Влияние пестицидов на микрофлору почвы

    4.2 Миграция пестицидов

    Передвижение  пестицидов в почве происходит с  почвенным раствором или одновременно с перемещением коллоидных частиц, на которых они адсорбированы. Это зависит как от процессов диффузии так и массового тока (разжижение), которые представляют собой обычный способ вымывания.

    При поверхностном стоке, вызываемом осадками или орошением, пестициды передвигаются в растворе или суспензии, скапливаясь в углублениях почвы. Данная форма передвижения пестицидов зависит от рельефа местности, эродированности почв, интенсивности осадков, степени покрытия почв растительностью, периода времени, прошедшего с момента внесения пестицида. Количество пестицидов, передвигающихся с поверхностным стоком, составляет более 5% от внесенного в почву. По данным румынского НИИ почвоведения и агрохимии на стоковых площадках в экспериментальном центре Алдены в результате промывных дождей одновременно с почвой происходит и потеря триазина. На стоковых площадках с уклоном 2,5% в Билчешть-Арджече в поверхностных водах были обнаружены остаточные количества ГХЦГ от 1,7 до 3,9 мг/кг, а в суспензии – от 0,041 до 0,085 мг/кг ГХЦГ и от 0,009 до 0,026 мг/кг ДДТ.

    Вымывание пестицидов по профилю почв заключается  их передвижении вместе с циркулирующей  в почве водой, что обусловлено  в основном физико-химическими свойствами почв, направлением движения воды, а  также процессами адсорбции и десорбции пестицидов коллоидными частицами почвы. Так, в почве, ежегодно в течение длительного времени обрабатываемой ДДТ в дозе 189 мг/га, через 20 лет обнаружено 80% этого пестицида, проникшего на глубину 76 см.

    По  данным исследований, проведенных в Румынии, не трех различных почвах (аллювиальной очищенной, типичной солончаковой, мощном черноземе), где проводились обработки хлорорганическими инсектицидами (ГЦХГ и ДДТ) в течение 25 лет (при орошении в течение последнего десятилетия), остаточные количества пестицидов достигли глубины 85 см в типичном солончаке, 200 см в аллювиальной очищенной почве и 275 см в перерытом черноземе при концентрации 0,067 мг/кг ГЦХГ и соответственно 0,035 мг/кг ДДТ на глубине 220 см.  

    4.3 Разложение пестицидов

    На  пестициды, попавшие в почву, оказывают влияние различные факторы как в период их эффективности, так и в дальнейшем, когда препарат уже становится остаточным. Пестициды в почве подвержены разложению, обусловленному небиотическими и биотическими факторами и процессами.

    Физические  и химические свойства почв влияют на преобразования, находящихся в  ней пестицидов. Так глины, окислы, гидроокислы и ионы металлов, а  также органическое вещество почвы  выполняют роль катализаторов во многих реакциях разложения пестицидов. Гидролиз пестицидов идет при участии грунтовой воды. В результате реакции со свободными радикалами гумусовых веществ происходит изменение составных частиц почвы и молекулярного строения пестицидов.

    Во  многих работах подчеркивается большое  значение почвенных микроорганизмов в разложении пестицидов. Существует очень мало действующих веществ, не разлагающихся биологическим путем. Продолжительность разложения пестицидов микроорганизмами может колебаться от нескольких дней до нескольких месяцев, а иногда и десятков лет, в зависимости от специфики действующего вещества, видов микроорганизмов, свойств почв. Разложение действующих веществ пестицидов осуществляется бактериями, грибами и высшими растениями.

    Обычно  разложение пестицидов, особенно растворимых, реже адсорбированных почвенными коллоидами, происходит при участии микроорганизмов.

    Грибы участвуют главным образом в  разложении слаборастворимых и слабоадсорбируемых почвенными коллоидами гербицидов. [9, стр. 56]

     5. Выявление загрязнения почв 

    Выявление загрязнения почв тяжелыми металлами производят прямыми методами отбора почвенных проб на изучаемых территориях и их химического анализа на содержание тяжелых металлов. Эффективно также использовать для этих целей ряд косвенных методов: визуальная оценка состояния фитогенезов, анализ распространения и поведения видов – индикаторов среди растений, беспозвоночных и микроорганизмов.

    Для выявления пространственных закономерностей  проявления загрязнения почв используют сравнительно-географический метод, методы картирования структурных компонентов биогеоценозов, в том числе и почв. Такие карты не только регистрируют уровень загрязнения почв тяжелыми металлами и соответствующие изменения в напочвенном покрове, но позволяют прогнозировать изменение состояния природной среды. Рекомендовано отбирать образцы почв и растительности по радиусу от источника загрязнения с учетом господствующих ветров по маршруту протяженностью 25-30 км.

    Расстояние  от источника загрязнения для  выявления ореола загрязнения может  колебаться в значительных пределах и в зависимости от интенсивности загрязнения и силы господствующих ветров может изменяться от сотен метров до десятков километров.

    В США на борту ресурсного спутника ЭРТС-1 были установлены датчики  для выяснения степени повреждения  веймутовой сосны сернистым газом и почвы цинком. Источником загрязнения был цинкоплавильный завод, действующий с дневным выбросом цинка в атмосферу 6,3-9 тонн. Зарегистрирована концентрация цинка, равная 80 тыс. мкг/г в поверхностном слое почвы в радиусе 800 м от завода. Растительность вокруг завода погибла в радиусе 468 гектаров. Сложность использования дистанционного метода заключается в интеграции материалов, в необходимости при расшифровке полученных сведений серии контрольных тестов в районах конкретного загрязнения.

    Выявление уровня токсичности тяжелых металлов непросто. Для почв с разными механическими  составами и содержанием органического  вещества этот уровень будет неодинаков. В настоящее время сотрудниками институтов гигиены предприняты  попытки определить ПДК металлов в почве. В качестве тест-растений рекомендованы ячмень, овес и картофель. Токсичным уровень считался тогда, когда происходит снижение урожайности на 5-10%. Предложены ПДК для ртути – 25 мг/кг, мышьяка – 12-15, кадмия – 20 мг/кг. Установлены некоторые губительные концентрации ряда тяжелых металлов в растениях (г/млн.): свинец – 10, ртуть – 0,04, хром – 2, кадмий – 3, цинк и марганец – 300, медь – 150, кобальт – 5, молибден и никель – 3, ванадий – 2.

     6. Последствия применения пестицидов 

    Последствия неумеренного применения пестицидов могут быть самыми неожиданными, а главное - биологически непредсказуемыми; на смену одним видам вредных организмов часто приходят другие, которые вырабатывают иммунитет и способны выживать даже после самых эффективных обработок. Для преодоления иммунитета устойчивых особей к пестицидам приходится увеличивать дозы препаратов, что усиливает опасность загрязнения окружающей среды. Вследствие миграции пестицидов с воздушными, водными потоками ила биологического круговорота веществ последствия их токсического действия могут обнаруживаться на территории, где химикаты никогда не применяли.

    Возрастание масштабов применения пестицидов, в  частности гербицидов, во всем мире ставит перед исследователями ответственную  задачу детального и всестороннего изучения и прогнозирования всевозможных изменений, возникающих в биосфере, и необходимость разработки эффективных мероприятий по предупреждению нежелательных последствий интенсивной химизации, либо по управлению функционированием экосистем в условиях загрязнения.

    Вредное действие инсектицидов заключается  в уничтожении полезных или хозяйственно-нейтральных  видов и обеднений экосистемы, также они служат причиной появления  устойчивых популяций вредителей, от которых становятся все труднее избавляться; они накапливаются в экосистемах и могут сохраняться в них в течение нескольких лет,

    В настоящее время в результате интоксикации хлорорганическими препаратами  сильно сократилась численность  птиц, особенно хищных. Особенно токсичны инсектициды для плотоядных животных, так как они постепенно концентрируются в их организмах по мере продвижения к конечным звеньям пищевых цепей. Опасность заключается также в том, что повторное введение мелких доз влечет развитие скрытой хронической интоксикации, которая с трудом поддается диагностике. Инсектициды действуют как кумулятивные яды.

     7. Защита почв от загрязнения 

    Защита  почв от загрязнения тяжелыми металлами  базируется на совершенствовании производства. Например, на производство 1 т хлора  при одной технологии расходуют 45 кг ртути, а при другой – 14-18 кг. В перспективе считают возможным снизить эту величину до 0,1 кг.

    Новая стратегия охраны почв от загрязнения  тяжелыми металлами заключена также  в создании замкнутых технологических  систем, в организации безотходных производств. Отходы химической и машиностроительной промышленности также представляют собой ценное вторичное сырье. Так отходы машиностроительных предприятий являются ценным сырьем для сельского хозяйства из-за фосфора.

    В настоящее время поставлена задача обязательной проверки всех возможностей утилизации каждого вида отходов, прежде их захоронения или уничтожения.

    При атмосферном загрязнении почв тяжелыми металлами, когда они концентрируются  в больших количествах, но в самых  верхних сантиметрах почвы, возможно удаление этого слоя почвы и его захоронение.

    В последнее время рекомендован ряд  химических веществ, которые способны инактивировать тяжелые металлы  в почве или понизить их токсичность. В ФРГ предложено применение ионообменных смол, образующих хелатные соединения с тяжелыми металлами. Их применяют в кислотной и солевой формах или в смеси той и другой форм.

    В Японии, Франции, ФРГ и Великобритании одна из японских фирм запатентовала  способ фиксирования тяжелых металлов меркапто-8-триазином. При использовании этого препарата кадмий, свинец, медь, ртуть и никель прочно фиксируются в почве в виде нерастворимой и недоступной для растений форм.

    Известкование почв уменьшает кислотность удобрений  и растворимость свинца, кадмия, мышьяка и цинка. Поглощение их растениями резко уменьшается. Кобальт, никель, медь и марганец в нейтральной или слабощелочной среде также не оказывают токсического действия на растения.

    Органические  удобрения, подобно органическому  веществу почв, адсорбируют и удерживают в поглощенном состоянии большинство тяжелых металлов. Внесение органических удобрений в высоких дозах, использование зеленых удобрений, птичьего помета, муки из рисовой соломы снижают содержание кадмия и фтора в растениях, а также токсичность хрома и других тяжелых металлов.

    Оптимизация минерального питания растений путем  регулирования состава и доз  удобрений также снижает токсическое  действие отдельных элементов. В  Англии в почвах, зараженных свинцом, мышьяком и медью, задержка появления  всходов снималась при внесении минеральных азотных удобрений. Внесение повышенных доз фосфора уменьшало токсичное действие свинца, меди, цинка и кадмия. При щелочной реакции среды на заливных рисовых полях внесение фосфорных удобрений вело к образованию нерастворимого и труднодоступного для растений фосфата кадмия.

    Однако, известно, что уровень токсичности  тяжелых металлов неодинаков для  разных видов растений. Поэтому снятие токсичности тяжелых металлов оптимизацией минерального питания должно быть дифференцировано не только с учетом почвенных условий, но и вида и сорта растений.

    Среди естественных растений и сельскохозяйственных культур выявлен ряд видов  и сортов, устойчивых к загрязнению  тяжелыми металлами. К ним относятся  хлопчатник, свекла и некоторые бобовые. Совокупность предохранительных мер и мер по ликвидации загрязнения почв тяжелыми металлами дает возможность защитить почвы и растения от токсического их воздействия.

    Одно  из основных условий охраны почв от загрязнения биоцидами – создание и применение менее токсичных и менее стойких соединений и внесение их в почву и уменьшение доз их внесения в почву. Существует несколько способов, позволяющих уменьшить дозу биоцидов без снижения эффективности их возделывания:

• сочетание применения пестицидов с другими приемами. Интегрированный метод борьбы с вредителями – агротехнический, биологический, химический и т.д. При этом ставится задача не уничтожить целый вид целиком, а надежно защитить культуру. Украинские ученые применяют микробиопрепарат в совокупности с небольшими дозами пестицидов, который ослабляет организм вредителя и делают его более восприимчивым к заболеваниям;
• применение перспективных форм пестицидов. Использование новых форм пестицидов позволяет существенно снизить норму расхода действующего вещества и свести к минимуму нежелательные последствия, в том числе и загрязнение почв;
• чередование применения токсикантов с неодинаковым механизмом действия. Такой способ внесения химических средств борьбы предотвращает появление устойчивых форм вредителей. Для большинства культур рекомендуют 2-3 препарата с неодинаковым спектром действия.