Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

Е.А. Зилов
Гидробиология и водная экология

Учебное пособие. – Иркутск: Иркут. ун-т, 2007.

Предыдущая

Раздел 4. Загрязнение водных экосистем

20. Консервативные токсиканты в водных экосистемах

20.3. Пестициды

Пестициды – необходимый компонент современного сельского хозяйства. Мировые потери урожая от болезней, вредителей, сорняков составляют:

Зерновых – 510 Мт;

Сахарной свеклы – 569 Мт;

Сахарного тростника – 567 Мт;

Картофеля – 129 Мт

Без применения пестицидов урожайность в мире бы снизилась

Для картофеля – на 37%;

Для капусты – на 22%;

Для яблок – на 10%;

Для персиков – на 9%.

Для борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур сначала использовали вещества, содержащие тяжелые металлы, такие, как свинец, мышьяк и ртуть. Эти неорганические соединения называют пестицидами первого поколения.

Современные пестициды представляют собой большую группу органических веществ, токсичных для разного рода нежелательных организмов. По механизму биологического действия они подразделяются на:

зооциды; инсектициды; эпициды; акарициды; родентициды; лимациды; нематоциды; фунгициды; бактерициды; гербициды; дефолианты; дефлоранты; десиканты (для высушивания листьев на корню); фумиганты (для окуривания угодий или помещений); ретарданты (для регуляции роста и развития растений); репелленты (для отпугивания насекомых, грызунов); аттрактанты (для привлечения насекомых с последующим уничтожением).

Сегодня в мире в среднем на 1 га наносится 300 г химических средств защиты растений.

Оказалось, что использование органических пестицидов связано с целым рядом проблем. Их можно разделить на четыре категории:

- развитие устойчивости у вредителей;

- возрождение вредителей и вторичные вспышки численности;

- рост затрат;

- нежелательное воздействие на окружающую среду.

Успехи применения пестицидов в 1950-70-е годы вызвали интерес к использованию аналогичных методов в водном хозяйстве. Стали исследовать возможность применения гербицидов, альгицидов, моллюскицидов, ихтиоцидов и других биоцидов для подавления или сокращения численности «сорных» и «вредных» гидробионтов. Неприятной неожиданностью стало то, что в водных экосистемах отрицательные последствия применения пестицидов оказались даже резче и острее, чем в экосистемах наземных.

ДДТ

В поисках средства борьбы с вредителями швейцарский химик Пауль Мюллер начал систематически изучать воздействие некоторых органических веществ на насекомых в 1930 г. К 1938 г. он натолкнулся на дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ), который впервые был синтезирован еще в 1874 г.:

ДДТ неожиданно стал долгожданным «чудо-оружием», веществом, чрезвычайно токсичным для насекомых и относительно безвредным для человека и других млекопитающих. Он обладал широким спектром действия, т.е. его можно успешно использовать против очень многих видов насекомых-вредителей. Кроме того, ДДТ оказался стоек, т.е. с трудом разрушался в окружающей среде и обеспечивал продолжительную защиту от вредителей. Это его свойство давало дополнительную экономию, так как отпадала необходимость в затратах труда и материала на неоднократные обработки. Фермеры смогли отказаться от других, более трудоемких методов борьбы, в частности, севооборота и уничтожения остатков прошлогодних культур. Еще одним положительным качеством ДДТ стала дешевизна его производства. В разгар использования ДДТ в начале 1960-х г. фунт препарата стоил не более 20 центов (Небел, 1993).

В первое время ДДТ был настолько эффективен, что снижение численности вредителей во многих случаях привело к резкому росту урожаев. Стало возможным выращивать менее устойчивые к вредителям, но более урожайные сорта, распространить некоторые культуры в новые климатические зоны, где ранее они были бы погублены насекомыми.

Мало того, из-за широкого спектра инсектицидного действия ДДТ стал эффективным средством борьбы с насекомыми, переносящими инфекции. Во время второй мировой войны его использовали против вшей, распространявших сыпной тиф среди солдат, находившихся в антисанитарных фронтовых условиях. Благодаря ДДТ это была первая из больших войн, в которой от тифа погибло меньше людей, чем от боевых ранений. Всемирная организация здравоохранения распространила ДДТ в тропических странах для борьбы с комарами и достигла заметного сокращения смертности от малярии. Вне всякого сомнения, ДДТ спас миллионы жизней.

В 1948 г. Пауль Мюллер, вполне заслуженно, получил за свое открытие Нобелевскую премию. В 1970-е г. когда выяснилось, что ДДТ благодаря своей устойчивости быстро накапливается в пищевых цепях и опасен для людей, использование ДДТ было запрещено в большинстве развитых стран. В бывшем СССР ДДТ продолжал использоваться в количествах, официально не превышающих ПДК (для воды/почвы – не более 0,1 мг л–1/кг–1). В настоящее время в биосфере находится ориентировочно 1 Мт ДДТ (Мазур, 1996).

Поступление пестицидов в гидросферу и его последствия

Пестициды поступают в водоемы с дождевыми и талыми водами (поверхностный сток), после авиа- и наземной обработки сельскохозяйственных угодий, лесов и водоемов пестицидами, с дренажно-коллекторными водами, образующимися при выращивании хлопка и риса, со сточными водами предприятий, производящими эти вещества. В составе мирового поверхностного стока содержится не менее 2 Мт инсектофунгицидов и других пестицидов органической природы, которыми ежегодно обрабатываются посевы и насаждения сельскохозяйственных культур.

Использование ПХБ в качестве пестицидов обуславливает значительно большее загрязнение ими окружающей среды, чем поступление из других источников. Так, например, доля диоксинов в донных осадках Токийского залива, попавших туда из-за использования пестицидов, оказалась в 5 выше, чем благодаря поступлению из других источников (Masunaga, 2003).

Стойкие пестициды (ДДТ и др.) способны к биоаккумуляции. Как правило, в воде часть их находится в растворенном виде в малых и ультрамалых концентрациях, порядка нг или мкг л–1 воды, но значительно большая их доля адсорбирована на неорганических и органических частицах, на поверхности тел организмов бактерио-, фито- и зоопланктона. Гидробионты-фильтраторы, поглощая взвеси непосредственно из воды и выедая фито- и бактериопланктон, накапливают пестициды в своих тканях и передают их в последующие звенья трофических цепей – рыбам. При отмирании, планктон оседает на дно и загрязняет донные отложения. Донные отложения служат пищей организмам детритофагам, поедание которых рыбами бентофагами обеспечивает накопление пестицидов уже в их тканях. Таким образом, происходит загрязнение пестицидами двух основных подсистем водной экосистемы: пастбищной и детритной цепей питания.

Эта вероятность концентрирования веществ в достаточно длинных цепях пресноводной или морской среды представляет наиболее опасное последствие загрязнения вод пестицидами.

В качестве наиболее известного примера потрясений, вызванных заражением вод хлорорганическими инсектицидами можно привести катастрофу на озере Клир-Лейк в Калифорнии. В 1949, 1954, 1957 г. озеро было обработано ТДЕ (соединение типа ДДТ) с целью уничтожения комаров (Chaoborus astictopus). Озеро было обработано относительно слабыми дозами ТДЕ (14 мкг л–1). После распыления препарата его концентрация в планктоне составляла 5 мг кг-1, т.е., в 30 раз выше. В жировой прослойке и мышцах сомика (Ameirus catus), выловленного в 1958 г., содержалось соответственно 1700-2375 (в 1000 – 1500 раз выше, чем в воде) и 22-221 мкг кг-1 этого вещества. Результатом этого стало быстрое уменьшение колонии западных поганок (Aechmophorus occidentalis) – птиц, населяющих это озеро и потребляющих в пищу только рыбу. Из 1000 гнездующихся пар после обработки препаратом осталось лишь 30, и те оказались почти стерильными. В тканях мертвых птиц содержалось до 2500 мг кг–1 ТДЕ, т.е. в 500 раз выше, чем в планктоне и в 15000 раз выше, чем в воде (Рамад, 1981). Другой пример накопления трех разных пестицидов в пищевых цепях оз. Онтарио приведен в таблице 36. В таблице 37 приведены усредненные данные по накоплению ДДТ компонентами озерной экосистемы средних широт.

Таблица 36

Содержание пестицидов в организмах в озере Онтарио (мкг кг-1 сухого веса/л) (Allan, 1991)

 

ДДТ

Мирекс

Линдан

Вода

0,3-57

0,1

0,4-11

Донные осадки

25 000-218 000

144 000

46 000

Бентос

440 000-1 088 000

41 000-228 000

?

Планктон

63 000-72 000

12 000

12 000

Рыбы

620 000-7 700 000

50 000-340 000

2 000-360 000

Яйца птиц

7 700 000-34 000 000

1 800 000-6 350 000

78 000

Таблица 37

Биологическое концентрирование ДДТ в пресноводных экосистемах (Jшrgensen, 1992)

Компонент

Концентрация ДДТ,

мг кг–1 сх. в.

Коэффициент накопления

Вода

0,000003

1

Фитопланктон

0,0005

160

Зоопланктон

0,04

13 000

Мелкие рыбы

0,5

167 000

Крупные рыбы

2

667 000

Рыбоядные птицы

25

8 500 000

Понятно, что аккумуляция пестицидов происходит не только в пресноводных экосистемах, но и в океанских. В качестве примера могут служить концентрации трех пестицидов и коэффициенты их накопления в тихоокеанских животных (см. таблицы 38, 39).

 Таблица 38

Средняя концентрация в морской воде и гидробионтах (мкг кг-1) хлорированных углеводородов в Тихом океане (Израэль, 1989)

Объект

ПХБ

ДДТ

Линдан

Океанская вода

0,04-0,59

0,006-0,48

0,52-8,2

Зоопланктон

1,8

1,7

0,26

Миктофиды[24]

48

43

2,2

Кальмары

35-95

16-28

0,93-1,5

Полосатый дельфин

2800-4100

4200-6000

48-89

Таблица 38

Коэффициент накопления хлорированных углеводородов в Тихом океане (Израэль, 1989)

Объект

ПХБ

ДДТ

Линдан

Зоопланктон

6,4 103

1,2 104

1,2 102

Миктофиды

1,7 105

3,1 105

103

Кальмары

2,4 105

1,6 105

5,2 102

Полосатый дельфин

1,3 107

3,7 107

3,7 104

Надо отметить, что ПХБ накапливаются и в организмах типичных сухопутных животных (Hoekstra, 2003). Постоянное накопление в воде хлорорганических пестицидов представляет серьезную угрозу для жизни не только животных, но и людей (см. таблицу 40).

Таблица 40

Концентрации ДДТ (мг кг–1 сх. в.) (Jшrgensen, 1992)

Объект

Концентрация

Атмосфера

0,000 004

Дождевая вода

0,0002

Атмосферная пыль

0,04

Возделываемые почвы

2,0

Пресная вода

0,00001

Морская вода

0,000001

Трава

0,05

Водные макрофиты

0,01

Фитопланктон

0,0003

Наземные беспозвоночные

4,1

Водные беспозвоночные

0,001

Пресноводные птицы

2,0

Морские птицы

0,5

Глотатели

2,0

Травоядные млекопитающие

0,5

Хищные млекопитающие

1,0

Человеческая пища, растительная

0,02

Человеческая пища, животная

0,2

Человек

6,0



[24] Светящийся анчоус

Предыдущая