Введение

С ростом населения Земли стало ясно, что обеспечение его продуктами питания немыслимо без перехода к интенсивному сельскохозяйственному производству, предполагающему широкое использование не только удобрений, но и средств защиты растений от различных болезней и вредителей, а также сорняков. В этом плане большие надежды возлагались на искусственные химические препараты, получившие название пестицидов. Пестициды (pestis- зараза, caedo – убивать) – общепринятое собирательное название химических средств защиты растений. Они используются для борьбы с сорняками (гербициды и дефолианты), вредителями (инсектициды), грибковыми заболеваниями (фунгициды) и другими болезнями сельскохозяйственных растений, кустарников и деревьев.

Их использование наиболее интенсивными темпами началось в 1940-х гг. По данным статистики, в 1970 г. в мире было синтезировано около 0,5 млн. т пестицидов, а в 1980 г. их производство только в четырех странах (США, ФРГ, Япония и Италия) превысило 1,7 млн. т.

Особо эффективными средствами борьбы с насекомыми-вредителями оказались хлорорганические соединения алифатического и ароматического рядов. Некоторые из них были известны уже довольно давно, однако пестицидные свойства их были выявлены лишь в 1930-1940-х годах. Например, гексахлорциклогексан (ГХЦГ) был синтезирован Фарадеем ещё в 1825 г., но его промышленное производство было начато в Японии только в 1949 г. после установления инсектицидной активности одного из его изомеров- линдана. Другой известный инсектицид, ДДТ, был впервые синтезирован в 1874 г. немецким химиком Цейдлером, но только перед началом Второй мировой войны Мюллер обнаружил у ДДТ эти свойства ( в 1948 г. ученый был удостоен за свое открытие Нобелевской премии по медицине). К середине 1980-х в мире было произведено около 3,5 млн. т ДДТ.

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

В сельском хозяйстве России применяется более 146 ядохимикатов, относящихся к различным классам химических соединений: мышьякосодержащие препараты (арсенит натрия, парижская зелень и др.); хлорорганические (ДДТ, гексахлоран, алдрин, хлордан, полихлорпинен, полихлоркамфен, ДДД, ГДЕ, DFDF и др.), фосфорорганические (метилмеркаптофос, хлорофос, фосфамид, карбафос, тиофос, метафос, метилнитрофос, трихлорметафос-3 и др.); сероорганические (каптан, тетраметилтиурамдисульфит и др.); ртутноорганические (гранозан, меркузан и др.); производные карбаминовой кислоты (севин, авадекс); производные производные феноксиуксусной кислоты, нитрофенола (ДНОК, нитрофенол); соли тяжелых металлов (барий хлористый, медь сернокислая и др.); алкалоиды (никотин сернокислый, анабазин сернокислый и др.).

1. Поведение пестицидов в окружающей среде

В результате циркуляции пестицидов в окружающей среде они присутствуют в атмосфере, почве, растениях и воде. Благодаря персистентности и кумулятивным свойствам ряда пестицидов (ДДТ, ГХЦГ, гептахлор, алдрин, дилдрин и др.) они могут накапливаться в объектах внешней среды в значительных количествах. Так, хлориндан и ДДТ обнаруживаются в почве через 12-15 лет после однократного внесения. Период полураспада ДДТ в почве составляет 7 лет. Алдрин и дилдрин, примененные в дозе 11,2 кг/га, сохраняют свою токсичность 8 лет, гептахлор-6 лет и при более низких дозах (2,5-6 кг/га)-4 года. Гексахлоран также довольно стоек и разрушается в почве 3-4 года. От нескольких месяцев до двух лет сохраняются в почве севин, линдан. Тиофос обнаруживается в почве спустя шесть месяцев, токсафен- в течение года.

Молекулы синтезированных ядов под влиянием внешних условий могут изменяться и образовывать метаболиты, в результате чего даже сравнительно малотоксичные яды могут превращаться в сильнотоксичные соединения. Например, хлорофос в щелочной среде превращается в высокотоксичный диметилдихлорвинилфосфат (ДДВФ). Алдрин превращается в дилрдрин. Через несколько лет после обработки алдрином почва содержит его метаболит- дилдрин, причем в 6-12 раз больше, чем было внесено первоначально алдрина. Кроме того, дилдрин медленнее разлагается, чем алдрин. Так же гептахлор превращается в эпоксид. Известны и метаболиты ДДТ.

Важнейшей составной частью внешней среды являются водоёмы. В них используется вода, идущая на производственные и бытовые нужды населения. Продукция водоемов используется пищевой промышленностью во все возрастающих количествах. В этом плане следует рассмотреть и оценить возможные пути поступления пестицидов в водоёмы. Основным источником загрязнения водоёмов пестицидами является сток талых, дождевых и грунтовых вод с обработанных площадей. Пестициды могут попадать в водоёмы при сносе их воздушной волной во время обработки объектов, находящихся вблизи водоёмов, либо при внесении их в воду в качестве инсектицидов с целью уничтожения развития водных фаз кровососущих насекомых. В последние годы особенно усиленно используются способы воздействия на водную среду с целью избирательной элиминации определенных гидробионтов. Для этого применяют альгициды, гербициды, ихтиоциды, моллюскоциды, бактерициды и др.

В результате циркуляции пестицидов в водоеме они могут накапливаться в рыбе, иле, грунтах, зоофитопланктоне, водорослях и водных растениях. Из литературы известно, что хлорорганические пестициды аккумулируются у рыб в основном в висцеральном жире и пилорических придатках; жабры и мышцы содержат меньше ядохимикатов. В дальнейшем по мере потребления жира, например во время миграции или зимовки, яд может попадать в более чувствительные органы и быть причиной отравления. Следует заметить, что токсическое действие хлорорганических пестицидов на рыб проявляется независимо от температуры воды. Mack (1964) обнаружил ДДТ в организме 16 видов рыб, выловленных в реках штата Нью-Йорк, загрязненных пестицидами при непосредственной обработке их в борьбе с гнусом и от попадания воздушной волны пестицидов при обработке близлежащих лесов и лугов. В теле рыб (окунь, лососевые, сельдь, щука, минога, сом, карп и др.) содержание ДДТ колебалось от 0,2 (у окуней) до 6,2 мг/кг (у лососевых). Максимальное количество ДДТ (до 38,4 мг/кг) найдено в половых продуктах и висцеральном жире, много его в икре.

В литературе имеются сведения, что ДДТ обнаруживается в мясе форели в количестве 0,14-3,4 мг/кг при содержании его в воде 0,012-0,02 мг/л, а при содержании в воде 0,02 мг/л в теле рыб накапливалось до 3-4 мг/кг препарата. При обработке Черного озера (США) против комаров содержание ДДТ в воде составляло не более 0,02 мг/л, тогда как в рыбе обнаруживалось 2500 мг/кг, в планктонных организмах-5,3, в водоплавающей птице—1465-2134 мг/кг. При содержании ДДТ в воде дренажных систем 0,03 мг/л в рыбе обнаруживался препарат и его метаболит в количестве 12,7 мг/кг; в водных растениях—до 2,3 мг/кг. Такая же закономерность по кумуляции наблюдается и при применении других стойких препаратов. При содержании эндрина в воде в концентрации 0,04 мг/л отмечается сравнительно быстрое его накопление в рыбе (до 1 мг/кг), в водных растениях (до 0,55 мг/кг), иле (до 80 мг/кг). Подобным образом накапливается аналог ДДТ-ДДД. При обследовании рыб в одном водоёме Калифорнии, вода которого содержала 0,02 мг/кг ДДД, было найдено в планктоне до 5 мг/кг препарата, а в тканях различных рыб- от 100 мг/кг до нескольких тысяч.