§ 5.5. Загрязнение почв пестицидами

В последние годы развернулась широкая дискуссия по целесооб­разности применения пестицидов в сельском и лесном хозяйстве.

Пестициды (pestis — зараза, caedo — убивать) — общепринятое собирательное название химических средств защиты растений. Исполь­зуются они для борьбы с сорняками, вредителями, грибковыми забо­леваниями и другими болезнями сельскохозяйственных растений, кустарников и деревьев.

По оценкам специалистов, в экономически слабых странах до 50% урожая погибает от сорняков и вредителей, а в промышленно разви­тых — 15—25%. Ежегодные потери урожая в мировом сельском хозяй­стве составляют 30—40% от потенциально возможного урожая, убытки оцениваются в 75 млрд.долл. в год.

Исходя из этих числовых оценок, сторонники глобальной химиза­ции сельского хозяйства ставят задачу расширения масштабов приме­нения пестицидов с целью снижения потерь сельскохозяйственной продукции. В то же время среди государственных задач по охране окрулсающей среды и здоровья человека одной из важнейших являет­ся предупреждение загрязнения среды обитания и пищевых продуктов пестицидами и токсичными продуктами их трансформации. Широкое применение пестицидов в сельском хозяйстве началось незадолго до второй мировой войны, когда были обнаружены инсекти­цидные свойства ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтана). Этот препарат был впервые синтезирован в 1874 г. немецким химиком Зайндлером, но массовое его производство и применение началось с середины наше­го столетия. С 1950 по 1970 г. на земном шаре было использовано около 4,5 млн.т этого одного из наиболее стойких и сильнодействую­щих пестицидов.

Несмотря на то что в большинстве стран применение ДДТ сейчас запрещено законом и содержание этого вещества в биосфере начало снижаться (период полупревращения ДДТ в окружающей среде 20 лет), ДДТ встречается всюду: в материнском молоке, в жире байкальс­ких тюленей и у пингвинов Антарктиды.

В настоящее время в мире используется около 700 веществ, из которых изготавливается несколько тысяч препаратов пестицидов, обладающих высокой биологической активностью. Широкое распрост­ранение в мире получили около 180 пестицидов. Они могут быть сгруппированы по тем или иным признакам. Обычно пестициды клас­сифицируют в зависимости от цели их использования. Наиболее часто применяются: гербициды — для борьбы с сорными растениями; инсек­тициды — для борьбы с вредными насекомыми; алыициды — для уничтожения водорослей и сорной растительности в водоемах; фунги­циды — для борьбы с грибковыми заболеваниями растений и различ­ными грибами; дефолианты — для удаления листьев; бактерициды — для борьбы с бактериями и бактериальными болезнями растений; акарициды — для борьбы с растительными клещами; зооциды — для борьбы с грызунами и др.

Пестициды могут быть классифицированы по химическим призна­кам. К числу наиболее распространенных относятся:

хлор органические пестициды — галоидопроизводные алицикличес-ких и ароматических углеводородов, углеводородов алифитического ряда;

фосфорорганические пестициды — сложные эфиры фосфорных кис­лот;

карбаматы — производные карбаминовой, тио- и дитиокарбамино-вой кислот;

азотсодержащие пестициды — производные мочевины, гуанидина, фенола.

Пестициды подразделяют по стойкости в окружающей среде или по их способности к бионакоплению, но эти свойства — следствие их химической структуры и физико-химических особенностей. Так, наи­более стойкими и одновременно обладающими наиболее выраженными

кумулятивными свойствами являются хлорорганические пестициды. Для них особенно характерно концентрирование в последующих звень­ях пищевых цепей. Например, концентрация ДДТ в конечных звеньях пищевых цепей увеличивается по отношению к первоначальным на восемь (и более) порядков величин.

Ассортимент пестицидов, применяемых в нашей стране, насчитыва­ет более 400 наименований, тогда как нормы ПДК экспериментально обоснованы и утверждены лишь для 30 препаратов. Это означает, что экологическое и санитарно-гигиеническое нормирование пестицидов не отвечает темпам химизации сельского хозяйства. Отсюда естествен­ная озабоченность о возможных необратимых экологических последст­виях.

Пестициды могут поступать в организм человека при хранении, транспортировке и применении, а также в случае загрязнения воздуха, воды и пищевых продуктов. Некоторые препараты, например дефоли­ант 2,4,5-Т, применявшийся во Вьетнаме, способны накапливаться в организме человека, вызывая повреждение печени, сходное с раковой опухолью, либо оказывая влияние на наследственность, подобное радиационному воздействию.

Особенностями использования пестицидов в сельском хозяйстве являются их циркуляция в биосфере, высокая биологическая актив­ность, необходимость применения высоких локальных концентраций, вынужденный контакт населения с пестицидными препаратами.

Накапливаясь в почвах, растениях, животных, пестициды могут вызывать глубокие и необратимые нарушения нормальных циклов биологического круговорота веществ и снижение продуктивности почвенных экосистем.

Из 5 млн.т пестицидов, ежегодно применяющихся в мире, 34% используется в Северной Америке, 45% — в Европе, 21% — в других регионах. Масштабы применения пестицидов в странах бывшего СССР приведены в табл. 24.

Для сравнения в США в 1986 г. было применено 1,9 кг пестицидов

Таблица 24. Применение пестицидов

на человека или 3,1 кг/га в зоне применения. В мире в 1986 г. приме­нялось в среднем 0,4 кг пестицидов на человека.

Однако увеличение масштабов использования пестицидов не дает гарантии увеличения урожайности культур. Так, в США, несмотря на 10-кратное увеличение применения пестицидов, ежегодные потери урожая возросли с 8—8,5% в 1951—1974 гг. до 12% в 1980 г. Соответст­венно резко снизилась экономическая эффективность применения пестицидов.

В России, на Украине, в Казахстане за последние 15 лет урожай­ность .снизилась, несмотря на двухкратное увеличение применения пестицидов.

В табл. 25 приведены данные по урожайности зерновых культур в различных странах с 1969 по 1982 г.

Видно, что многократный рост поставок пестицидов в сельское хо­зяйство в нашей стране, как и многократное увеличение масштабов применения удобрений, совершенно не коррелирует с ростом урожай­ности.

Отсутствие выраженной корреляции урожайности зерновых с при­менением пестицидов может быть связано либо с тем, что подавляемые пестицидами виды не являются фактором, лимитирующим урожай­ность культур, либо с тем, что применяемые пестициды недостаточно эффективно подавляют численность регулируемых видов. И в том и в другом случае утверждение об исключительной важности использова­ния пестицидов для повышения продуктивности сельского хозяйства необоснованно.

Подавляемые формы составляют в любом агроценозе не более доли

процента от общего числа видов. Поэтому при применении пестицидов поражаются в основном не только объекты подавления, но и множест­во других видов, не являющихся мишенями действия, в том числе естественные враги и паразиты подавляемых форм.

Только около 3% применяемых фунгицидов и инсектицидов дости­гают цели. Доля реально работающих гербицидов колеблется от 5 до 40% от применяемого количества.

Пестициды всегда отрицательно влияют на живое население почв, жизнедеятельность которого лежит в основе поддержания почвенного плодородия. В частности, пестициды вызывают депрессию процесса нитрификации.

При использовании гербицидов из-за отсутствия травянистого покрова многократно увеличивается эрозия почвы. Неизбежным пос­ледствием применения гербицидов является появление в качестве сорных других видов растений, более устойчивых к действию гербици­дов, ранее присутствовавших в незначительных количествах.

Подавляемые виды насекомых и других вредителей быстро выраба­тывают резистентность к используемым пестицидам, заставляя приме­нять все более токсичные препараты, все новые и новые пестициды.

Пестициды влияют на насекомых-опылителей. Около 80% цветко­вых растений опыляются насекомыми и около 20% всех насекомых являются опылителями.

Пестициды влияют на содержание микроэлементов и других ве­ществ в растениях, на способность сельскохозяйственной продукции к хранению, на вкусовые качества и пищевую ценность растений.

Невозможно предусмотреть многообразие ситуаций применения пестицидов. Зачастую практически невозможно и соблюдение необходимых требований их применения.

Использование пестицидов — это один из примеров Получения кратковременной прибыли отдельными лицами (ведомствами) за счет долговременного ущерба для общества.

В Молдавии отмечается прямая зависимость между территориаль­ной нагрузкой пестицидов и поражаемостыо населения туберкулезом, детской смертностью, а также смертностью от цирроза печени и хрони­ческого гепатита. Считается, что пестициды, как и радиация, не име­ют нижнего порога действия.

В свете этого необходимы переход к поликультуре и щадящей почвообработке с оставлением на поле всех органических остатков, соблюдение принципов экологического соответствия почв (точный подбор возделываемых культур и сортов), разработка экологически обоснованных путей использования земельного фонда с целью сохра­нения биоты почв и почвенного гумуса. Химические средства защиты должны быть лишь инструментом экстренного вмешательства при критических ситуациях, но не повседневной практикой.

Вредители возникают не от недостатка пестицидов в среде, так же как головная боль — не от отсутствия в крови анальгина. Говоря сло­вами академика Прянишникова: "Недостаток знаний в области биоло­гии выращиваемых растений и особенностей среды их обитания на каждом конкретном поле невозможно компенсировать избытком пести­цидов, удобрений или мелиорацией".

Большие надежды возлагаются на применение различных феромо­нов и аттрактантов. Разрабатываются и чисто биологические методы защиты растений, основанные на использовании энтомофагов (насеко­мых, поедающих вредителей), вирусных препаратов и т.д.

Пути защиты почвенных экосистем и населения от загрязнения пестицидами сводятся в основном к решению организационных вопро­сов. Это умелое сочетание пестицидов с биологическими методами, более экономичное и целенаправленное применение пестицидов за счет использования эмульгированных и гранулированных препаратов, сок­ращение масштабов авиационного способа внесения, отказ от примене­ния стойких препаратов, соблюдение технологии хранения, транспор­тировки и внесения пестицидов.

Чтобы грамотно применять пестициды в сельском хозяйстве, необ­ходимо представлять их судьбу в почвенных экосистемах. Эта "судь­ба" тесно связана с внутрипочвенными микробиологическими процес­сами и с процессами массопереноса почвенной влаги и воздуха.

До 80% пестицидов адсорбируется почвенным гумусом, вследствие чего время жизни их в почвенном покрове значительно возрастает. В адсорбированном состоянии большинство гербицидов практически не подвергается биоразложению. Адсорбционные свойства почвы зависят от природы глинистых минералов и от содержания почвенного гумуса. Повышение сорбционной емкости почвенных пород по отношению к пестицидам за счет гумифицирования глинистого слоя почвы позволя­ет сдерживать миграцию пестицидов и продуктов их трансформации в водоемы. С этой целью применяют перегной, торф, бурый уголь, лиг-нины. Подобные "экраны" особенно необходимы в районах орошаемо­го земледелия с высокой водопроницаемостью почв.

Из других процессов миграции существенны испарение пестицидов с поверхности почв и просачивание их в грунтовые воды. Восходя­щее движение пестицидов к поверхности осуществляется за счет кон­векции, обусловленной испарением воды. При этом испарение пести­цида протекает более эффективно с поверхности влажных почв, чем с поверхности сухих. Проникновение пестицидов в грунтовые воды про­исходит вместе с нисходящим потоком воды. Через несколько лет

употребления пестициды обнаруживают в воде колодцев глубиной более 50 м.