Пестициды и окружающая среда

Наряду с применением удобрений, улучшением сортового состава сельскохозяйственных культур, внедрением других агротехнических мероприятий, важнейшим условием увеличения объема урожая и улучшения его качества являются эффективные мероприятия по борьбе с болезнями, вредителями растений и сорняками. Грибковые заболевания, вредители и сорная растительность наносят значительный ущерб производству сельскохозяйственной продукции. По данным ФАО, потенциальные потери урожая от болезней, вредителей растений ежегодно в мире составляют 75 млрд. долларов, или 34,9% урожая, в том числе от вредителей 13,8%, болезней—11,6, сорняков—9,5%.

В борьбе с болезнями и вредителями растений используется целый комплекс мероприятий: агротехнические приемы, создание устойчивых к вредителям и болезням сортов, использование биологических, химических и других методов, прямо или опосредованно, влияющих на вредителей культурных растений и др. На современном этапе сельскохозяйственного производства наиболее эффективен в борьбе с болезнями и вредителями растений химический метод, обеспечивающий надежную защиту урожая и высокую экономичность.

Мировое производство (Унянц Г. Л., 1981) пестицидов в 1975г. составило 1,6 млн. т действующего вещества. Ежегодный прирост составил 10-15%; при сохранении таких темпов на последующий период к 2000 г. мировое производство пестицидов достигнет 2,5-2,7 млн. т. Мировая стоимость применяемых пестицидов (Гар К. А., 1981) в сельском хозяйстве в 1974 г. составила 5 млрд. долларов, в 1980 г.- 8 млрд., к 1990 г. по подсчетам специалистов она достигнет 13 млрд. долларов, т. е. по сравнению с 1974 г. увеличится в 2,7 раза. Сегодня 50% мирового рынка пестицидов используется в США, Канаде и странах Западной Европы.

Экономические выгоды от применения пестицидов чрезвычайно велики. В Индии, где пока мало применяются минеральные удобрения и пестициды, урожай риса в среднем 17 ц/га, в Японии, где средства повышения урожайности применяются в широких масштабах, собирают по 70 ц/га риса. В этой стране для получения высоких урожаев сельскохозяйственной продукции затрачивается в 20 раз больше минеральных удобрений и пестицидов.

Экономическая эффективность применения пестицидов подтверждается убедительными данными. Согласно Norman (1974), в 1850г. один человек, работающий в сельском хозяйстве США, мог обеспечить сельскохозяйственными продуктами четырех жителей, в 1900 г. он обеспечивал уже семь человек, в 1940 г. — 11 и в 1974 г. — 55 человек. Этот прирост производительности труда ученые относят в основном за счет интенсивного использования ядохимикатов. Они подсчитали, что если бы США в широких масштабах не применяли химические средства защиты растений, производство картофеля, яблок, хлопка снизилось бы на 50%, а мяса, молока и шерсти — на 25%.

По подсчетам специалистов своевременное и эффективное проведение защитных мероприятий позволяет в среднем сохранять с каждого гектара 2-3 ц зерна, не менее 5 ц риса, не менее 15 ц картофеля, овощей, сахарной свеклы, плодов и винограда.

Краткие данные о пестицидах. Пестициды — общепринятое собирательное название ядохимикатов, используемых в сельском хозяйстве для защиты растений и животных и получивших свое название от pestis — зараза, разрушение, cido — убивать. Это разнообразные химические соединения, обладающие способностью уничтожать или прекращать развитие живых организмов — насекомых, клещей, млекопитающих (грызунов), бактерий, вирусов, спор, грибов, вредной растительности и др.

Благодаря биологической активности пестициды вызывают гибель не только вредных, но и полезных организмов. Поэтому в настоящее время уделяется большое внимание созданию препаратов избирательного действия, направленных только против вредных организмов. Эти работы основываются на биохимических различиях организмов.

Классификация пестицидов. В зависимости от назначения химической природы и патогенных свойств разработано несколько классификаций пестицидов: гигиеническая, химическая, производственная.

В основу гигиенической классификации пестицидов положены степень их ядовитости (токсичность) для биологических объектов, комулятивные свойства и стойкость с учетом возможности циркуляции во внешней среде.

Пестициды обладают разной степенью ядовитости (токсичности). Степень опасности пестицидов оценивается по их токсичности, летучести, комулятивным свойствам и стойкости.

Сила токсического действия измеряется дозой вещества, выражаемой в мг/кг массы животного, или концентрацией вещества в воздухе — мг/л или мг/м³ воздуха. Для оценки токсичности пестицидов принято пользоваться средней смертельной дозой (ЛДзо), вызывающей гибель 50% подопытных животных при однократном поступлении препаратов в желудочно-кишечный тракт.

В зависимости от величины ЛДзо пестициды принято делить на сильнодействующие ядовитые вещества, среднесмертельная доза которых менее 50 мг/кг массы животного, высокоядовитые (ЛДзо от 50 до 200 мг/кг); среднеядовитые (ЛДзо от 200 до 1000 мг/кг) и малоядовитые (ЛДзо от 1 г и более).

Если пестициды поступают через кожу (кожно-резорбтивная токсичность), для оценки их действия используется кожно-оральный коэффициент (отношение среднесмертельной дозы пестицида, действующего через кожу, к среднесмертельной его дозе, вводимой в желудок). При резко выраженной токсичности (ЛДзо меньше 300 мг/кг) кожно-оральный коэффициент меньше 1; при выраженной токсичности (ЛДзо 300-1000 мг/кг) кожно-оральный коэффициент от 1 до 3; при слабо выраженной токсичности (ЛДзо более 1000 мг/кг) кожно-оральный коэффициент больше 3.

По степени летучести пестициды делятся на очень опасные вещества (насыщающая концентрация больше или равна токсичной), опасные (насыщающая концентрация больше пороговой) и малоопасные (насыщающая концентрация не оказывает порогового действия).

Кумуляция пестицидов определяется по коэффициенту комуляции (отношение суммарной дозы препарата, вызывающей гибель 50% подопытных животных при многократном введении, к дозе, вызывающей гибель 50% животных при однократном введении). Если коэффициент комуляции меньше 1, вещество обладает сверхкомуляцией; при коэффициенте комуляции 1-3 — у вещества выраженная коммуляция; при коэффициенте 3-5 — умеренная и при коэффициенте более 5 — слабовыраженная комуляция.

Пестициды подразделяются и по стойкости: очень стойкие (период разложения на нетоксические компоненты свыше 2 лет); стойкие (0,5-1 год); умеренно стойкие (1-6 месяцев) и малостойкие (один месяц).

По способу поступления в организм насекомых пестициды принято подразделять на кишечные, контактные, фумигантные и системные. Кишечные яды проникают в организм насекомого через питание. Насекомое погибает при поступлении яда в кишечник. Кишечные яды губительно действуют на насекомых, имеющих грызущий или сосуще-лижущий ротовой аппарат. Контактные яды убивают насекомых при контакте с любой частью их тела. Они разрушают наружные покровы, проникают в организм, нередко закупоривают органы дыхания. Такие яды применяются в основном против вредителей, имеющих колюще-сосущий ротовой аппарат. Системные яды обладают способностью перемещаться по сосудистой системе растений и отравлять их клеточный сок. Фумигантные яды поражают организм насекомого через дыхательную систему. Некоторые ядохимикаты действуют как кишечные, контактные и системные яды.

По способу получения и химической структуре различают хлорорганические, фосфорорганические, ртутьорганические, мышьяксодержащие, производные мочевины, цианистые соединения, производные карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кислот, препараты меди, производные фенола, серы и ее соединений, производные уксусной и масляной кислот, неорганические гербициды, алкалоиды и другие пестициды.

Наиболее широко применяются хлорорганические, фосфорорганические и ртутьорганические пестициды.

В зависимости от объекта воздействия (сорная растительность, вредные насекомые, теплокровные животные) и химической природы пестициды подразделяются на следующие группы: 1) акарициды —для борьбы с клещами; 2) альгициды — для уничтожения водорослей и другой водной растительности; 3) антисептики — для предохранения неметаллических материалов от разрушения микроорганизмами; 4) арборициды — для уничтожения сорной растительности; 5) бактерициды —для борьбы с бактериями и бактериальными болезнями растений; в) зооциды (или родентициды) для борьбы с грызунами; 7) инсектициды — для борьбы с вредными насекомыми (эфициды —препарат для борьбы с тлями); 8) лимациды (моллюскоциды) — для борьбы с различными моллюсками; 9) нематоциды — для борьбы с круглыми червями (нематодами); 10) фунгициды —для борьбы с болезнями растений под влиянием различных паразитирующих грибов.

К пестицидам относятся дефолианты — средства для удаления листьев, дисиканты — препараты для высушивания листьев на корню, дефлоранты — вещества для удаления излишних цветков, химические вещества — регуляторы роста и развития растения, гербициды — для уничтожния сорной растительности. В сельскохозяйственной практике применяются как общеистребительные гербициды, уничтожающие все растения на обрабатываемой площади, так и избирательные, губительно действующие только на сорную растительность.

К пестицидам относят также химические вещества для отпугивания насекомых, грызунов и других животных — репелленты, привлечения насекомых с последующим их уничтожением — аттрактанты, стерилизаторы —для половой стерилизации насекомых.