Применение пестицидов
Содержание
1.Введение.
. Влияние на
окружающую среду.
. Принимаемые меры.
. Масштабы
применения пестицидов.
. Современные
требования к пестицидам.
. Токсичность
пестицидов.
.Экономическая
эффективность применения пестицидов.
.Классификация.
.1 Инсектициды.
.2 Акарициды.
.3 Зооциды.
.4 Гербициды.
.5 Фунгициды.
.6 Ретарданты.
.7 Дефолианты.
.8 Десиканты.
. Биологические
средства защиты растений.
. Формы применения.
. Заключение.
1. Введение
Пестициды - собирательный
термин, охватывающий химические соединения различных классов, применяемые для
борьбы с вредными организмами в сельском хозяйстве, здравоохранении,
промышленности, нефтедобыче и многих других случаях. Пестициды начали
использовать еще в войсках Александра Македонского для борьбы с паразитами человека
(порошок долматской ромашки). В здравоохранении пестициды применяют для борьбы
с членистоногими - переносчиками таких опасных заболеваний, как малярия, чума,
туляремия, энцефалит, сонная и слоновая болезнь, многие кишечные заболевания. В
здравоохранении и ветеринарии, кроме того, пестициды используют в качестве
дезинфицирующих средств, в промышленности - для предохранения неметаллических
материалов (полимеров, древесины, текстильных изделий), борьбы с обрастанием
морских судов, особенно в южных морях, для борьбы с сероводородобразуюшими
бактериями, для предохранения труб от коррозии.
В наибольших масштабах
пестициды используют в сельском хозяйстве для борьбы с членистоногими
(инсектициды и акарициды), нематодами (нематоциды), грибными (фунгициды) и бактериальными
(бактерициды) заболеваниями растений и животных, а также для борьбы с сорняками
(гербициды). К пестицидам относят также регуляторы роста растений (ретарданты),
используемые для борьбы с полеганием различных культур, для дефолиации
(удаления листьев) и десикации (подсушивания растений на корню), чтобы
облегчить уборку урожая, а также для предохранения от заморозков и засухи.
Бытует мнение, что применение
пестицидов представляет большую опасность для человека и животных. Это связано
с применявшимися ранее очень ядовитыми соединениями мышьяка. Современные
пестициды за редким исключением обладают низкой токсичностью, приближающейся к
токсичности поваренной соли, и во много раз менее ядовиты, чем кофеин. Отметим
также, что современные пестициды в течение одного вегетационного периода
полностью разрушаются в окружающей среде.
2. Влияние на окружающую среду
Пестициды являются единственным загрязнителем,
который сознательно вносится человеком в окружающую среду. Применение
пестицидов позволяет получать стабильные урожаи и ограничивать распространение
инфекций, передаваемых животными-переносчиками, например, малярии и сыпного
тифа. Однако непродуманное использование пестицидов имеет и негативные
последствия. Пестициды поражают различные компоненты природных экосистем:
уменьшают биологическую продуктивность фитоценозов, видовое разнообразие
животного мира, снижают численность полезных насекомых и птиц, а в конечном
итоге представляют опасность и для самого человека.
Длительное хранение пестицидов на неприспособленных
складах и в разрушенной таре приводит к сильному загрязнению окружающей среды:
почвы, водных питьевых источников (даже артезианских вод), в целом
агроландшафтов. Оно ведет к появлению устойчивых к ним видов организмов,
особенно среди насекомых; губит хищников (естественных врагов вредителей) и
других полезных животных. Последнее вызывает резкое увеличение устойчивости к
пестицидам возбудителей опасных болезней растений. Например, сейчас уже 110
видов наиболее опасных фитопатогенных грибов стали высокоустойчивыми к 50
наиболее распространенным фунгицидам. А ведь грибные болезни вызывают 80%
потерь урожая сельскохозяйственных культур.
Особую опасность представляют хранящиеся стойкие
органические загрязнители: хлорорганические соединения, ртутьорганические
протравители, а также обладающие высокой токсичностью фосфорорганические и
медьсодержащие пестициды, нитросоединения.
Пестициды распространяются на большие
пространства, весьма удаленные от мест их применения. Многие из них могут
сохраняться в почвах достаточно долго (период полураспада ДДТ в воде
оценивается в 10 лет, а для диэлдрина он превышает 20 лет). При использовании
даже наименее летучих компонентов более 50% активных веществ в момент
воздействия переходят прямо в атмосферу, а для таких пестицидов, как ДДТ и
диэлдрин, характерна дистилляция с парами воды на земной поверхности. Эта часть
пестицидов, не достигших растений, подхватывается ветром и осаждается в районах
суши или океана, весьма удаленных от зон применения вещества. Они в конечном итоге
попадают в различные экосистемы, включая океан, пресноводные водоемы, наземные
биомы и др., в значительных количествах накапливаются в почвах и увеличивают
свои концентрации при движении по трофическим цепям.
Загрязняя окружающую среду, пестициды угрожают и
человеку. Пестициды, содержащие хлор (ДДТ, гексахлоран, диоксин, дибензфуран и
др.), отличаются не только высокой токсичностью, но и чрезвычайной
биологической активностью. Даже в ничтожных концентрациях пестициды подавляют
иммунную систему организма, повышая таким образом его чувствительность к
инфекционным заболеваниям. В более высоких концентрациях эти примеси оказывают
мутагенное и канцерогенное действие на организм человека. При систематическом
или периодическом поступлении организм сравнительно небольших количеств
токсичных веществ происходит хроническое отравление. При хроническом отравлении
одни и те же вещества у разных людей могут вызывать различные поражения почек,
кроветворных органов, нервной системы, аллергию.
3. Принимаемые меры
Оборот пестицидов и агрохимикатов не
лицензируется. Из-за несовершенства контроля за ввозом пестицидов часто
ввозятся действующие вещества пестицидов, не имеющие государственной
регистрации. Очень мало завершенных фундаментальных исследований влияния разных
групп пестицидов на состояние окружающей среды. Пока в промышленных целях не
применяются технологии уничтожения пестицидов. Возрастает число случаев
профессиональных отравлений пестицидами работников села, а также уровень
профессиональных отравлений пестицидами работников села, а также уровень
профессиональной заболеваемости в сельском хозяйстве.
Растущее беспокойство по поводу злоупотребления
пестицидами привело к разработке правил их применения, принятых в США и других
индустриальных странах. Они охватывают все аспекты обращения с этими
средствами: их перевозку, хранение, ликвидацию пустых емкостей, предельно
допустимые остаточные количества и многое, многое другое. Из-за опасности,
которую они представляют, постепенно изымаются из употребления хлорорганические
инсектициды (хлорированные углеводороды), такие, как хлордан, ДДТ и другие,
хотя они, несомненно, принесли определенную пользу и здравоохранению, и
сельскому хозяйству. Запрещены и некоторые фумиганты, применявшиеся ранее для
газового обеззараживания почвы и хранящегося зерна. Поэтому в некоторых странах
(США, Франция, Германия) начинают уменьшать дозы применения пестицидов или
полностью от них отказываться. В последние годы в СГА разработаны гербициды, не
представляющие явной опасности для живых организмов или быстро разрушающиеся в
окружающей среде. Широкое применение биологических методов защиты растений
позволит уменьшить степень загрязнения среды пестицидами.
Пестициды действительно опасны для биосферы,
однако, и это следует подчеркнуть специально, хотя они и относятся к веществам,
наиболее загрязняющим окружающую человека природную среду, их «лидирующее»
положение является временным. Разработка более «короткоживущих» препаратов,
полностью распадающихся в течение сезона и даже в более короткие сроки, а также
веществ, менее токсичных для человека и теплокровных животных, и, наконец, все
более и более широкое использование биологических средств защиты растений с
неизбежностью «отодвинут» пестициды на более низкий уровень в ранжированном по
степени опасности ряду загрязнителей.
4. Масштабы применения
пестицидов
О масштабах применения
пестицидов можно судить по табл. 1 и рис. 1, на котором показано изменение
стоимости потребления пестицидов в мире с 1945 года в ценах 1992 года и дан
прогноз на 1997 год. Как видно из приведенных на рис. 1 данных, мировая
стоимость потребления пестицидов с 1945 по 1992 год возросла более чем в сто
раз, что объясняется усложнением молекул применяемых препаратов, увеличением
стоимости их производства и масштабов применения.
Таблица 1
Потребление пестицидов в
странах мира в 1991 году
Страна
|
Объем
продажи млн. долл. США
|
%
от общей мировой продажи
|
США
|
6360
|
25,9
|
Япония
|
3456
|
14,0
|
Франция
|
2735
|
11,1
|
Германия
|
1343
|
5,5
|
Великобритания
|
771
|
3,1
|
СССР
|
850
|
3,4
|
пестицид химический
соединение токсичность
Динамика применения пестицидов
в мире (в млрд. долл. США)
5. Современные требования к
пестицидам
В связи с широким применением
пестицидов возник вопрос о возможной опасности их для человека и окружающей
среды. Опасность применения пестицидов может быть связана с наличием остатков в
пищевых продуктах, с загрязнением водоемов, почвы и других объектов. По этому
вопросу было много эмоциональных выступлений в печати, которые характеризуют не
столько опасность, сколько некомпетентность их авторов. Для уменьшения
возможной опасности разработаны следующие требования к современным пестицидам:
1)низкая
острая токсичность для человека, полезных животных и других объектов окружающей
среды;
2)отсутствие
отрицательных эффектов при длительном воздействии малых доз, в том числе
мутагенного, канцерогенного и тератогенного действия (тератогенный -
повреждающий зародыш);
3)низкая
персистентность (низкая устойчивость в окружающей среде со временем разложения
не более одного вегетационного периода).
Кроме того, рекомендуемые
препараты должны обладать следующими свойствами:
1)высокая
эффективность в борьбе с вредными организмами;
2)экономическая
целесообразность использования;
Мониторинг, проводимый в США на
содержание пестицидов в пищевых продуктах, показывает, что 80-90% их не
содержит пестицидов совсем, 10% содержит допустимые нормы и только 0,7% - выше
нормы. Интересно отметить, что в странах наиболее интенсивного применения
пестицидов самая высокая продолжительность жизни людей, что не является
признаком положительного действия применения пестицидов на продолжительность
жизни, а характеризует лишь отсутствие их достаточно заметного отрицательного
влияния при правильном применении. Во всем мире ведется интенсивная работа по
совершенствованию ассортимента применяемых пестицидов и уменьшения их вредного
воздействия на окружающую среду. В настоящее время на эти работы фирмами -
производителями пестицидов, а также из федеральных бюджетов экономически
развитых стран, таких, как США, Англия, Франция, Япония, Германия, Швейцария,
расходуется более 2 млрд. долл. в год.
6. Токсичность пестицидов
Говоря о токсичности
пестицидов, надо сказать, что большинство современных препаратов заметно более
безопасны, чем многие лекарственные средства. Например: ЛД50 поваренной соли -
3750 мг/кг, кофеина - 200 мг/кг, аспирина - 1750 мг/кг, а современных
гербицидов - производных сульфонилмочевины - 5000 мг/кг (ЛД50 - доза препарата,
при которой погибают 50% экспериментальных животных). По статистике отравлений
в США наибольшее число смертельных случаев отмечено при отравлении алкоголем и
менее 2% - от пестицидов и минеральных удобрений.
7. Экономическая эффективность
применения пестицидов
Широкое применение пестицидов
связано с их высокой экономической эффективностью, которая может быть
охарактеризована следующим примером: прополка одним человеком 1 га сахарной
свеклы требует не менее 20 рабочих дней, тогда как использование современных гербицидов
позволяет решить эту проблему за 30-40 мин. Кроме того, применение некоторых
гербицидов позволяет перейти к беспахотному земледелию, что резко сокращает
расход горючего и труда. Эффективность комплексной химизации зерновых культур
может быть показана на примере ФРГ. С 1955 по 1988 год урожай пшеницы в стране
вырос с 25 до 64 ц/га, из которых 10 ц приходится на улучшение семеноводства и
обработки почвы, 7 ц - на применение минеральных удобрений, 7 ц - на применение
ретардантов и остальное - на инсектициды, фунгициды и гербициды.
Как видно из табл. 1 и 2,
наибольшая урожайность зерновых культур в странах с интенсивным применением
пестицидов.
8. Классификация пестицидов
Пестициды делят на группы в зависимости от того,
какие организмы они поражают:
Гербициды - для уничтожения сорной
растительности;
Альгициды - против водорослей;
Дефолианты - для удаления листьев;
Дефлоранты - для удаления цветков;
Фунгициды - против паразитических грибов;
Бактерициды - против бактерий;
Инсектициды - против вредных насекомых;
Акарициды - против клещей;
Родентициды - для борьбы с грызунами;
Авициды - против птиц.
8.1 Инсектициды.
Переходя к характеристике
современных пестицидов, отметим, что в качестве инсектицидов для борьбы с
членистоногими используют главным образом фосфорорганические соединения,
синтетические пиретроиды и частично, в основном в Африке, Китае и Южной Азии,
хлорорганические соединения, такие, как ДДТ и линдан (линдан - 98-100%-ный
у-изомер гексахлорциклогексана, гексахлоран - техническая смесь изомеров гексахлорциклогексана,
содержащая 12-13% у-изомера).
Таблица 2. Урожайность зерновых в 1993-1994
Страна
|
Урожайность,
ц/га
|
Япония
|
54,8
|
США
|
55,7
|
Европейский
союз
|
49,6
|
Мексика
|
21,0
|
Россия
|
15,9
|
Казахстан
|
10,6
|
.2 Акарициды
(от греч. akari - клещ и лат. caedo - убиваю),
химические препараты из группы пестицидов для уничтожения клещей, вредных для
сельскохозяйственных растений и животных.
8.3 Зооциды
(от зоо... и лат. caedo - убиваю), химические
препараты из группы пестицидов. Используются главным образом для борьбы с
грызунами (родентициды, включают ратициды для уничтожения крыс). Применение
зооцидов требует большой осторожности.
8.4 Гербициды
Ассортимент гербицидов весьма
значителен и используется применительно к разным культурам. Препаратами, не
потерявшими своего значения и сейчас, являются 2, 4-Д
(2,4-дихлорок-сифеноксиуксусная кислота) и ее производные,
2-метил-4-хлор-феноксиуксусная кислота и ее производные, которые пока еще в
широких масштабах используют для борьбы с сорняками в посевах зерновых культур,
однако для полного уничтожения сорняков требуются и другие гербициды. Из
препаратов для борьбы с сорняками в посевах злаков укажем на производные
арилоксифеноксипропионовой кислоты, а для борьбы с сорняками в посевах сахарной
свеклы успешно применяется препарат фюзилад-супер при нормах расхода 125 г/га
В последнее время широко
применяются производные сульфонилмочевины, из которых в практических условиях
используют более десяти препаратов. Эту группу соединений применяют при нормах
расхода 10-50 г/га. Такие низкие нормы расхода вызывают необходимость очень
осторожного их использования, так как повышение норм расхода может вызвать
отрицательные последствия
8.5 Фунгициды
В качестве фунгицидов и
протравителей семян в значительных количествах используются дитиокарбаматы
(ТМТД, манеб, цинеб, поликарбацин, манкоцеб, соединения меди и новые системные
фунгициды). Большим достижением последних десятилетий является открытие
системного фунгицидного действия у бенлата и производных триазола и морфолина.
(Системными фунгицидами называются вещества, способные передвигаться по
сосудистой системе растений.) Наиболее распространенными препаратами триазолового
ряда являются байтан, байлетон и пропиконазол. Применение системных фунгицидов
позволяет эффективно бороться со многими грибковыми заболеваниями растений, в
том числе с такими, как фузариум, который вырабатывает ядовитые микотоксины. Их
токсичность сопоставима с токсичностью стрихнина и некоторых боевых отравляющих
веществ. Кроме того, некоторые микотоксины обладают канцерогенным действием.
Интересным препаратом является карбоксин, используемый в качестве протравителя
семян в борьбе с пыльной головней; на пыльную головню другие препараты не
действуют. Ассортимент фунгицидов весьма значителен.
8.6 Ретарданты
Большое значение имеет борьба с
полеганием особенно зерновых культур, при котором теряется до 20% урожая.
Средства борьбы с полеганием - ретарданты в настоящее время также находят
широкое применение в сельском хозяйстве. Наиболее широко используются
хлорхолинхлорид и 2-хлорэтилфосфоновая кислота (этрел)
8.7 Дефолианты
(от де... и лат. folium - лист), химические
препараты из группы пестицидов, вызывающие старение листьев - искусственный
листопад, что ускоряет созревание и облегчает уборку урожая. Применяют для
предуборочного опадения листьев - дефолиации, в основном у хлопчатника.
Используют дефолианты, разрешенные для применения в сельском хозяйстве.
Повышение установленных норм расхода дефолиантов недопустимо.
.8 Десиканты
(от лат. desicco - высушиваю), химические
препараты из группы пестицидов, вызывающие обезвоживание тканей растений, что
ускоряет их созревание и облегчает уборку урожая. Применяются для подсушивания
- десикации хлопчатника, риса, клещевины, картофеля и др. Превышение
установленных норм расхода десикантов недопустимо.
9. Биологические средства зашиты
растений
Наряду с химическими средствами
зашиты растений, интенсивно разрабатываются биологические методы. Различие
между биологическими и химическими методами состоит в том, что в качестве
химических средств используются вещества, а в качестве биологических -
существа, способные к размножению. Эта формулировка принята на Генеральной
Ассамблее ООН в 1969 году для характеристики отличий химического и
биологического оружия. Возникает вопрос: возможно ли получение хороших урожаев
без применения пестицидов? Однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Все
зависит от вида вредителя и культуры, которую требуется защитить. Так,
например, для борьбы с паутинным клещиком на огурцах в закрытом грунте можно
успешно применять хищного клеща фитосейулюса, но в открытом грунте опыты по
применению фитосейулюса менее удачны.
Биологические средства защиты
растений используют в настоящее время для борьбы с вредителями растений. В
качестве таких средств применяются паразиты членистоногих и хищники. В
настоящее время ведется интенсивная работа по поиску и созданию новых
эффективных биологических средств и способов биологической защиты растений.
Наилучшие результаты достигнуты в борьбе с членистоногими. Для защиты от
болезней растений некоторое применение получили антибиотики, но в большинстве
случаев они не имеют преимуществ перед химическими средствами. Для борьбы с
сорными растениями эффективных средств пока не найдено, только в отдельных
случаях имеются некоторые виды насекомых, избирательно уничтожающих отдельные
сорняки. В большинстве случаев при отсутствии химических средств защиты
растений стоимость сельскохозяйственной продукции пока возрастает в 2-3 раза,
что связано с рядом трудностей, так как биологические объекты являются менее
стандартизованными, чем химические. Такой известный препарат, как
дендробациллин, содержащий споры Bacillus
thurengiensis и обладающий
широким спектром действия на членистоногих, является скорее химическим
препаратом, поскольку действует в виде токсина - вещества.
К настоящему времени в США
созданы сорта хлопчатника с геном, ответственным за образование токсина Bacillus
thurengiensis, что можно отнести
к чисто биологическому методу. Однако применение таких сортов хлопчатника из-за
боязни отрицательных последствий для природы и человека пока не разрешено.
Перспективным методом защиты
растений от членистоногих является использование половых феромонов для
привлечения особей другого пола и уничтожения их на приманочных участках. Кроме
того, феромоны можно использовать для дезориентации особей другого пола.
Возможно также использование лучевой стерилизации самцов для уменьшения
популяции вредителей. Однако феромоны являются химическими веществами, и их
можно в равной степени отнести как к биологическому, так и к химическому методу
борьбы. Положительными их свойствами являются отсутствие отрицательного
действия на полезных насекомых, человека и животных, отсутствие загрязнения
окружающей среды (феромоны применяются в основном в ловушках, которые убирают
после применения). Кроме того, большинство феромонов практически нетоксичны для
человека и животных. Недостатком феромонов является их узкая специфичность
действия. Для некоторых видов насекомых применение феромонов дает наилучший
эффект. Предполагают, что биологические средства борьбы с вредителями составят
около 6% от всех применяемых пестицидов.
Наиболее перспективной является
интегрированная защита растений с использованием всех возможных средств защиты
растений, с учетом биологических особенностей вредителя и его врагов. Это
позволяет в некоторых случаях удешевить защиту растений, однако в современном
виде борьба с массовыми вредителями - саранчой, луговым мотыльком - может
успешно осуществляться химическими средствами.
10. Формы применения
Пестициды, подобно
лекарственным средствам, применяют в виде различных форм, важнейшими из которых
являются следующие.
1.Смачивающиеся
порошки, которые при разведении водой дают устойчивую суспензию. Они содержат
действующее вещество, наполнитель, детергент и иногда некоторые вспомогательные
вещества в зависимости от активности препарата. Содержание действующего
вещества может колебаться от I
до 90%.
2.Концентраты
эмульсий, которые с водой образуют устойчивую эмульсию. Концентрат эмульсии
содержит действующее вещество, растворитель, детергент и вспомогательное вещество.
Содержание действующего вещества в зависимости от активности соединений может
колебаться от 1 до 90%.
3.Дусты для
опыливания. Они содержат наполнитель, действующее вещество и вспомогательные
вещества, содержание действующего вещества в дустах может колебаться от 1 до
20%.
4.Гранулы с
различной величиной частиц, содержащие действующее вещество, наполнитель,
вспомогательные вещества. Величина гранул может колебаться в широких пределах в
зависимости от назначения, содержание действующего вещества - от 1 до 10%.
Растворимые в воде препараты
выпускаются как в твердом виде (порошок, таблетки), так и в виде водных
растворов. В некоторых случаях такие препараты содержат растворимый в воде
наполнитель, а также некоторые неорганические добавки типа силикагеля, легко
суспендирующиеся в воде. Таблетки или гранулы содержат действующее вещество и
нерастворимый в воде, но легко суспендирующийся в воде наполнитель.
5.Растворы в
органических растворителях.
6.Для борьбы с
грызунами используют в качестве наполнителей пищевые продукты.
11. Заключение
В настоящее время пестициды
являются основными средствами защиты растений, животных и различных материалов
от повреждений разнообразными организмами. Например, в России в 1992 году
пришлось вести борьбу с саранчой на площади около 2 млн. га, что потребовало
закупки большого количества дециса за валюту, а также использования военных
самолетов, так как саранча за один день способна уничтожить растительность на
огромных площадях. В 1972 году в СССР на 2 млн. га вся растительность была
уничтожена луговым мотыльком.
В 1995 году в Красноярском крае
сибирским шелкопрядом было повреждено 600 тыс. га леса. Борьба с шелкопрядом
велась с привлечением сил МЧС. В 1996 году в России из-за недостаточной борьбы
с клопом-черепашкой 5 млн. т пшеницы потеряло хлебопекарные качества, и ее
можно было использовать только на корм скоту, что нанесло убыток в два
триллиона рублей. Зерно, зараженное фузариозом, из-за накопления ядовитых
микотоксинов не может быть использовано даже на корм скоту. Можно вспомнить
голод в Ирландии в 1848 году из-за неурожая картофеля, который погиб в
результате размножения гриба фитофторы. В настоящее время, используя контактные
и системные фунгициды, удается избежать массовых эпифитотий.
Учитывая большую работу,
проводимую в области создания новых пестицидов и подбора ассортимента, можно
надеяться, что будет уменьшаться вредное воздействие и увеличиваться
избирательность действия пестицидов на различные живые организмы. Одним из
серьезных недостатков современных препаратов, особенно инсектицидов, является
приобретение нежелательными организмами резистентности (устойчивости) к
применяемым препаратам, которая в настоящее время преодолевается использованием
смесей пестицидов с различным механизмом действия. Например, использование
смесей фунгицидов контактного и системного действия, инсектицидов - пиретроидов
с фосфорорганическими инсектицидами. Приобретение резистентности вызывает
необходимость систематического пополнения ассортимента препаратами с различным
механизмом действия, что требует больших затрат средств и времени.
Список используемой литературы:
1. Соровский
образовательный журнал 1997г. статья Н.Н. Мельникова, Г. М. Мельниковой.
2. Штефан
В. К. «Жизнь растений и удобрений» Москва 1981г.
. Воронский
В. А. «Прикладная экология» Ростов-на-Дону 1996г.