Пестициды
Министерство
Образования Азербайджанской
Бакинский Государственный Университет.
Факультет Экологии и Почвоведения.
КУРСОВАЯ РАБОТА
“ПЕСТИЦИДЫ”
СТУДЕНТКИ III КУРСА
ГРУППЫ EOO3R
МАВЛЮТОВОЙ РАМИНЫ.
Руководитель:
Завкафедрой“экологическая химия” профессор С. Р. Гаджиева.
Баку 2012.
Введение.
Защита растений от вредителей и
болезней представляет огромный резерв
повышения урожайности
Широко развернувшаяся во второй половине
20-го столетия борьба с вредными организмами,
путем использования
В районах регулярного применения
ядохимикатов все активнее развиваются
устойчивые к химическим пестицидам
популяции вредных насекомых
и возбудителей заболеваний, а также
наблюдается массовое размножение
видов, раннее не представлявших опасности.
В связи с непрерывным ростом
стоимости научных исследований
и производства пестицидов, а также
необходимостью увеличения норм и кратности
их применения для преодоления устойчивости
вредных организмов к ядохимикатам,
эффективность защиты растений непрерывно
снижается. Современные ядохимикаты
имеют укороченный срок воздействия
на среду и существенно более
эффективны по сравнению со своими
предшественниками –
Понятие пестицидов и их
роль в борьбе с вредителями
Пестициды (от лат. pestis - яд и caedo - убиваю), химические средства, используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорняками, вредителями зерна и зернопродуктов, древесины, изделий из хлопка, шерсти, кожи, с эктопаразитами домашних животных, а также с переносчиками опасных заболеваний человека и животных. В группу пестицидов включают также дефолианты и десиканты, облегчающие механизированную уборку урожая некоторых культур, регуляторы роста растений (ауксины, гиббереллины, ретарданты), добавки к краскам против обрастания морских судов ракушками.
Пестициды относятся к различным
классам органических и неорганических
соединений. Большинство представляет
собой органические вещества, получаемые
синтетическим путём. Среди них
важное место принадлежит
Пестициды – основа химического метода защиты растений, являющегося пока самым эффективным в борьбе с вредителями, болезнями и сорняками; способствуют значительному сокращению потерь в сельском и лесном хозяйстве, деревообрабатывающей промышленности. Практически все эти вещества относятся к ксенобиотикам, т. е. чуждым для живых организмов и биосферы в целом. Их применяют чаще всего в искусственно создаваемых человеком системах (агроценозах) или в природных экосистемах, где нарушены механизмы саморегулирования (гомеостаз). Иногда пестициды приходится применять и в стабильных естественных экосистемах для подавления вспышек массового размножения отдельных организмов, обусловленных естественным ходом развития. Последнее обычно наиболее часто встречается в лесных экосистемах. Например, подобные вспышки характерны для насекомых, питающихся листвой или хвоей деревьев. Такие насекомые, сибирский шелкопряд, листовертки, пилильщики и другие, способны повреждать, а нередко и уничтожать леса на тысячах и даже миллионах гектаров.
Широко используются пестициды также для борьбы с кровососущими насекомыми (комары, мошки, слепни), животными – переносчиками болезней (грызуны, иксодовые клещи, малярийный комар, москиты).
Используемые в данное время пестициды имеют, как правило, комплексное действие. Например, протравители семян содержат одновременно фунгицид, бактерицид, инсектицид и т.д. Использование таких пестицидов позволяет сократить затраты труда на обработку. В некоторых случаях пестициды объединяют в группы в зависимости от фазы развития вредного организма, против которого они применяются. Например, овициды — яды, убивающие яйца насекомых, клещей, ларвициды — уничтожающие.
Пестициды применяются
Если обработка пестицидом производится в ручную, необходимо помнить о средствах защиты, в первую очередь о спецодежде. Существуют ограничения, которые запрещают выполнение данной работы лицами, имеющими определённые виды заболеваний, детьми, беременными и кормящими женщинами и т.д. личинок и т.д.
Классификации пестицидов.
В зависимости
от направления уничтожения
1. Гербициды (диурон, симазин, атразин, монурон и др.), использующиеся для борьбы с сорными растениями.
2. Альгициды (сульфат меди и его комплексы с алканоаминами, акролеин и его производные) - для борьбы с водорослями и другой водной растительностью.
3. Арборициды (каяфенон, кусагард, фанерон, ТХАН, трисбен, лонтрел и др.) - для уничтожения нежелательной древесной и кустарниковой растительности.
4. Фунгициды (цинеб, каптан, фталан, додин, хлорталонил, беномил, карбоксин) - для борьбы с грибковыми болезнями растений.
5. Бактерициды (соли меди, стрептомицин, бронопол, 2-трихлорметил-6-хлорпиридин и др.) - для борьбы с бактериями и бактериальными болезнями.
6. Инсектициды (ДДТ, линдан, дильрин, альдрин, хлорофос, дифос, карбофос и др.) - для борьбы с вредными насекомыми.
7. Акарициды (бромпропилат, дикофол, динобутон, ДНОК, тетрадифон) - для борьбы с клещами.
8. Зооциды (родентициды,
9. Лимациды (метальдегид, метиокарб, трифенморф, никлосамид) - для борьбы с моллюсками.
10. Нематоциды (ДД, ДДБ, трапекс, карбатион, тиазон) – препараты, убивающие круглых червей – возбудителей нематодных болезней растений;
11. Афициды - для борьбы с тлями.
12. Моллюскоциды – вещества, уничтожающие вредных моллюсков (яды для борьбы с голыми слизнями называются лимацидами).
13. Антифидинги – вещества, отпугивающие насекомых от растений, которыми они питаются.
К пестицидам относят химические средства стимулирования и торможения роста растений, препараты для удаления листьев (дефолианты) и подсушивания растений (десиканты), протравители семян, репелленты, средства отпугивающие вредных насекомых, клещей, млекопитающих и птиц, аттрактанты – вещества для привлечения членистоногих с тем, чтобы их затем уничтожить или выявить локализацию или начало лета вредителей, хемостерилизаторы – препараты, которые не убивают насекомых, грызунов, клещей, но вызывают у них бесплодие.
Попадая в различные объекты окружающей среды, пестициды накапливаются в них либо включаются в различные миграционные цепи (рис. 1). При этом в каждом из объектов окружающей среды пестициды подвергаются всевозможным процессам разложения.
Рисунок 1 - Накопление и миграция пестицидов в окружающей среде.
По способу проникновения в организм вредителей различают:
* кишечные пестициды,
* контактные – при контакте
ядов с поверхностью тела
* фумигантные, попадающие в организм в парообразном или газообразном состоянии через дыхательные пути, и системные, легко проникающие в ткани растений или животных и поражающие вредителей, питающихся соком растений или животных.
В зависимости от скорости разложения в почве пестициды разделяют на шесть групп:
1) с периодом распада более 18 мес (хлорорганические препараты, соединения селена);
2) около 18 (триазиновые гербициды, пиклорам, диурон и некоторые др.);
3) около 12 (производные галоидбензойных кислот и некоторые амиды кислот);
4) до 6 (нитрилы кислот, производные арилоксиуксусных кислот, трефлан и его аналоги, нитрофенолы и др.),
5) до 3 (производные арилкарбаминовых, алкилкарбаминовых кислот, некоторые производные мочевины и гетероциклические соединения);
6) менее 3 мес (органические соединения фосфора и др.).
В сельском хозяйстве предпочтительней использовать вещества, разлагающиеся за вегетационный период, на аэродромах и в борьбе с зарастанием дорог — с большей продолжительностью действия.
По токсичности для человека и теплокровных животных пестициды разделяют на 4 группы:
* сильнодействующие,
* высокотоксичные,
* Среднетоксичные
* малотоксичные.
Экономический аспект применения пестицидов.
Некогда считалось, что затраты
на применение пестицидов окупаются
в 5-12 раз. Однако эта величина рассчитывалась
без учета стоимости вреда, наносимого
ими природе и здоровью людей.
Только экономический ущерб от уничтожения
пестицидами насекомых-
Химические компании прилагают огромные усилия для продвижения полученных с таким трудом пестицидов на рынок. По оценке американского Института всемирных исследований, маркетинговые мероприятия производителей пестицидов являются основной помехой для распространения более экологичных способов ведения сельского хозяйства. Стоило бы вложить те гигантские средства, которые тратятся на производство, рекламу и применение пестицидов, в разработку альтернативных методов ведения сельского хозяйства — и не приходится сомневаться, что при накопленной уже информации и научном потенциале удалось бы получать те же практически урожаи, что и с пестицидами, зато без урона для людей и природы.
Сколько-нибудь заметно увеличить
действенность пестицидов не удается
в принципе, так как вступает в
силу один из самых базовых принципов
живой природы — принцип
В настоящее время более 900 видов, относящихся ко всем ветвям живой природы (насекомые, клещи, микроорганизмы, растения, нематоды и грызуны) располагают устойчивостью к тем или иным пестицидам — и поскольку применение пестицидов продолжается, то и число их, естественно, продолжает расти.
Поведение пестицидов в почве.
Пестициды – тонкодисперсные вещества – в почве подвержены многочисленным воздействиям биотического и небиотического характера, некоторые определяют их поведение, преобразование и, наконец, минерализацию. Тип и скорость преобразований зависит от: химической структуры действующего вещества и его устойчивости, механического состава и строения почв, химических свойств почв, состава флоры и фауны почв, интенсивности влияния внешних воздействий и системы ведения сельского хозяйства.
Для правильного понимания
Вещества с высоким давлением
паров сравнительно легко испаряются
с поверхности почвы и далее
в зависимости от строения с большей
или меньшей скоростью
Разумеется, на персистентность пестицидов в почве большое влияние оказывает химическая стабильность вещества, в частности легкость гидролиза. Гидролиз водой является одним из наиболее важных процессов, который в большинстве случаев приводит к разложению пестицидов с образованием менее токсичных соединений. Для легко гидролизуемых веществ большое значение имеет влажность почвы: наиболее легко гидролиз пестицидов протекает во влажных почвах. Многие вещества, кроме того, легко окисляются кислородом воздуха; это особенно часто происходит в случае производных тио- и дитиофосфорной и фосфоновой кислот, а также при наличии в молекуле пестицида сульфидных и других легко окисляющихся групп. Отметим, что простое окисление в случае производных тионфосфорной и тиолфосфоновой кислот, как правило, приводит к получению более токсичных для позвоночных соединений, но после их гидролиза образуются вполне безопасные вещества.
Большое влияние на персистентность химических соединений в почве оказывают различные почвенные микроорганизмы, для которых пестициды нередко являются источником углерода. Даже очень стойкие в химическом отношении соединения разлагаются микроорганизмами почвы. Во многих случаях такое разложение начинается не сразу, а через некоторое время, необходимое для приспособления микроорганизмов к разрушению данного химического соединения. Наиболее легко разлагаются микроорганизмами почвы соединения алифатического ряда, а также гидроксилсодержащие соединения. Алкоксилированные ароматические соединения разлагаются несколько медленнее, но все же быстрее, чем вещества, не содержащие в ароматическом ядре в качестве заместителя кислорода, серы или азота. Как правило, ароматические соединения, не содержащие таких заместителей (групп), под влиянием микроорганизмов гидроксилируются и далее происходит разрушение ароматического ядра. Отметим, что и процесс разложения фенолов, аминов и сульфидов ароматического ряда также в большинстве случаев начинается с гидроксилирования ароматического ядра.
Большинство гетероциклических соединений также сравнительно легко разрушается микроорганизмами почвы. Однако некоторые классы гетероциклических соединений, как, например, пиримидины, бензимидазолы и другие, разрушаются очень медленно.
В разрушении химических соединений
в почве принимают участие
самые различные
Разрушение химических соединений в почве протекает и под влиянием растений, которые могут поглощать из почвы некоторые вещества и перерабатывать их в простейшие продукты или некоторые другие метаболиты, образующие с веществами растений коньюгаты.
Как уже отмечалось, на продолжительность сохранения пестицидов в почве существенное влияние оказывает температура: чем выше температура почвы, тем быстрее происходит разложение препаратов, как под влиянием химических факторов (гидролиз, окисление), так и под влиянием микроорганизмов и других обитателей почвы.Как видно из табл. 1, ускорение разложения пестицидов с температурой зависит также от природы вещества, однако во всех случаях повышение температуры почвы существенно ускоряет процесс разложения пестицидов. В связи с этим при применении пестицидов необходимо учитывать не только характер почвы, но и температуру и влажность.
Таблица 1. Распад некоторых пестицидов в почве
Пестицид | Период полураспада, месяцы |
| при 15 ºС | при 30 ºС |
Аметрин | 6,0 | 4,5 |
Амитрол | 1,5 | 1,0 |
Атразин | 6,0 | 2,0 |
Вромацил | 7,0 | 4,5 |
2,4-Д (кислота) | - | 0,1 |
Диурон | 7,0 | 5,5 |
ИФК | 0,4 | 0,2 |
Монурон | 5,0 | 4,1 |
2,3,6-ТБК | - | 8,0 |
Теноран | 3,0 | 1,0 |
Тербацил | 7,5 | 5,0 |
Фенурон | 4,5 | 2,2 |
Хлор-ИФК | 3,0 | 1,5 |
Большое значение имеет также аэрация почвы. Некоторые вещества, например ДДТ, в анаэробных условиях разрушаются быстрее, чем в аэробных, что связано с различным механизмом разрушения. Если в обычных условиях первой стадией разрушения ДДТ является образование 1,1-дихлор-2,2-бис (4-хлорфенил) этилена, то в анаэрооных условиях происходит восстановление ДДТ до ДДД, разрушение которого протекает значительно быстрее.
Для правильного понимания
Из изложенного видно, что в важнейших экосистемах земного шара с большей или меньшей скоростью происходит разложение органических пестицидов до простейших нетоксичных соединений. Однако для избежания их накопления в окружающей среде применение любых химических соединений должно быть строго регламентировано.
Миграция пестицидов.
Передвижение пестицидов в почве происходит с почвенным раствором или одновременно с перемещением коллоидных частиц, на которых они адсорбированы. Это зависит как от процессов диффузии так и массового тока (разжижение), которые представляют собой обычный способ вымывания.
При поверхностном стоке, вызываемом осадками или орошением, пестициды передвигаются в растворе или суспензии, скапливаясь в углублениях почвы. Данная форма передвижения пестицидов зависит от рельефа местности, эродированности почв, интенсивности осадков, степени покрытия почв растительностью, периода времени, прошедшего с момента внесения пестицида. Количество пестицидов, передвигающихся с поверхностным стоком, составляет более 5% от внесенного в почву.
Вымывание пестицидов по профилю почв заключается их передвижении вместе с циркулирующей в почве водой, что обусловлено в основном физико-химическими свойствами почв, направлением движения воды, а также процессами адсорбции и десорбции пестицидов коллоидными частицами почвы. Так, в почве, ежегодно в течение длительного времени обрабатываемой ДДТ в дозе 189 мг/га, через 20 лет обнаружено 80% этого пестицида, проникшего на глубину 76 см.
По данным исследований, проведенных
в Румынии, не трех различных почвах
(аллювиальной очищенной, типичной солончаковой,
мощном черноземе), где проводились
обработки хлорорганическими
Разложение пестицидов.
На пестициды, попавшие в почву, оказывают влияние различные факторы как в период их эффективности, так и в дальнейшем, когда препарат уже становится остаточным. Пестициды в почве подвержены разложению, обусловленному небиотическими и биотическими факторами и процессами.
Физические и химические свойства почв влияют на преобразования, находящихся в ней пестицидов. Так глины, окислы, гидроокислы и ионы металлов, а также органическое вещество почвы выполняют роль катализаторов во многих реакциях разложения пестицидов. Гидролиз пестицидов идет при участии грунтовой воды. В результате реакции со свободными радикалами гумусовых веществ происходит изменение составных частиц почвы и молекулярного строения пестицидов.
Во многих работах подчеркивается большое значение почвенных микроорганизмов в разложении пестицидов. Существует очень мало действующих веществ, не разлагающихся биологическим путем. Продолжительность разложения пестицидов микроорганизмами может колебаться от нескольких дней до нескольких месяцев, а иногда и десятков лет, в зависимости от специфики действующего вещества, видов микроорганизмов, свойств почв. Разложение действующих веществ пестицидов осуществляется бактериями, грибами и высшими растениями.
Обычно разложение пестицидов, особенно растворимых, реже адсорбированных почвенными коллоидами, происходит при участии микроорганизмов.
Грибы участвуют главным образом в разложении слаборастворимых и слабоадсорбируемых почвенными коллоидами гербицидов.
Воздействие пестицидов на живую природу.
Вред, наносимый пестицидами живой природе, не поддается точной оценке — но совершенно точно можно сказать, что он огромен. Главное значение здесь имеют два фактора: то, что все синтетические пестициды — вещества, чуждые живой природе и недоступные метаболическому разложению и то, что практически все они способны к биоаккумуляции, то есть содержатся в живых организмах в более высоких концентрациях, чем в среде. Среди особенно “зловредных” пестицидов — ДДТ, гептахлор, ГХЦГ, т. е. прежде всего хлорорганические пестициды — но не только они. Именно процесс биоаккумуляции делает практически бессмысленным понятие “допустимой дозы” ядохимикатов, так как, применяемые в сколь угодно малых дозах, они, тем не менее, будут накапливаться в организмах.
Чувствительность к пестициду животных разных видов, даже близкородственных, может быть очень различна, — и поэтому мало смысла имеют лабораторные испытания на одном или даже нескольких видах. В биоценозе обязательно найдется кто-то, более чувствительный к яду, чем лабораторные животные. Чаще всего животное не умирает непосредственно от отравления, а ослабляется им и становится жертвой хищников (передавая в результате токсин им), болезней или суровых природных условий. Природа токсичности пестицидов разнообразна — это может быть канцерогенный или мутагенный эффект, воздействие на дыхательную, эндокринную, иммунную, нервную системы. Особенно сильно загрязнены пестицидами организмы морских животных. Что касается наземных млекопитающих, то они могут поражаться пестицидами как “попутно”, в результате сельскохозяйственного применения инсектицидов и гербицидов, так и целенаправленно — например, при уничтожении грызунов. Особенно уязвимым как у млекопитающих, так и у птиц оказался процесс размножения, а ведь неспособность принести здоровое и многочисленное потомство для вида равносильно гибели. Впрочем, на птиц также сильно действует уничтожение их пищевой базы — насекомых; так люди “отблагодарили” своих старинных помощников в деле контроля численности “вредителей”.
Что касается рыб, то пестициды —
второй после промышленного