Конкурентоспособность цепей поставок

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………...3

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОДЕГРАДАЦИИ ПЕСТИЦИДОВ

1.1. Сущность и особенности  биодеградации пестицидов…………..5

1.2. Методы биоиндикации и биотестирования почв……………….10

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ  БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ

2.1. Методы восстановления нефтезагрязненных почвенных экосистем………………………………………………………………………13

2.2. Основные подходы и роль биоремедиации в восстановлении нефтезагрязненных почв……………………………………………………...14

2.3. Методы рекультивации, основанные на интенсификации процессов самоочищения……………………………………………………..17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………21

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………...24

ВВЕДЕНИЕ

Современная биотехнология  – это направление, призванное изыскивать пути промышленного применения биологических  агентов и процессов. Это комплексная  многопрофильная область, включающая микробиологический синтез, генетическую, белковую и клеточную инженерию, инженерную энзимологию.

Биотехнология в основном опирается на использование микроорганизмов. Поэтому знания, накопленные микробиологией о многообразии мира, о строении, генетике, физиологии, изменчивости, экологии микробов создают научную основу для развития многих биотехнологических производств. Традиционное сырьё для  различных отраслей химической и  перерабатывающей промышленности (нефть  и газ) истощается, а это приведёт к тому, что всё более широко будут использоваться ресурсы биомассы.

Загрязнение почв – как по масштабам, так и по токсичности представляет собой общепланетарную опасность. Пестициды вызывают отравление, гибель организмов и деградацию почв. Естественное самоочищение природных объектов от загрязнения - длительный процесс, особенно в условиях Сибири, где долгое время сохраняется пониженный температурный режим. Поэтому исключительную актуальность приобретает проблема рекультивации загрязненных почв.

В настоящее время одной  из наиболее перспективной технологии очистки почв считается интродуцирование в почву различных комплексов микроорганизмов, отличающихся повышенной способностью к биодеструкции тех или иных загрязнителей и пестицидов.

В природных условиях биотрансформация осуществляется под воздействием комплекса самых различных групп организмов. Особое внимание уделяется исследованиям по совместному влиянию представителей двух смежных трофических уровней: микроорганизмов и дождевых червей на элиминирование пестицидов в почве.

Благодаря антропогенной  деятельности человека (промышленной, сельскохозяйственной, бытовой и  т.д.) постоянно происходит изменение  физических, химических и биологических  свойств окружающей среды, причём многие из этих изменений весьма неблагоприятны. Прогнозируется, что биотехнология  будет оказывать многообразное  и всё возрастающее влияние на способы контроля за окружающей средой и на её состояние.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОДЕГРАДАЦИИ ПЕСТИЦИДОВ

1. Сущность и особенности биодеградации пестицидов

Пестициды - важная группа ядохимикатов (химических препаратов), применяемых для борьбы с сорняками, вредителями и болезнями сельскохозяйственных и лесных культур, вредителями и микроорганизмами, вызывающими порчу сельскохозяйственной продукции, материалов и изделий, а также для борьбы с паразитами и переносчиками заболеваний человека и животных. В случае их неправильного применения представляют серьезную экологическую опасность как потенциальные химические загрязнители окружающей среды, опасные для здоровья человека. В зависимости от назначения пестициды подразделяют на следующие группы: инсектициды — применяются для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды — с болезнетворными грибами, нематоциды — с нематодами (растительноядными круглыми червями), бактерициды — с болезнетворными бактериями, гербициды — с сорняками, акарициды — с клещами. Объектами применения зооцидов являются позвоночные животные, арборицидов — древесная и кустарниковая растительность, дефолиантов — листья растений. Систематическое использование в земледелии особо стойких препаратов неизбежно приводит к накоплению их в почве. Они становятся экологическим фактором, формирующим микробиоценозы, источником загрязнения природной среды и продуктов питания. Способность сохраняться в почве в течение длительного периода отмечена у многих гербицидов. Так, через 5 месяцев после применения эптама, трихлорацетата натрия, пирамина на посевах свеклы обнаружены их остаточные количества в поверхностном слое почвы (сотые доли мг/кг). Ряд препаратов обладает способностью сохраняться в почве более длительные сроки. Важной экологической характеристикой пестицидов является их способность мигрировать по профилю почв, а также в растения, воду и воздух. Миграция хлорорганических пестицидов из почвы в растения может достигать 30, в воду — 10—15, в воздух —28%. Токсическое действие на почву и растения могут оказывать не только сами препараты, но и продукты их трансформации, обладающие более высокой устойчивостью и токсичностью. Они могут накапливаться в почве, загрязняя ее. В растениях продукты трансформации и метаболизма пестицидов могут обладать не только большой токсичностью, но и другими опасными эффектами действия. Так, превращения фталофоса сопровождаются образованием веществ, вызывающих уродство. Концентрация пестицидов в растениях особенно опасна, поскольку последние входят в пищевой рацион человека и животных. Препараты могут поступать в растения не только через корневую систему из почвы, но и через надземные части растений при обработке их препаратами, проникая вглубь растительных тканей. Кроме того, пестициды, применяемые в растениеводстве, могут сохраняться на вегетирующих культурах от недели до нескольких месяцев. Дольше задерживаются на них остатки масляных эмульсий, смачивающихся порошков, в виде которых применяются пестициды.

Персистентность пестицидов в почве зависит от применяемой дозы и формы, адсорбционной способности их, повторных обработок, распределения препарата в почве, типа почвы, внесения в нее различных веществ, реакции почвенного раствора, температуры, влажности, от возделываемых культур, комбинации пестицидов. Скорость разложения пестицидов в почве может также определяться степенью ее эродированности (за счет изменения содержания гумуса и илистой фракции). Так, скорость разложения одного из пестицидов (ГХЦГ) в серой лесной почве увеличивалась по мере усиления ее эродированности. Период полуразложения для несмытой, среднесмытой и смытой почвы составлял соответственно 260, 120 и 40 суток. Одним из сильнодействующих факторов, влияющих на скорость детоксикации пестицидов, является температура почвы. При увеличении температуры от 5^oC до 30^oC для симазина, например, период полуразложения снизился со 125 до 16 суток, а для линурона — с 83 до 29 суток. Анализ влияния типа почвы на способность пестицидов сохраняться в ней показал, что по максимальным количествам найденных остатков препаратов типы почв можно расположить в такой убывающей последовательности: луговые, черноземные, каштановые, дерновые, серые лесные. Скорость разложения пестицидов в растениях обычно выше, чем в почвах, и так же, как и в почвах, зависит от большого числа факторов:

- дозы, кратности и формы применяемого пестицида;

- культуры, сорта и фазы развития растений;

- уровня минерального питания и др.

В целях эффективного и  безопасного для окружающей среды  применения пестицидов реализуются  различные подходы. Постоянно совершенствуется ассортимент применяемых пестицидов за счет включения в него менее  токсичных и персистентных препаратов, разрабатываются и внедряются в  практику новые технологии и мероприятия, позволяющие снизить содержание в объектах окружающей среды остатков недостаточно "экологичных" по своим характеристикам пестицидов и их отрицательное воздействие на агрофитоценозы, животных и человека.

Что же представляет собой  биодеградация?

Биодеградация (биологический распад, биоразложение) - это разрушение сложных веществ в результате деятельности живых организмов.

Большинство пестицидов расщепляются бактериями и грибами. Превращение  исходного пестицида в менее  сложные соединения нередко осуществляется при участии сообществ микроорганизмов. Были описаны различные стадии и промежуточные продукты процессов деградации ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан), идущей, например, в ходе сопряженного метаболизма и приводящей к полной минерализации этого стойкого пестицида. Часто из среды, содержащей ксенобиотик, можно выделить сообщества такого рода, в которых он служит не основным источником углерода, а источником фосфора, серы или азота. Чрезвычайно высокая токсичность пестицидов зачастую утрачивается на первой же стадии их модификации. Это позволяет разработать относительно несложные микробиологические способы их детоксикации. Например, в результате гидролиза может значительно уменьшиться токсичность пестицидов или увеличиться вероятность биодеградации. Для этого хорошо было бы использовать внеклеточные ферменты, способные функционировать в отсутствие коферментов или специфических факторов и осуществлять детоксикацию разнообразных пестицидов. Это могут быть такие гидролазы, как эстразы, ациламиназы и фосфоэстеразы. Чтобы выбранный фермент можно было применять in situ, он должен обладать подходящей кинетикой в широком диапазоне температур и рН, быть нечувствительным к небольшим количествам растворителей и тяжелых металлов, не ингибироваться субстратом при концентрациях, характерных для содержимого очистных систем, а также хорошо храниться. В ряде случаев в качестве биологического агента детоксикации была испробована паратионгидролаза, выделенная из Pseudomonas spр. С её помощью удалось удалить 94 - 98% остаточного паратиона (около 75г) из контейнера с пестицидом за 16 ч при концентрации субстрата 1% (по весу). Забуференные растворы (паратионгидролазы) использовали также для детоксикации паратиона в разливах на почве, где его концентрация, по-видимому, была весьма высока. Скорость разложения паратиона в этом случае зависела от типа почвы, влажности, буферной емкости раствора и концентрации фермента. При этом значительные количества пестицида были обезврежены всего за 8 ч. Как показали лабораторные эксперименты, еще одна возможная сфера применения иммобилизованных ферментов — это очистка сточных вод. Были описаны гидролазы для детоксикации других пестицидов. Многие из них обладают широкой субстратной специфичностью, что открывает большие возможности для создания других простых систем детоксикации пестицидов. В будущем подобные системы смогут применять при промывке промышленных химических установок и реакторов, ферменты в виде аэрозолей - для удаления пестицидов с поверхностей, а ферменты в сочетании с пестицидами - для быстрого разрушения пестицидов после их использования.

Пестициды обладают мощным, но недостаточно избирательным действием. Так, гербициды, смываясь дождевыми потоками или почвенными водами на посевные площади, наносят ущерб сельскохозяйственным культурам. Помимо этого, некоторые пестициды длительно сохраняются в почве, что тоже приводит к потерям урожая. Возможны разные подходы к решению проблемы:

1) усовершенствование технологии  применения пестицидов, что не

входит в компетенцию  биотехнологии;

2) выведение растений, устойчивых  к

пестицидам;

3)биодеградация пестицидов в почве.

К разрушению многих пестицидов способна микрофлора почвы.

Методами генетической инженерии сконструированы штаммы микроорганизмов с повышенной эффективностью биодеградации ядохимикатов, в частности штамм Pseudomonas ceparia, разрушающий 2, 4, 5-трихлорфеноксиацетат. Устойчивость того или иного пестицида в почве меняется при добавлении его в сочетании с другим пестицидом. Так, устойчивость гербицида хлорпрофама увеличивается при его внесении совместно с инсектицидами из группы метилкарбаматов. Оказалось, что метилкарбаматы ингибируют микробные ферменты, катализирующие гидролиз хлорпрофама.

Микробная трансформация  пестицидов имеет и оборотную  сторону. Во-первых, быстрая деградация пестицидов сводит на нет их полезный эффект. Во-вторых, в результате микробного превращения могут образоваться продукты, сильно ядовитые для растений. При использовании гербицида тиобенкарба в Японии наблюдали подавление роста и развития риса. Установлено, что подавляет не сам гербицид, а его дехлорированное производное S-бензил-N,N-диэтилтиокарбамат. Чтобы предотвратить образование такого производного, тиобенкарб применяют в комбинации с метоксифеном, ингибитором дехлорирующего фермента микроорганизмов.

1.2. Методы биоиндикации и биотестирования почв

Биодиагностика антропогенных изменений относится к экспрессным методам анализа и, кроме того, дает комплексную оценку экологического состояния почвы. Существует множество биологических показателей, с помощью которых оценивается состояние почв. Наиболее важными являются интегральные показатели биологической активности: токсичность, «дыхание», количество свободных аминокислот и белков. Интенсивность дыхания почвы является исключительно вариабельной величиной и зависит от большого количества факторов (температурного режима, влажности, состояния фитоценоза и др.). Для оценки экологического влияния загрязнений необходимо проводить сравнение данных, полученных на разных участках в максимально близких условиях. Информативными являются и другие показатели, например, ферментативная активность.

Попадание нефти и нефтепродуктов в почву приводит к изменению  активности основных почвенных ферментов, что влияет на обмен азота, фосфора, углерода и серы[11]. Устойчивые изменения в активности некоторых почвенных ферментов могут использоваться в качестве диагностических показателей загрязнения почв нефтью. Удобна для этой цели группа ферментов, объединяемых под общим названием почвенные уреазы. Во-первых, они меньше подвержены воздействию других экологических факторов и, во-вторых, прослеживается четкая зависимость их активности от степени загрязнения почв[1].

Применение микроорганизмов  для оценки интегральной токсичности  почвы и создание на их основе комплексной  системы чувствительных, достоверных  и экономичных биотестов является перспективной областью исследований. Многие физиологические группы почвенных  микроорганизмов проявляют чувствительность по отношению к нефтяным углеводородам.

Общая численность микроорганизмов, как правило, достаточно четко отражает микробиологическую активность почвы, скорость разложения органических веществ  и круговорота минеральных элементов. На основании данного показателя можно не только судить о степени  загрязненности почвы нефтью, но и о потенциальной способности к восстановлению, а также о процессах разложения нефти в естественных природных условиях и при рекультивации загрязненных[5].

Нефтяное загрязнение  может также способствовать накоплению в почве микроскопических грибов, вызывающих заболевания растений и  фитотоксины[2]. Последнее обстоятельство играет немаловажную роль при разработке мероприятий по фитомелиорации нефтезагрязненных земель.

Непосредственное воздействие  нефти на растительный покров в том, что замедляется рост растений, нарушаются функции фотосинтеза и дыхания, отмечаются различные морфологические  нарушения, сильно страдают корневая система, листья, стебли и репродуктивные органы. Оперативную информацию о фитотоксичности загрязненной почвы можно получить, используя в качестве тест-объектов семена и проростки растений. Для удобства постановки тестов на токсичность семена подбирают по размерам и скорости их прорастания. Часто используют семена редиса, кресс-салата, кукурузы, зерновых. В качестве тест-функции выступают показатели всхожести семян, дружности и времени появления всходов, скорости удлинения проростков, последний из которых считается наиболее чувствительным.

В природных экосистемах  почвенные беспозвоночные широко используются для мониторинга на уровне комплекса видов[4].

Набор тест-объектов из семян растений, микроорганизмов, почвенных беспозвоночных и ферментов можно использовать как в полном объеме, так и частично, в зависимости от целевого назначения исследований и степени нефтяного загрязнения почвы. Если пробы с почвенными ногохвостками и активность ферментов дают хорошую количественную характеристику токсичности почвы при низкой и средней степени ее загрязнения, то микробиологические тесты удобны для описания состояния сильнозагрязненных высокотоксичных[8].

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ  БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ

2.1. Методы восстановления  нефтезагрязненных почвенных экосистем

Нефтяное загрязнение  отличается от многих других антропогенных  воздействий тем, что оно дает не постепенную, а, как правило, «залповую» нагрузку на среду, вызывая быструю  ответную реакцию. При оценке последствий  такого загрязнения не всегда можно  сказать, вернется ли экосистема к устойчивому  состоянию или будет необратимо деградировать. Во всех мероприятиях, связанных с ликвидацией последствий  загрязнения, с восстановлением  нарушенных земель, необходимо исходить из главного принципа: не нанести экосистеме больший вред, чем тот, который  уже нанесен при загрязнении. Суть восстановления загрязненных экосистем  – максимальная мобилизация внутренних ресурсов экосистемы на восстановление своих первоначальных функций. Самовосстановление и рекультивация представляют собой  неразрывный биогеохимический процесс.

Рекультивация земель –  это комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности и  хозяйственной ценности нарушенных и загрязненных земель. Задача рекультивации  – снизить содержание нефтепродуктов и находящихся с ними других токсичных  веществ до безопасного уровня, восстановить продуктивность земель, утерянную в результате загрязнения[1].

2.2. Основные подходы и  роль биоремедиации в восстановлении нефтезагрязненных почв

Существующие механические, термические и физико-химические методы очистки почв от нефтяных загрязнений  дорогостоящи и эффективны только при  определенном уровне загрязнения (как  правило, не менее 1% нефти в почве), часто связаны с дополнительным внесением загрязнения и не обеспечивают полноты очистки. В настоящее  время наиболее перспективным методом  для очистки нефтезагрязненных почв, как в экономическом, так и в экологическом плане является биотехнологический подход, основанный на использовании различных групп микроорганизмов, отличающихся повышенной способностью к биодеградации компонентов нефтей и нефтепродуктов.

Способность утилизировать  трудноразлагаемые вещества антропогенного происхождения (ксенобиотики) обнаружена у многих организмов. Это свойство обеспечивается наличием у микроорганизмов специфических ферментных систем, осуществляющих катаболизм таких соединений. Поскольку микроорганизмы имеют сравнительно высокий потенциал разрушения ксенобиотиков, проявляют способность к быстрой метаболической перестройке и обмену генетическим материалом, им придается большое значение при разработке путей биоремедиации загрязненных объектов.

Под термином «биоремедиация» принято понимать применение технологий и устройств, предназначенных для биологической очистке почв, т.е. для удаления из почвы уже находящихся в ней загрязнителей[6].

Биоремедиация включает в себя два основных подхода:

1 биостимуляция – активизация деградирующей способности аборигенной микрофлоры внесением биогенных элементов, кислорода, различных субстратов;

2 биодополнение – интродукция природных и генноинженерных штаммов-деструкторов чужеродных соединений.

Биостимуляция in siti (биостимуляция в месте загрязнения). Этот подход основан на стимулировании роста природных микроорганизмов, обитающих в загрязненной почве и потенциально способных утилизировать загрязнитель, но не способных делать это эффективно из-за недостатка основных биогенных элементов (соединений азота, фосфора, калия и др.) или неблагоприятных физико-химических условий. В этом случае в ходе лабораторных испытаний с использованием образцов загрязненной почвы устанавливают, какие именно компоненты и в каких количествах следует внести в загрязненный объект, чтобы стимулировать рост микроорганизмов, способных утилизировать[2].

Биостимуляция in vitro. Отличие этого подхода в том, что биостимуляция образцов естественной микрофлоры загрязненной почвы проводится сначала в лабораторных или промышленных условиях (в биореакторах или ферментерах). При этом обеспечивается преимущественный и избирательный рост тех микроорганизмов, которые способны наиболее эффективно утилизировать данный загрязнитель. «Активизированную» микрофлору вносят в загрязненный объект одновременно с необходимыми добавками, повышающими эффективность утилизации загрязнителя[7].

Существующие два пути интенсификации биодеградации ксенобиотиков в окружающей среде – стимуляция естественной микрофлоры и интродукция активных штаммов, не только не противоречат, но и дополняют друг – друга[4].

Биорекультивация нефтезагрязненных почв – это многостадийный биотехнологический процесс, включающий физико-химические методы детоксикации загрязнителя, применение органических и минеральных добавок, использование биопрепаратов[9].

Основными факторами, влияющими  на ход биоразрушения органических загрязнителей, являются их химическая природа (которая обусловливает возможные пути биотрансформации), концентрация и взаимодействие с другими загрязнителями (на уровне их непосредственного взаимодействия или взаимного влияния на трансформацию).

К неблагоприятным физико-химическим условиям, лимитирующим деградацию микроорганизмами ксенобиотиков в окружающей среде, можно отнести низкую или чрезмерную влажность почвы, недостаточное содержание кислорода, неблагоприятную температуру и рH, низкую концентрацию или доступность ксенобиотиков, наличие альтернативных, более предпочтительных субстратов и т.д.. Среди биологических факторов отмечены поедание интродуцируемых микроорганизмов простейшими, обмен генетической информацией в популяции, физиологическое состояние и плотность интродуцируемой микробной популяции[6].

Некоторые из перечисленных  проблем могут быть решены путем  создания генетически сконструированных  штаммов-деструкторов и их консорциумов, усовершенствования методов интродукции, оптимизации условий существования  природных микробных популяций.

Таким образом, интродукция  микроорганизмов приводит к положительным  результатам только при создании соответствующих условий для  развития внесенной популяции, для  чего необходимо знать физиологические  особенности интродуцента, а также учитывать складывающиеся микробные взаимодействия.

2.3. Методы рекультивации,  основанные на интенсификации  процессов самоочищения

Самоочищение и самовосстановление почвенных экосистем, загрязненных пестицидами, - это стадийный биогеохимический процесс трансформации загрязняющих веществ, сопряженный со стадийным процессом восстановления биоценоза. Для разных природных зон длительность отдельных стадий этих процессов различна, что связано в основном с почвенно-климатическими условиями.

Механизм самовосстановления экосистемы после загрязнения загрязнения достаточно сложен. С помощью агротехнических приемов можно ускорить процесс самоочищения почв путем создания оптимальных условий для проявления потенциальной активности микроорганизмов, входящих в состав естественного микробиоценоза.

Из свыше 100 видов бактерий, грибов, дрожжей, способных утилизировать  один или несколько пестицидов в качестве источника углерода и энергии, только один принадлежал к анаэробам[12].

Приемы обработки почв, способствующие улучшению аэрации, стимулируют активность микроорганизмов, усиливают окислительные процессы. Интенсификация разложения в почве  возможна путем рыхления, частой вспашки, дискования.

Обработка является мощным регулирующим фактором, стимулирующим  самоочистку почв. Она положительно влияет на микробиологическую и ферментативную активность, так как способствует улучшению условий жизнедеятельности аэробных микроорганизмов, которые количественно и по интенсивности метаболизма доминируют в почвах и являются основными деструкторами. Рыхление загрязненных почв увеличивает диффузию кислорода в почвенные агрегаты, снижает концентрацию пестицидов в почве в результате улетучивания легких фракций, обеспечивает разрыв поверхностных пор, насыщенных пестицидами. Обработка почвы создает мощный биологически активный слой с улучшенными агрофизическими свойствами. В почве при этом создается оптимальный водный, газовоздушный и тепловой режим, растет численность микроорганизмов и их активность, усиливается активность почвенных ферментов, увеличивается энергия биохимических процессов[1].

Обеспеченность почв биогенными элементами - азотом, фосфором и калием - важный фактор, определяющий интенсивность  разложения пестицидов. Недостаток биогенных элементов необходимо восполнять путем внесения в почву минеральных удобрений. Практически во всех случаях внесение биогенных элементов в виде минеральных удобрений стимулирует разложение в почве. Наиболее интенсивно разложение протекает при ежегодном внесении комплекса N, P, K – содержащих удобрений в сочетании с навозом, а также при внесении в почву биогумуса[2].

Биогумус получают переработкой навоза (крупного рогатого скота, свиного, конского), опилок, измельченной вермикультурой соломы. Биогумус поддерживает высокую численность бактерий, утилизирующих органические и минеральные формы азота, целлюлозоразрушающих микроорганизмов, нитрификатов. Способствует перестройке микробного ценоза загрязненной почвы, что проявляется в расширении видового разнообразия бактериальной флоры. Почвенная микрофлора использует компоненты биогумуса в качестве источника азота, фосфора и калия, обеспеченность которыми в загрязненной почве снижается. Многие органические вещества биогумуса служат энергетическим материалом для почвенной микрофлоры, благодаря чему в почве повышается активность микробиологических процессов, соответственно усиливается мобилизация питательных веществ[4].

Поддержание почвы во влажном  состоянии является одним из агротехнических  приемов управления биологической  активностью и оказывает эффективное воздействие на темпы разложения. Благоприятный водный режим почвы достигается путем полива. Улучшение водного режима путем полива обусловливает улучшение агрохимических свойств почв, в частности влияет на подвижность питательных веществ, микробиологическую деятельность и активность биологических процессов. Одновременно с этим усиливается действие на микробиологическую и ферментативную активность агрохимических приемов, например внесения удобрений, рыхления.

Посев на пестицидозагрязненную почву люцерны и других бобовых культур, трав с разветвленной корневой системой способствует ускорению разложения пестицидов[7]. Положительное воздействие посевов сельскохозяйственных растений, и в частности многолетних трав, объясняется тем, что своей развитой корневой системой они способствуют улучшению газовоздушного режима загрязненной почвы, обогащают почву азотом и биологически активными соединениями, выделяемыми корневой системой в почву в процессе жизнедеятельности растений. Все это стимулирует рост микроорганизмов и соответственно интенсифицирует 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[9].

Одно из основных условий  охраны почв от загрязнения биоцидами – создание и применение менее токсичных и менее стойких соединений и внесение их в почву и уменьшение доз их внесения в почву. Существует несколько способов, позволяющих уменьшить дозу биоцидов без снижения эффективности их возделывания:

- сочетание применения пестицидов с другими приемами. Интегрированный метод борьбы с вредителями – агротехнический, биологический, химический и т.д. При этом ставится задача не уничтожить целый вид целиком, а надежно защитить культуру. Украинские ученые применяют микробиопрепарат в совокупности с небольшими дозами пестицидов, который ослабляет организм вредителя и делают его более восприимчивым к заболеваниям;

- применение перспективных форм пестицидов. Использование новых форм пестицидов позволяет существенно снизить норму расхода действующего вещества и свести к минимуму нежелательные последствия, в том числе и загрязнение почв;

- чередование применения токсикантов с неодинаковым механизмом действия. Такой способ внесения химических средств борьбы предотвращает появление устойчивых форм вредителей. Для большинства культур рекомендуют 2-3 препарата с неодинаковым спектром действия.

При обработке почвы пестицидами  лишь небольшая часть их достигает  мест приложения токсического действия растений и животных. Остальная часть  накапливается на поверхности почв. Степень загрязнения почв зависит  от многих причин и прежде всего  от стойкости самого биоцида. Под стойкостью биоцида понимают способность токсиканта противостоять разлагающему действию физических, химических и биологических процессов[1].