Охрана почв от загрязнения пестицидами

1.6 Охрана почв  от загрязнения пестицидами 
 

Пестициды - это химические средства борьбы с вредными организмами: насекомыми (инсектициды), болезнями (фунгициды), сорняками (гербициды), но др. 

Применение пестицидов, прежде всего, направлено на уменьшение вредных организмов и повышение  урожайности сельскохозяйственных культур. Ведь, по данным Л.Д. Воронова (1977), убытки в результате вредителей в среднем составляют 14 %, болезней - 12 % и зарослей бурьяном - 9 %. 

Одним из негативных результатов применения пестицидов в агроэкологическом аспекте  есть возможность нарушения существующего  равновесия численности видов в  конкретных популяциях. В результате химических обработок погибают не только вредные организмы, но и много  полезных видов. А исчезновение их из агроэкосистемы может привести к  значительным изменениям в характере  функционирования экосистемы в целом. Под воздействием пестицидов, может  изменяться состав вредных насекомых  и клещей, при этом на смену одних  вредных организмов приходят другие. 

В то же время, как  показывает многолетняя практика, применение пестицидов, в мире является составной  частью современной технологии выращивания  сельскохозяйственных культур, без  применения которых нельзя получить необходимые для населения продукты питания. В связи с этим многие исследователи и практики высказываются  против сокращения или полного отказа от использования химических средств  защиты растений. 

Невзирая на это, нужно помнить, что систематическое  применение пестицидов в земледелии приводит к тому, что они становятся постоянным экологическим фактором, который изменяет и формирует  макро- и микроценозы. 

Важной экологической  характеристикой пестицидов является их способность мигрировать в  профиле грунта и создавать тем  самым опасность загрязнения  грунтовых вод. 

Персистентность пестицидов в почве зависит от применяемой  дозы и формы их внесения, адсорбционной  способности, повторности обработок, распределения препарата в почве, типа почвы, добавок к пестицидам разных веществ, его рН, температуры, влажности, комбинации пестицидов и  тому подобное. [1] 

В процессе решения  вопроса эффективного и безопасного  для окружающей среды применения пестицидов реализуются разные подходы. Постоянно совершенствуется ассортимент  пестицидов за счет включения к ним  менее токсичных и персистентных  препаратов, разрабатывают и внедряют в практику новые технологии и  мероприятия, которые позволяют  снизить содержание в объектах окружающей среды остатков недостаточно "экологических" за своими характеристиками пестицидов и их негативное влияние на агрофитоценозы, животных и людей. 

Важную роль в  снижении и предотвращении негативных последствий интенсивного применения пестицидов в земледелии играет контроль за содержимым их остатков в объектах окружающей среды, растениеводческой  продукции, кормах и продуктах питания  растительного происхождения. Учет результатов контроля над остатками  пестицидов позволяет существенно  снизить или устранить полностью  негативные последствия применения пестицидов. 

Одним из путей решения  проблемы загрязнения почвы пестицидами  является усовершенствование их ассортимента. Наиболее перспективными пестицидами  в этом отношении могут быть органические соединения фосфора, производные алифатических  карбоновых кислот, производные карбаминовой и тиокарбаминовой кислот. 

Для предотвращения нагромождения стойких пестицидов в почвах необходимо шире чередовать пестициды с учетом их персистентности  дифференцирования для различных  грунтово-климатических зон. 

Для защиты почвы  от загрязнения совершенствуют способы  применения пестицидов. В последние  годы значительно сократилось использование  порохообразных препаратов, и увеличился ассортимент в виде эмульсии и  смачиваемых порошков, которые применяются  путем опрыскивания, а также препаратов, в виде гранул. 

Снизить фитотоксичность  остатков гербицидов могут также  внесенные в почву разные вещества, которые влияют на гербициды. Такое  влияние, в частности, имеет активированный уголь. Использование его в дозе от 150 до 600 кг/гектара существенно  снижает или полностью устраняет  фитотоксичное действие остатков гербицидов на картофеле, сахарной свекле и тому подобное. [1] 
 
 

1.7 Охрана почв  от загрязнения минеральными  удобрениями 
 

Современное земледелие базируется на широком использовании  минеральных удобрений как основного  средства повышения плодородия почвы  и получения высоких урожаев  сельскохозяйственных культур. Однако, избыточное, недостаточно обоснованное, их использование приводит к загрязнению  почвы, а также накоплению их, в  продовольственных товарах, кормах, поверхностных и грунтовых водах. 

Учитывая это, нужен  четкий контроль над правильным их использованием. Например, применение удобрений можно регламентировать агротехническими и санитарно-гигиеническими нормативами, нормой удобрений на единицу  площади, соотношением питательных  элементов для отдельных культур, сроками и способами внесения, и тому подобное. 

Да, институтом почвоведения и агрохимии (ИГА) УААН разработаны  рекомендации относительно эколого-токсического регламентирования использования  удобрений, согласно которого предусматривается  вносить не больше 140 кг/гектара азота  под озимую пшеницу (160 кг/гектара  в случае орошения), 100 - под озимую рожь и ярый ячмень, 120 - под кукурузу (180 кг/гектара в случае орошения), 65 - под гречиху, 75 - под просо, 170 - под рис, 160 - под сахарную свеклу, 120 - под картофель, 90 - под табак, 60 - под огурцы и столовую свеклу и  морковь. 

Одновременно рекомендуется  сбалансировать азотные удобрения  фосфорными и калийными, а в отдельных  случаях и микроэлементами. 

Для предотвращения нагромождения нитратов в растениях  азотные минеральные удобрения  нужно вносить частями в строгом  соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур за основными этапами  органогенеза на основании данных грунтово-растениеводческой  диагностики. Одновременно доказано, что  нецелесообразно применять некоторые  азотные удобрения на очень кислых почвах, а также на территориях  первого пояса зоны санитарной охраны централизованного водоснабжения, на мерзлоталой почве. 

Значительно уменьшить  избыток нитратов в почве и  растениях можно за счет соединенного внесения органических и минеральных  удобрений, соломы, сидерации. [1] 

Загрязнение почвы  предопределено не только количеством  внесенных минеральных удобрений, но и низкой культурой химизации  земледелия, использованием несовершенных  технологий выращивания сельскохозяйственных культур, а также применением  примитивных машин. 

Причиной загрязнения  почвы часто является использование  как химических мелиорантов побочных продуктов промышленных предприятий (особенно цементных, серных и металлургических заводов), которые содержат большое  количество балластных веществ, большинство  из которых является токсичным. Например, для мелиорации солонцов часто используют фосфогипс как отходы химической промышленности. Однако к этому нужно  относиться осторожно, потому что в  фосфогипсе содержится фтор, который  очень вредный для растений и  животных. [1] 
 
 

2. Проблема загрязнения  кормов 
 

2.1 Основные загрязнители  кормов 
 

К ним относятся  радиоактивные и ядовитые отходы промышленности, транспорта и домашнего  хозяйства, попадающие через воздух, воду и почву на продукты питания  или проникающие в них при  хранении. В состав кормовых рационов могут попадать такие антропогенные  загрязнители, как пестициды, диоксины, полихлорированные бифенилы и трифенилы, соли тяжелых металлов и другие опасные  для здоровья вещества. [2] 

Тяжелые металлы (медь, цинк, железо, свинец, ртуть, мышьяк) попадают в организм животных с кормами (из растений) и с водой, а также  при слизывании животными красок и разных элементов в коровнике  и на пастбище. Соединения тяжелых  металлов могут проникать в молоко из оборудования и устройств, используемых в молочном деле. Самый опасный  источник тяжелых металлов – корм растительного происхождения. Слишком  часто молочных коров выпасают на пастбищах вблизи дорог с интенсивным  уличным движением автотранспорта. Вместе с тем медицинская статистика фиксирует только острые заболевания, вызванные потреблением больших  доз тяжелых металлов. Как правило, отравления протекают нетипичным образом, и не всегда правильно ставится диагноз. 

Остатки сельскохозяйственных ядохимикатов (удобрений). Они представляют собой наиболее значительную группу загрязнителей, так как присутствуют почти во всех пищевых продуктах. 

Это пестициды и  гербициды, проникающие в продукты в результате мероприятий по защите растений и борьбе с вредителями, или удобрения, поступающие в  растения из почвы, подвергаются часто  биохимическим превращениям, что  затрудняет их обнаружение и осложняет  раскрытие механизма их воздействия  на организм человека (образование  метаболитов из пестицидов, образование  нитрозоаминов из азотных удобрений). Минеральные вещества, содержащиеся в химических удобрениях, могут существенно  влиять на качество продуктов и их питательную ценность, например, вследствие изменения рН среды или витаминов. Это относится также к запаху и вкусу, которые при обработке  ядохимикатами и удобрениями  претерпевают нежелательные изменения. В продуктах животного происхождения  весьма нередко обнаруживаются пестициды, которые попадают в мясо, молоко, яйца с кормами. Хлорорганические пестициды  накапливаются в тканях и органах  и могут сохраняться в них  продолжительное время, а фосфорорганические пестициды, являясь ферментными  ядами, могут долгое время циркулировать  в организме. [2] 
 

2.2 Нитраты и нитриты  – проблема, рожденная 20 веком 
 

Растения способны накапливать в себе практически  все вредные вещества. Поэтому  особенно опасна сельскохозяйственная продукция, выращиваемая вблизи промышленных предприятий и крупных автодорог. 

Несомненно, это связано  с возрастающей химизацией всех отраслей сельского хозяйства, в том числе  с широким использованием минеральных  удобрений. 

Однако, наличие нитратов в растениях – нормальное явление. Ведь азот наряду с фосфором и калием составляет основу питания растений. Другое дело, когда поступление нитратов превышает потребности органического  синтеза, и они начинают накапливаться  в корнях, листьях и, самое главное, но далеко не приятное – в плодах различных сельскохозяйственных культур, как непосредственно употребляемых  в пищу человеком, так и кормовых культурах, идущих на корм скоту. Тогда  не переработанный их излишек под  воздействием нитратредуктазы –  фермента, содержащегося в растительных тканях, или иным путём восстанавливается  в нитриты, которые обуславливают  серьёзное нарушение здоровья не только детей, но и взрослых. [4] 

Аналогичное преобразование соединений происходит под влиянием микрофлоры уже непосредственно  в полости рта или в желудочно-кишечном тракте человека (желудке и кишечнике), употребившего в пищу плоды, с  повышенным содержанием нитратов. В  кишечнике нитраты превращаются в соединения аммония. 

Отсюда напрашивается  простой вывод – получение  экологически чистых, не пересыщенных азотом овощей – дело вполне реальное и даже не особенно сложное при  грамотном, культурном ведении сельского  хозяйства, высокой профессиональной ответственности земледельца. 

Загрязнение кормовых культур в сельском хозяйстве  ведёт к загрязнению продукции  животноводства. При этом необходимо иметь ввиду, что травоядные животные употребляют пищи в пересчёте  на 1 кГ массы тела больше, чем человек, а соответственно и больше вредных  веществ, которые содержатся в кормах. Так, например, если взрослый человек  с питьевой водой и продуктами питания в среднем за сутки  получает 2,5 – 3 мГ/кГ нитратов, для крупного рогатого скота эта нагрузка составляет 100 – 200 мГ/кГ, а для свиней 60 – 70 мГ/кГ по нитрат-ионам. И хотя в организме  животных происходит распад большей  части вредных веществ, всё же возникла необходимость в контроле, как кормовых культур, так и продукции  животноводства. Продукты животного  происхождения, как правило, содержат незначительное количество нитратов в  сравнении с продукцией растеньеводства. Это касается прежде всего мяса, а в молоке обнаруживается значительное количество нитратов. При этом их концентрация зависит от времени года, что прежде всего связано с потреблением кормов. 

При переработке  продукции животноводства нитраты  и нитриты применяются главным  образом при консервировании  мяса для улучшения сенсорных  показателей мясных изделий. В мясной промышленности их используют в виде калиевых или натриевых солей  для получения красной окраски  мяса. 

При переработке  молока нитраты применяются для  подавления размножения некоторых  штамбов бактерий. Молоко и молочные продукты как источник нитратов играют незначительную роль. 

Настоятельная необходимость  контролировать содержание нитратов в  сельскохозяйственной продукции и  пищевых продуктах предполагает применение соответствующих аналитических  методов их определения – простых, быстрых и достаточно надёжных. [4] 
 

2.3 Охрана кормов  от загрязнения митотоксинами 
 

Микотоксины являются причиной многих заболеваний животных и человека. Например, афлатоксин (продукт  жизнедеятельности гриба Aspergillus flavus) подавляет иммунную систему, репродуктивную функцию свиней, ухудшает обмен веществ организма. При длительном потреблении афлатоксина с кормом замедляются рост и развитие животных, повышается восприимчивость к инфекционным заболеваниям, а вследствие этого возрастают расходы на ветеринарное обслуживание, лекарственные препараты. Если свиноматка потребляет корм, содержащий афлатоксины, с молоком они попадают и в организм поросят, что вызывает у них задержку роста, делает их более уязвимыми к инфекциям и может явиться причиной гибели. 

Зеараленон вызывает у свиней нарушения воспроизводительной  функции, заболевания репродуктивных органов. Наличие в рационе вомитоксина  и Т-2 токсина приводит к отказу от корма, снижению продуктивности животных, поражению ротовой полости и  кишечника. 

Заплесневение кормовых растений может происходить в  период их вегетации (на поле), а также  при хранении, производстве кормов и скармливании их животным. Во всех случаях образованию плесени  способствуют повышенная влажность  и температура. 

Заражение растений на поле нередко происходит после  засухи, поэтому для засушливых областей подбирают специальные устойчивые сорта растений, корректируют плотность  их посадки, осуществляют ирригацию, проводят борьбу с сорняками и насекомыми. [3] 

При закладке зерна  в хранилище обязательно поддерживают низкий уровень влажности – это  позволит предотвратить рост плесени. Особенно подвержено воздействию плесневых  грибов дробленое зерно. В теплых и влажных условиях его не рекомендуется  хранить более 10-14 дней. 

Одним из основных способов защиты зерна перед его закладкой  на хранение является сушка. Развитие плесени также подавляют ингибиторами плесени. Для большего эффекта рекомендуется  сочетать сушку с использованием ингибиторов. После проведения данных мероприятий зерно должно храниться  при влажности не более 14%. 

При производстве кормов необходимо следить за тем, чтобы  влага не проникала в них или, если ее присутствие необходимо по технологии (например, при гранулировании), своевременно испарялась. 

При даче животным корма  нельзя допускать накопления его  остатков в кормушках, так как  при этом часто происходит образование  плесени. 

Если плесень в  корме уже есть, то, даже подавив  ее активность ингибиторами, следует  помнить о том, что в корме  уже присутствуют микотоксины. Поэтому  рекомендуется сочетать применение противоплесневых средств с использованием адсорбентов микотоксинов. Данные препараты  связывают микотоксины и нейтрализуют их. 

Комплексный подход к проблеме заражения кормов плесенью и образования в них микотоксинов позволит наиболее полно контролировать ситуацию и предотвратить экономический  ущерб. [3] 
 
 

3. Проблема загрязнения  продукции животноводства 
 

3.1 Опасность использования  БВК в рационах животных 
 

В последние десятилетия  свою лепту в экологические беды стало вносить животноводство. 

В 80-х годах двадцатого столетия широкое распространение  получило производство комбикормов  для скота с применением белково-витаминных концентратов (БВК) или другое название паприн. 

Дело в том, что  основное энергопотребление организма  человека происходит за счёт употребления животной пищи и, в первую очередь, мяса. Белок, жиры, углеводы из мяса, молока и  яиц люди усваивают на 90-98 %, а из картофеля, овощей на – 70-95%. Соответственно и для питания животных необходимо использовать полноценные корма, насыщенные белками, витаминами и иными биологически активными веществами. 

Такие вещества нашли  в микроорганизмах, синтезируемых  на основе углеводородного сырья (продукция  нефте- и газопереработки). На их основе и были созданы БВК. 

Однако последние, как оказалось впоследствии не столь  безобидны. 

Во-первых, само их производство вызвало вспышку целого ряда заболеваний  у обслуживаемого персонала таких  как различные аллергии, дерматит, бронхиальная астма, а так же в  некоторых случая онкологические заболевания. 

Во-вторых, это заболевание  животных, накопление в их организмах вредных веществ для здоровья человека. 

В частности, при  кормлении БВК животных, как установлено  экспериментами, может возникнуть эозинофилия  в слизистой оболочке кишечника (увеличение зернистых лейкоцитов в  крови), развиваются гранулематозные  образования (узелковые разрастания) в печени, глубокие изменения в  надпочечниках и тому подобное. [4] 

Также доказано, что  в БВК присутствует избыток нуклеиновых  кислот в 12-15 раз больше, чем в  традиционных кормах. Эти биологические  полимеры, как известно, обеспечивают хранение и передачу наследственной информации, таким образом оказывают  воздействие на генетический код  скота, птицы, а соответственно и  на человека. В нуклеиновых кислотах, содержащихся в БВК, основная составляющая – рибонуклеиновая кислота (РНК). У людей она вызывает повышенное накопление мочевой кислоты в  крови и моче, а соли последней  быстро откладываются в организме. Поэтому употребление в пищу продукции  животноводства с высоким содержанием  РНК может вызвать серьёзные  осложнения здоровья. 

Передозировка в  меню животных БВК ведёт к накоплению жира в печени, увеличению холестерина, а его избыток приводит к нарушениям обмена веществ. 

В связи с этим установлены пределы внесения паприна  в корм для скота – 20%, а для  птицы –10-15%, хотя зачастую это делается "на глазок". 

Науке ещё предстоит "докопаться" до оставшихся неясными свойств БВК. А поэтому, только строгое  выполнение рекомендованных норм БВК  в корме животных вместе с другими  сбалансированными компонентами позволят избежать угрозы для здоровья человека. [4] 
 

3.2 Остаточные вещества, токсические и радиактивные элементы  в молоке 
 

Антибиотики в рационы  дойных коров не добавляют, поэтому  выделение их с молоком едва ли возможно. 

Химические средства защиты растений могут попасть в  организм коровы с кормами. В первую очередь следует помнить об инсектицидах, которые более устойчивы, чем  гербициды и фунгициды. Загрязнение  кормовых растений, как правило, происходит не только при прямом их обрызгивании или опылении химическими средствами, но и при обработке соседних культур  и в результате поступления инсектицидов из почвы. Покупные корма могут загрязняться во время транспортировки и хранения, а также при обработке помещений  с целью борьбы с вредителями. 

Хлорорганические  соединения по сравнению с другими  химическими средствами защиты растений считаются более устойчивыми  веществами. С точки зрения гигиены  продуктов питания, высокая устойчивость этих веществ нежелательна. Хлорорганические соединения, потребленные с кормовыми  растениями, без изменения аккумулируются в жире, отложенном в теле, и выделяются с молоком. Их концентрация в молоке прямо пропорциональна содержанию в кормах. Конечно, отдельные препараты  содержат различное количество хлорорганических соединений. Значительные их остатки  в молоке (до 1,7 мг на 1 л молока) отмечены при использовании гептахлора. Дихлордифенилтрихлорметилметан (ДДТ) может концентрироваться в  молоке в большом количестве. Уже  при содержании в 1 кг корма 1 мг ДДТ  его можно обнаружить в молоке. Из ДДТ, поступившего с кормом, более 20% переходит в молоко. Так как  ДДТ аккумулируется также и в  жировых отложениях тела, то его  следы можно обнаружить в молоке еще длительное время после прекращения  поступления с кормом. 

В том случае, когда  попавший с кормом ДДТ имеет нормальную концентрацию, его следы обнаруживаются в молоке в течение 30—40 дней. Если молоко, содержащее ДДТ, скармливают  телятам, то у них наблюдается  нарушение жизнедеятельности и  даже летальный исход. 

Из других хлорорганических соединений в молоко могут попасть  алдрин и дилдрин. Алдрин не представляет существенной опасности, так как  он концентрируется в молоке в  незначительном количестве. 

Эфиры фосфорной  кислоты и карбаматы в окружающей среде и в организме животных менее устойчивы за счет своей  структуры, чем хлорорганические соединения. Вследствие быстрого гидролизного расщепления  эфиров под действием физических и химических факторов в природе  или эстеразы в живом организме  их присутствие в кормах не представляет особой опасности. Из общего числа загрязнений  пищевых продуктов на долю хлорорганических инсектицидов приходится около 70—85%, на долю эфиров фосфорной кислоты — 5—20% и карбаматов — 5-10%. 

С другой стороны, эфиры  фосфорной кислоты и карбаматы  отличаются высокой и острой токсичностью, поэтому их не должно быть в окружающей среде. Свинец, ртуть и кадмий являются токсичными микроэлементами и при  попадании в организм коровы с  кормом выделяются с молоком. В зоне промышленных предприятий и автострад  кормовые растения могут загрязняться свинцом при его непосредственном воздействии или при выделении  выхлопных газов. Несмотря на крайне большое загрязнение корма свинцом, его содержание в 1 л молока повышается с 20—30 (норма) до 100 мкг. Только незначительная часть свинца, потребленного с  кормом, поглощается в пищеварительном  тракте. При скармливании с кормом 150 г арсената свинца в расчете  на корову концентрация свинца и мышьяка  в молоке остается ниже 50 мкг в 1 л. 

При скармливании сена, которое заготовлено рядом с  автострадой, и сена, заготовленного в удаленной от автострад зоне, остатки свинца в 1 л молока составили  соответственно 40—70 мкг и 20 мкг. 

Содержание кадмия и ртути в молоке можно также  считать не вызывающим опасения. 

Радиоактивность коровьего  молока может быть искусственного (чаще) и естественного (реже) происхождения. В молоке обычно присутствует лишь 0,012% изотопа К40, незначительным излучением которого можно пренебречь. Искусственная  радиоактивность молока является или  следствием испытания ядерного оружия, или аварий с атомными реакторами, или применения радиоизотопов для  научных и хозяйственных целей. Радиоактивное загрязнение молока (радиоактивные осадки) может происходить  через почву, кормовые культуры и  питьевую воду. Потенциальную опасность  для человека представляет наличие J131 (время полураспада 8 дней), Sr90 (время  полураспада 25 лет) и в меньшей  мере — Cs37 (время полураспада 33 года). 

Радиоактивность молока, полученного от коров, которые потребляли загрязненные радиоактивными веществами кормовые культуры, бывает ниже, чем  радиоактивность самих кормов, в  результате обмена веществ, происходящего  в организме животных. [5] 
 

3.3 Техногенный фактор  как основной загрязнитель животноводческой  продукции 
 

В настоящее время  особую актуальность приобретает изучение особенностей состояния животных в  экологически неблагоприятных районах. Диапазон патогенных экологических  воздействий на организм животных чрезвычайно  широк. Все большее значение приобретают  антропогенные факторы окружающей среды. Сложное комплексное воздействие  экологических загрязнений на организм животных нарушает иммунную систему, искажает иммунные ответы организма, накладывает отпечаток на течение различных заболеваний. Нарушение экологического равновесия ведет к возникновению эндемических очагов в биопатогенных зонах-районах крупных промышленных предприятий. Хроническое токсическое воздействие вызывает неспецифические изменения органов и систем. В крови снижается количество форменных элементов, падает содержание гемоглобина. Нарушаются функции печени, почек, изменяется сократительная способность миокарда, нарушается функция внешнего дыхания, глубокие изменения происходят в эндокринной системе. Все перечисленные изменения снижают общую резистентность организма, обуславливают широкое распространение неспецифических заболеваний. Токсическое влияние малой интенсивности вызывает явления псевдоадаптации, при которой временно компенсируются скрытые патологические процессы. [6] 

Территория вокруг крупных промышленных предприятий  испытывает повышенную техногенную  нагрузку, в основном от выбросов токсических  веществ: тяжелых металлов, оксидов  серы, углеводородов и пр. 

Ряд регионов характеризуется  радиоэкологической обстановкой, вызванной  скоплением естественных и техногенных  источников ионизирующей радиации. Сочетание  данных антропогенных факторов увеличивает  прессинг на компоненты биоты в том  числе живые организмы, как правило, это отражается на функционирование различных систем, органов и тканей. [6] 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 

Мы привыкли так  часто употреблять фразы типа "Земля - наше главное богатство" или "Земля - наша мать кормилица", что порой и не задумываемся об их истинном значении. А ведь плодородные  земли, подаренные человеку, - это действительно  сокровище, не менее, а даже более  ценное, чем угольные пласты, нефтяные залежи, золотые жилы. Поэтому защита и сохранение среды, в которой  мы живет - это задача номер один человечества.