачи экологического мониторинга
пестицидов в окружающей среде.//Актуальные научные достижения Том 17 Из-во Praha Publishing House «Education and
Science»- 2011-С.76-93.
5.Соколов М.С.,
Стрекозов Б.П. Последовательность и некоторые принципы нормирования пестицидов
в почве. // Химия в сельском хозяйстве, 2011- т.13- №7, С. 63-66
6. Горбатов В.С., Матвеев Ю.М., Кононова Т.В. Экологическая
оценка пестицидов: источники и формы информации -Агро XXI -2009-№ 1-3 -С. 7-9