Применение и значение отдельных видов пестицидов

В сельском хозяйстве наиболее широкое применение находят инсектициды, фунгициды, зооциды, гербициды, дефолианты и дисканты.

Инсектициды и акарициды. Препараты этой группы относятся к 17 классам химических веществ; 48% общего ассортимента препаратов занимают фосфорорганические соединения, 14% — производная карбалиновой кислоты и 11 % — хлорорганические соединения, остальная часть препаратов данной группы относится к другим классам химических соединений.

Фосфорорганические инсектициды и акарициды (хлорофос, метафос, карбофос, метатион, фозалон, фосфамид и др.) применяются наиболее широко. Они используются против паутинного клещика — основного вредителя хлопчатника, вредной черепашки — вредителя зерновых культур и ряда вредителей плодовых. Препараты обладают высокой биологической активностью. Им свойственны контактные и внутрирастительные системные действия. Они проникают в ткань растения и сохраняют токсичность для вредителя в течение двух — шести недель. Фосфорорганические пестициды, обладая высокой биологической активностью, оказывают токсическое воздействие на организм человека и животных. Большинство препаратов этой группы относится к высокотоксичным ядам. В механизме их токсического действия лежит угнетение деятельности жизненно важных ферментов.

Фосфорорганические пестициды в отличие от хлорорганических относительно мало накапливаются в окружающей среде. Под влиянием воды, солнца они примерно в течение месяца разрушаются, превращаясь в малотоксичные соединения. Так, метилмеркаптофос в листьях растений находится в течение 30 дней, фосфамид — 7 дней. Поэтому фосфорорганические препараты в меньшей степени загрязняют пищевые продукты, полученные от обрабатываемых культур и животных. Однако некоторые препараты (тиофос и др.) обладают высокой токсичностью и способны вызывать острое отравление. Их применение запрещено.

Производные карбаминовой кислоты. Это севин, цирам, цинеб и др. Они обладают значительной фунгицидной активностью и используются для защиты от вредителей, возбудителей заболеваний и сорной растительности плодовоягодных, овоще-бахчевых, зерновых, зернобобовых и технических культур; обладают средней и малой токсичностью и слабовыраженной комуляцией, сравнительно быстро разрушаются во внешней среде. Однако некоторые из них могут сохраняться на обрабатываемых поверхностях сельскохозяйственных культур в течение продолжительного времени. Хотя производные карбалиновой кислоты по масштабам производства и применения занимают второе место после фосфорорганических препаратов, в нашей стране разрешено использование только двух препаратов — севина и пиримора.

Производные карбаминовой кислоты в большинстве случаев действуют как контактные и кишечные яды, некоторые из них могут оказывать токсическое действие на теплокровных животных и человека и по токсичности не уступают фосфорорганическим соединениям. Они оказывают эмбриотоксическое и мутагенное действие.

Хлорорганические соединения. ГХЦГ, полихлорпинен, алдрин, эфирсульфонат и другие хлорорганические соединения — один из первых пестицидов, нашедших широкое применение в сельскохозяйственном производстве. Они используются в борьбе с вредителями зерновых, зернобобовых, технических культур, виноградников, овощных и полевых культур, в лесном хозяйстве, ветеринарии и даже в медицинской практике. Отличительная их особенность — стойкость к воздействию различных факторов внешней среды (температура, солнечная радиация, влага и др.).

Другое характерное свойство хлорорганической группы веществ - способность накапливаться в тканях и жире животных. Большинство препаратов этой группы относится к среднетоксичным соединениям. Только некоторые из них (алдрин, дилдрин) принадлежат к сильнодействующим и очень опасным по своей летучести веществам. Хлорорганические соединения могут вызвать острые и хронические отравления с поражением печени, центральной и периферической нервной системы и других жизненно важных органов и систем.

В настоящее время принимаются меры к замене соединений более безопасными. Применение сильнодействующих препаратов, таких, как алдрин, дилдрин, в сельском хозяйстве запрещено.

В последнее время получены химические соединения этой труппы, обладающие высокой инсектицидной активностью и легко разлагающиеся в окружающей среде до нетоксичных продуктов. Из хлорорганических иносектицидов в нашей стране сегодня находят широкое применение полихлоркамфен, гексахлоран, гамма-изомер, ГХЦГ — тиодан, дилер.

Фунгициды. Они предохраняют от заболеваний сельскохозяйственные культуры. Объем их производства меньше, чем инсектицидов и гербицидов, но ассортимент значительно больше последних. Фунгициды относятся к различным классам химических соединений. Широкое применение в сельскохозяйственной практике нашли производные итиокарбаминовой кислоты (цинеб, поликарбацин, диатин М-45 и др.), фталимада (камтан, фталан) бензимидазола (бедомил БМК), мочевины и гуанидина (темпсен М, карпен). Для протравливания семян используются органические соединения ртути. Положительной особенностью почти всех фунгицидов (кроме ртутьсодержащих), является их малая опасность для животных и человека, а многие из препаратов безвредны и для полезной фауны агроценозов.

Ртутьорганические соединения. Это гранозан, меркуран, агронал, фализан и др. Они относятся к сильнодействующим ядовитым (высокотоксичным) веществам, обладают выраженной комуляцией и стойкостью. Действующим началом большинства ртутьорганических препаратов является этилмерхлорид и этилмеркурфосфат. При несоблюдении мер личной защиты эти препараты могут стать причиной пищевых отравлений. В организме ртутьорганические соединения быстро проникают во все его органы и ткани (особенно богатые липидами). С этим, по мнению ряда исследователей, связано преимущественное поражение нервной системы при отравлениях этими препаратами. При остром отравлении ртутьорганическими соединениями отмечаются расстройства со стороны сердечно-сосудистой системы, изменения в печени, желудке, в костном мозге, периферической крови и т. д.

В последнее время ртутные протравители семян заменяются на комбинированные, менее опасные препараты на основе фунгицидов и бактерицидов. Некоторые фунгициды, а также продукты их метаболизма, используемые при рисосеянии, небезопасны для гидробионтов.

Гербициды. Эти средства борьбы с сорняками относятся к 11 классам химических соединений. Наиболее широко применяются в сельском хозяйстве производные хлорфеноксиалкановых кислот, симметричного триазина, мочевины, тиокарбаминовой, хлорированных алифатических и бензойной кислот.

Гербициды в основном значительно менее токсичны для теплокровных, обладают слабой кумулятивной способностью. Однако некоторые гербициды небезопасны для окружающей среды. К их числу следует отнести низшие эфиры, отличающиеся большой летучестью. Значительная устойчивость хлортриазиновых препаратов при нарушении правил их применения может оказывать отрицательное воздействие на последующие посевы.

Дефолианты и дисиканты. Для дефолиации сои, хлопчатника, картофеля и некоторых других культур применяются: бутифос, цианид кальция, хлорат магния и хлорат-хлорид кальция. Хлориды также используются для дисикации ботвы картофеля, подсолнечника, риса и др.

Н. Н. Мельников кратко сформулировал следующие требования к пестицидам: низкая токсичность для гидробионтов и других полезных организмов, обитающих в водоемах и почве; относительно быстрое разложение в воде и почве с образованием продуктов, безопасных для полезных живых организмов; отсутствие комуляции в организме человека и животных, отсутствие отдаленных отрицательных последствий для человека и других живых организмов; возможно меньшие нормы расхода на единицу обрабатываемой площади во избежание накопления в растениях конъюгатов пестицидов и их метаболитов с веществами растений; возможность чередования применения различных классов химических соединений с целью избежания появления резистентных форм вредных организмов и накопления препаратов в окружающей среде; максимально высокая эффективность против вредных организмов при возможно меньших нормах расхода; достаточная безопасность в обращении, исключающая возможность острых отравлений; высокая экономическая эффективность использования в сельском хозяйстве и других областях, безопасная и удобная форма применения препарата.

Способы применения пестицидов. Пестициды используются в разных препаративных формах, чаще в виде дустов, гранулированных препаратов, суспензий, эмульсий, аэрозолей и фумигантов. Дуст —порошкообразная смесь, состоящая из основного яда (активно действующее вещество) и наполнителя. В качестве наполнителя используются тальк, мел, гипс, каолин и др. Дусты производятся в централизованном порядке на заводах. Готовить дусты на местах (в колхозах и других хозяйствах) не разрешается.

Гранулированные препараты готовятся посредством пропитки гранул или различных минералов (бентонит, каолин, вермикулит), или минеральных удобрений. Размеры гранул зависят от назначения препарата (от 0,25 до 5 мм в диаметре).

Суспензия —смесь порошкообразных препаратов с водой. Эмульсия - механическая смесь двух жидкостей. Их получают разбавлением водой концентратов препарата, концентраты эмульсии готовятся на заводах-изготовителях.

Смачивающиеся порошки — технический продукт пестицида, смешанный с твердым наполнителем и с добавкой вспомогательных веществ, улучшающих смачиваемость и прилипаемость к поверхности растений.

Концентраты — смесь технического продукта с каким-либо растворителем с добавлением антииспарителей или других вспомогательных веществ, предназначенных для опрыскивания без разбавления водой.

Аэрозоли — парообразный туман или дым, содержащий пестицид. Они создаются искусственно с помощью специальных аэрозольных генераторов.

Способы применения пестицидов зависят от их препаративной формы и назначения (обработка семенного материала, опрыскивание, опыление, обработка гранулированными препаратами). Тактика применения пестицида обоснована особенностями биологии вредителей, возбудителей болезней, сорняков.

В борьбе с паразитарными болезнями применение фунгицидов основано на принципе предупреждения заражения патогенными микроорганизмами путем обеззараживания посевного материала, а также профилактики заражения растений и распространения заболеваний в период вегетации. Применение гербицидов в борьбе с сорной растительностью избавляет от ручного труда на прополке и сокращает количество междурядной обработки почвы.

При применении пестицидов большое значение имеет правильный выбор нормы расхода препарата. Она определяется по действующему веществу, содержащемуся в том или ином препарате, из расчета на единицу площади (на 1 га, на одно дерево). Для расчета нормы расхода используется формула: Н = 100 D/C, где Н - норма расхода препарата; D - доза действующего вещества; С — содержание действующего вещества в данном препарате (в %). Полученная величина не должна превышать норму, предусмотренную “Списком химических и биологических средств борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками, разрешенных для применения в сельском хозяйстве”. Пестициды должны быть стандартными по составу, стабильными при хранении.

Общие принципы нормирования ПДК пестицидов в объектах окружающей среды. Для всех разрешенных к применению пестицидов, установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) в объектах окружающей среды. Общие принципиальные подходы гигиенического нормирования химических веществ, в том числе пестицидов, в воде, воздухе рабочей зоны и частично в почве приведены в соответствующих разделах книги. Чрезвычайно важное звено в общей системе мероприятий по профилактике вредного влияния пестицидов на здоровье человека - установление допустимых остаточных количеств (ДОК) их в продуктах питания. Основные принципы нормирования — выяснение токсикологических свойств, определение количества пестицидов, способных вызвать патологический эффект в организме, с учетом потенциальной опасности для здоровья человека и отдаленных последствий. В основу берутся пороговые и недействующие дозы препарата для организма. При оценке токсичности препарата учитывается не только уровень ЛДэо, но и его стойкость, разнообразные условия применения, возможные превращения в другие соединения в процессе обмена. Принимаются во внимание его физико-химические свойства (смачиваемость, удерживаемость на поверхности, размер и форма частиц, упругость паров действующего начала и др.), способ применения, норма расхода.

Количество остаточных пестицидов в растениях зависит также от сроков и условий обработки, включая способ и кратность нанесения препарата, вид растений, интенсивность их роста, метеорологические условия (температура, влажность воздуха, инсоляция и др.), а также возможность изменения органолептических свойств продуктов.

В качестве норматива допустимых концентраций остаточных количеств пестицидов в продуктах питания принимается такое их количество, которое, поступая в организм человека ежедневно, не наносит никакого ущерба его здоровью. Нормы допустимых остаточных количеств устанавливаются отдельно для каждого пестицида. Некоторые пестициды не должны присутствовать в пищевых продуктах (алдрин, гептахлор и др.). Не допускается присутствие многих пестицидов (байтекс, гамма-изомер, гексахлорциклогексан, гексахлоран и др.) в молоке, мясе, масле, яйцах. Остаточные количества пестицидов в продуктах питания в Казахстане в ряде случаев ниже, чем в других странах. Известно, что циркуляция пестицидов в окружающей среде происходит по взаимосвязанной схеме: атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера. Некоторые из препаратов не проходят все стадии циркуляции быстро разрушаются. Однако многие из них, особенно содержащие мышьяк, ртуть, свинец, кадмий, селен и некоторые другие элементы, обладают способностью накапливаться в отдельных объектах окружающей среды. Особенно высокой такой способностью отличаются многие хлорорганические соединения, в том числе полихлордифенилы, которые через пищевые цепи могут попадать в организм человека.

Пестициды в почве. (Возрастающее производство и применение пестицидов неизбежно сопровождается их рассеиванием и накоплением. В почву пестициды поступают с протравленными семенами, при обработке растений пестицидами, с отмирающими частями растений, с поверхностным стоком с вышерасположенных участков, при выпадении с осадками, с частичками почвы, переносимыми ветром, с органическими удобрениями и экскрементами животных и т. п.

В литературе имеются данные о загрязнении почвы препаратами фосфорорганических соединений. Длительность сохранения севина в почве 1-2 года. Сравнительно длительно сохраняются в почве (несколько месяцев и даже лет) некоторые гербициды (диурон, моурон, симпазин и др.).

Степень накопления препаратов в почве и пути их миграции определяются свойствами яда, особенностями самой почвы, характером агротехнических мероприятий и др. Установлено, что в превращениях (детоксикации) пестицидов в почве имеют значение гидролитические и окислительные процессы, а также фотохимические превращения. Ведущая роль в разложении пестицидов принадлежит почвенным микроорганизмам, которые разрушают их до образования простейших продуктов. Например, некоторые почвенные бактерии, грибы и актиномицеты используют в качестве источника углерода гербицид далапон. Установлено микробиологическое разложение триазиновых гербицидов, производных фенилмочевины и др. Имеются данные о микробиологическом разложении фосфорорганических пестицидов — вофотокса, диазинона, карбофоса, дихлорофоса, рогара, тиофоса и др., а также фунгицидов.

Метаболизирование в почве хлорорганических инсектицидов также в определенной степени связано с жизнедеятельностью микроорганизмов. В последнее время выделено около 30 видов фитопатогенных и сапрофитных бактерий, способных трансформировать большую часть соединений этой группы. Однако некоторые хлорорганические пестициды достаточно стойки и могут сохраняться в почве без существенных изменений в течение нескольких лет. Наиболее часто (в убывающем порядке) обнаруживаются дилдрин, линдан, токсафен, гептахлор, алдрин. Длительность сохранения ихв почве от 4 до 15 лет.

Пестициды в источниках водоснабжения. Как показывают многочисленные наблюдения, из почвы пестициды могут попадать в водоемы в результате смыва с обработанных полей и лесов с грунтовыми, дождевыми и талыми водами. Водоемы могут загрязняться сточными водами предприятий, производящих пестициды, при непосредственном внесении препаратов для уничтожения сорных рыб, водорослей, моллюсков, переносчиков возбудителей заболеваний человека и животных и т. д.'В литературе приводятся данные о поступлении ядохимикатов в водоемы из атмосферы.

Распределение пестицидов в толще воды зависит от многих факторов: от физико-химических свойств препарата (растворимость, плотность), формы применения (масляные и водные эмульсии, суспензии, растворы, дусты) и др. На скорость разложения пестицидов в воде оказывают влияние температура, рН воды, уровень общего загрязнения. Большое значение имеют свойства препаратов (растворимость в воде, химические взаимодействия с водой, поглощение препаратов донным илом). В зависимости от этого продолжительность пребывания пестицидов в воде может колебаться от нескольких дней до двух лет и больше.

Стойкие хлорорганические пестициды обнаруживают во всех основных реках США (Миссисипи, Миссури, Колумбии и др.). Содержание в них остатков эндрина и дилдрина колеблется от 0,001 до 0,02 мг/л. Стойкие пестициды могут нарушить сложившиеся экосистемы в водоеме.

Загрязнение пестицидами атмосферного воздуха. В местностях интенсивной химизации сельского хозяйства значительное количество пестицидов может скапливаться в атмосферном воздухе населенных мест. В воздушную среду они поступают главным образом в результате нарушения режима обработки сельскохозяйственных культур, лесных угодий и водоемов.

В воздухе населенных мест из хлорорганических пестицидов находили линдрин, алдрин и др., из фосфорорганических - паратион, карбофос и др. Препараты адсорбируются содержащимися в воздухе твердыми частицами и воздушными потоками разносятся на значительные расстояния. В зависимости от источников поступления пестицидов в воздух и их индивидуальных особенностей выделяют три зоны концентрации пестицидов. В первой зоне находятся источники, которые обусловливают более интенсивное поступление пестицидов в воздух. В их числе рассеивание пестицидов при их применении в сельском и лесном хозяйстве, при уничтожении кровососущих насекомых и их личинок. В период и после применения пестицидов указанными методами вследствие движения загрязненного воздуха они могут мигрировать с обрабатываемых площадей. Возникает вторая, менее загрязненная зона атмосферного воздуха в районах, примыкающих к ареалам применения пестицидов. Третья — наиболее обширная зона простирается на десятки и сотни километров от места применения пестицидов.

Величина рассеивания пестицидов и интенсивность загрязнения ими атмосферного воздуха зависят от особенностей и способа применения препарата, его летучести, величины обрабатываемой площади и метеорологических факторов (температура, скорость ветра).

Наука и практика располагают объективными данными рассеивания пестицидов в воздухе в зоне применения их при опытно-производственных испытаниях. Введена обязательная проверка пестицидов с учетом определения возможности сноса препаратов из зоны обработки. Для рекомендованных к применению пестицидов даются технические, гигиенические и другие рекомендации их эффективного и безопасного применения.

Загрязнение пестицидами продуктов питания. Работы отечественных и зарубежных исследователей последних двух десятилетий свидетельствуют о загрязнении пестицидами пищевых продуктов. Особенно значительное загрязнение наблюдалось в начальный период применения пестицидов. Чаще всего пищевые продукты загрязнены хлор-, фосфор- и ртутьорганическими соединениями, производными карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кислот, бромидами. Из группы хлорорганических пестицидов в продуктах обнаружены ДДТ, алдрин, дилдрин и некоторые другие; из фосфорорганических — тиофос, карбофос и др. Из карбаматов — севин, цинеб и др. Хлорорганические пестициды находят в продуктах животного и растительного происхождения, а фосфорорганические и карбаматы — преимущественно в растениях. Накопление стойких химических веществ в продуктах питания чаще всего связано с нарушениями правил и регламентов их применения, с завышением рекомендуемых доз препарата, несоблюдением сроков последней обработки растений перед сбором урожая (время ожидания) и др.

Причиной загрязнения пестицидами фуражных культур во многих случаях является выращивание их в междурядьях обработанных садов. Содержание хлорорганических пестицидов в продуктах животного происхождения может быть связано, например, с обработкой ими убойного и молочного скота в целях борьбы с эктопаразитами.

В последние годы наметилась определенная тенденция к снижению поступления в организм человека суммарного количества пестицидов.

Пестициды и здоровье человека. Пестициды, обладая высокой биологической активностью, способны отрицательно воздействовать на организм человека.

Пестициды, обладая определенной устойчивостью, не только накапливаются в почве, воде, продуктах питания, но и участвуют в круговороте веществ. Разные авторы степень опасности загрязнения пищевых продуктов оценивают по-разному. Однако все они единодушны в необходимости комплекса мероприятий по предупреждению загрязнения и оздоровлению внешней среды.

Поступая тем или иным путем в организм человека, пестициды могут вызывать отравления. Отравления могут быть острые, подсстрые и хронические. Острые отравления вызываются одновременным поступлением в организм больших количеств вещества и сопровождаются, как правило, бурным развитием заболевания. Особенно опасны отравления пестицидами при обработке помещений и посевного материала.

При отравлении хлорорганическими пестицидами обычно поражаются внутренние органы (печень, почки), а также нервная система. Отмечается общая слабость, головокружение, тошнота, раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей. При остром отравлении фосфорорганическими пестицидами наблюдается тошнота, иногда со рвотой, слюноотделение, сужение зрачков, мышечные подергивания, судороги. Позднее может наступить нарушение психики, дрожание рук и отдельных частей тела и даже судороги и коматозное состояние. Наиболее опасны из этой группы пестицидов тиофос, метилэтилтиофос, метафос, метилмеркаптофос, карбофос, препарат М-81, хлорофос.

При остром отравлении ртутьорганическими пестицидами характерно повышенное отделение слюны, “металлический” вкус во рту сильная жажда, чувство жжения во рту, тошнота, иногда рвота, понос со слизью, головные боли, иногда обморочное состояние. Острые отравления могут быть как с крайне тяжелым течением (до смертельного исхода), так и со сравнительно легким течением.

Подострое отравление вызывается поступлением в организм относительно небольшого количества препарата, и протекает оно в более легкой форме.

Хроническое отравление связано с длительным поступлением в организм препаратов в количествах, не превышающих предельно допустимые концентрации. Хронические отравления могут вызывать только те вещества, которые обладают способностью к материальной или функциональной кумуляции. Под материальной кумуляцией понимают систематическое накопление веществ в организме, а под функциональной — суммирование вызываемых ядохимикатами изменений функций отдельных органов или систем организма. Наиболее полно изучено отравление хлорорганическими соединениями.