Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Методологический аспект технологии комплексной оценки экологической емкости территорий
Мусихина Е. А,
3.5.2. Загрязнение почв пестицидами
Потребность в пестицидах возникла, наверное, еще в ту давнюю пору, когда только родилось сельское хозяйство. В ХХ столетии появились синтетические пестициды, и сейчас в мире постоянно используется около 500 различных средств борьбы с вредителями. Пестициды разделяют по их назначению. Инсектициды (от лат. insektum – «насекомое») убивают насекомых, фунгициды (от лат. fungus – гриб) – грибы, гербициды (от лат. herba – «трава») – сорняки и ненужные растения.
История широкого применения синтетических органических пестицидов началась в 1939 г., когда швейцарский химик Пауль Герман Мюллер (1899-1965) открыл поистине уникальные инсектицидные свойства ДДТ (галоидоорганических пестицидов), который высокотоксичен против всех видов насекомых, необычайно устойчив к воздействию окружающей среды и сравнительно малоядовит (как в то время казалось) для человека и других теплокровных. С помощью ДДТ уничтожали насекомых – переносчиков таких болезней, как малярия, тиф и других опасных заболеваний. Неудивительно, что этот и другие хлорорганические инсектициды и гербициды получили широкое распространение. А Мюллер в 1948 г. был удостоен за свое открытие Нобелевской премии по физиологии и медицине.
Попадая в окружающую среду, хлорорганические инсектициды не разлагаются в течение десятков лет. Казалось бы, такая устойчивость полезна. На обработанном болоте малярийные комары не скоро появятся вновь. Однако несколько десятилетий использования этих средств обернулись тяжелыми последствиями для окружающей среды. Ведь они попадают в водоемы, в Мировой океан и распространяются по всей Земле.
Эти соединения плохо растворимы в воде, зато хорошо – в жировых тканях животных, где они и задерживаются. Их концентрация в теле рыбы намного выше, чем в воде, в которой она обитает, а в теле водоплавающей птицы, питающейся рыбой, может быть уже в миллион раз больше по сравнению с водой, в которой она обитает. ДДТ был обнаружен даже в Антарктиде – в печени пингвинов. Концентрируясь в жировых организмах, хлорорганические пестициды с пищей могут попадать в организм человека и других животных в опасных для здоровья и жизни количествах. Повышенное содержание ДДТ в рыбе послужило причиной гибели целых популяций водоплавающих птиц. Поэтому сейчас в большинстве стран мира производить и использовать хлорорганические пестициды запрещено.
На смену хлорорганическим пестицидам пришли другие вещества. Некоторые из них, например фосфорорганические соединения, ядовиты не только для насекомых, но также для теплокровных животных и человека. «Близкие родственники» популярных инсектицидов карбофоса и дихлофоса до недавнего времени состояли на вооружении армий многих стран как химическое оружие. Ежегодно в мире около миллиона человек подвергаются отравлению пестицидами.
Арсенал пестицидов приходится постоянно обновлять. Конечно, это в первую очередь связано со стремлением синтезировать как можно более безопасные для людей и окружающей среды препараты. Однако есть и другая причина. После нескольких обработок пестицидом он теряет свою эффективность, и происходит «взрыв» численности вредителей. У комнатных мух, например, устойчивость к ДДТ появилась уже на второй год после начала его применения. Причина в том, что выживают самые невосприимчивые к пестициду вредители, которые дают такое же потомство.
Несомненно, от применения химии в сельском хозяйстве человечество отказаться не может – слишком велики будут потери урожая. Однако использовать эти небезопасные вещества следует разумно и только в тех случаях, когда они действительно необходимы.
Отбор проб почвы на остаточное содержание пестицидов определяется рекомендациями, изложенными в инструкции РД 52.18.156-88 и ГОСТ 17.44.02-84. Для оценки загрязнения почв пробы отбираются на сельскохозяйственных угодьях под различными культурами 2 раза в год: весной (после схода снега в течение сева или сразу после сева) и осенью (после уборки урожая). Отбор производится по одной и той же схеме, на одних и тех же участках поля.
При обследовании общая проба отбирается с площади 1 га, которая располагается в типичном для этого поля месте на расстоянии 100 м от края поля.
Общая (смешанная) проба состоит из 10 точечных проб, отобранных на глубину пахотного слоя 0-20см. При отборе проб точки располагаются по оси с расстоянием 10 см, в рядках и междурядьях равномерно. Из прикопки вырезается монолит 10х10х20 см. Отобранные точечные пробы высыпаются на крафт, тщательно перемешиваются, квартуются 3-4 раза. Оставшаяся после квартования почва разравнивается на бумаге, условно делится на 6-9 квадратов, из центра которых берется примерно одинаковое количество почвы. Вес объединенной пробы примерно 1 кг.
Анализ проб осуществлялся по методикам, разработанным ИЭМ (Институт экспериментальной метрологии), методом газожидкостной хроматографии. Контроль качества аналитических изменений проводился с помощью внутреннего и внешнего контроля в соответствии с рекомендациями, изложенными в инструкции РД 52.18.103-86.
Критерием оценки опасности загрязненности служили ПДК пестицидов в почве, составляющие для изомеров гексохлорциклогексана (ГХЦГ), галоидоорганических пестицидов (ДДТ) – 2,4, метафоса по 0,1 млн-1, гексахлорбензола (ГХБ) – 0,03 млн-1, дилора и фозалона – по 0,5 млн-1, и ориентировочно допустимые количества (ОДК) пестицидов в почве: трефлана – 0,1 млн-1, пирамина – 0,7 млн-1[51].
Хотя использование средств защиты растений (пестицидов) ежегодно сокращается с 1989 по 1997 в 4 раза, что значительно уменьшило нагрузку на природную среду [49], тем не менее, состояние земельного фонда области в 1999 году продолжает ухудшаться, эффективность использования земель падает вследствие ухудшения их качественных характеристик. По данным за 1999 год на территории области зарегистрировано 64,75 тонн пестицидов, запрещенных и непригодных к применению.
В 1994 году на территории Иркутской области обследованы с/х угодья 7 районов: Иркутского, Эхирит-Булагатского, Ангарского, Баяндаевского, Тулунского, Киренского, Балаганского и почвы Прибайкальского национального парка. В 27 хозяйствах на 230 полях отобрано 574 полевых проб почв, в которых приведено определение галоидоорганических пестицидов ДДТ (и его метаболита ДДЭ), изомеров пестицидов ГХЦГ (альфа, гамма+бета), гексахлорбензола, фосфорорганических пестицидов метафоса, фозалона, гербицидов – 2,4-Д, пиклорама, трефлана, пирамина.
Общее число компонентоопределений – 4259. Общая обследованная площадь – 5125 га, что составляет 0,33% от посевной площади региона. Наиболее применяемыми являются протравитель ТМТД и гербициды – 2,4-Д, диален, понтатурам и фенорам. По результатам обследования средние содержания ДДТ, ГХЦГ, трефлана, метафоса и фозалона в почвах не высоки – десятые и сотые доли ПДК. Наибольшие средние уровни ДДТ наблюдались в Иркутском районе 1,41-5,03 ПДК (на площади 40 га весной и 100 га осенью), а ГХЦГ в Киренском районе 1,56-9,94 ПДК (на площади 38 га весной и 20,6 га осенью).
По данным обследования 1996 года наибольшие средние уровни содержания ДДТ наблюдались в Иркутском и Балаганском районах (1,17-4,77 ПДК), и трефлана в Эхирит-Булагатском районе.
В 1997 году на территории области ИУГМС обследованы сельскохозяйственные угодья 7 районов: Балаганского, Боханского, Иркутского, Киренского, Тулунского, Усольского, Эхирит-Булагатского и почвы Прибайкальского национального парка. В 26 хозяйствах на 205 полях отобрано 539 полевых проб почв, проведено определение галоидоорганических пестицидов ДДТ (и его метаболита ДДЭ), изомеров ГХЦГ (альфа, гамма+бета), гексахлорбензола, фосфорорганических пестицидов метафоса, фозалона, фосфамида, гербицидов – 2,4-Д, пиклорама, трефлана, пирамина.
Общее число компонентоопределений – 4861. Общая обследованная площадь – 4706 га, что составляет 0,3% от посевной площади региона.
Средние содержания ДДТ на уровне 2,5-5,5 ПДК обнаружено в Иркутском и Усольском районах области осенью. Содержание ГХЦГ на уровне 1,4-1,6 ПДК в Иркутском, Боханском и Эхирит-Булагатском районах, трефлана – 1,11-11,27 ПДК в Иркутском, Аларском, Балаганском районах. Содержание метафоса на уровне ПДК обнаружено в Балаганском районе. Даже в землях Прибайкальского национального парка обнаруживаются ДДТ – 0,05 ПДК и ГХЦГ – 0,01-0,02 ПДК.
По результатам обследования 1998 года обнаружены высокие средние концентрации ОДК трефлана – 0,96 (осенью). В Аларском, Балаганском и Иркутском районах содержание трефлана на уровне 1,11-11,27 ПДК. Средние уровни содержания ∑ДДТ наиболее высоки в Иркутском районе – 1,23-3,45 ПДК. Среднее содержание ∑ГХЦГ – 2,51-4,20 ПДК – зарегистрировано в почвах Ангарского района [69].
В 1999 году на территории Иркутской области обследованы почвы 6 районов: Балаганского, Иркутского, Киренского, Куйтунского, Тулунского, Черемховского. В 21 хозяйстве на 139 полях отобрано 412 полевых проб почвы. Общая обследованная площадь – 3504 га. По результатам обследования среднее содержание остаточной концентрации (ОК) ∑ДДТ под всеми видами культур на уровне 0,16-0,1 ПДК. Наиболее загрязнены ОК ∑ДДТ почвы Иркутского и Черемховского районов (1,01-10,67 ПДК). Средний уровень остаточных количеств ∑ГХЦГ составил 0,05-0,09 ПДК на территории области. ГХБ, пирамин и дилор обнаружены в незначительных количествах [49].
В 2000 году на территории Иркутской области обследованы почвы 6 районов: Балаганского, Иркутского, Киренского, Нижнеудинского, Тайшетского и Тулунского. В 22 хозяйствах на 159 полях отобрано 399 полевых проб почвы. Общая обследованная площадь – 3584 га весной и 3284 га осенью. По результатам обследования среднее содержание ОК ∑ДДТ на уровне 0,07-0,10 ПДК. За исключением территорий Иркутского и Тайшетского районов, где уровень ОК ∑ДДТ составил 1,3-3,59 ПДК. Средний уровень ГХЦГ составил 0,02 ПДК. Остаточные количества ГХБ, трефлана, фосфамида, дилора не значительны. В 2000 году продолжается ухудшение агрохимических показателей почв, усиливаются процессы подтопления и затопления земель, обусловленных изменением гидрологического режима почв [50].
В 2002 году в сельском хозяйстве Иркутской области применялись в основном гербициды – диален-супер, чисталан, зенкор и раундап, протравители семян – денорам-супер, витарос, фунгициды – татту.
Результаты обследования показали – средний уровень содержания ОК ∑ ГХЦГ, трефлана на уровне сотых долей ПДК. Остаточных количеств ГХБ, дилора, 2,4-Д, пиклорама, пирамина, метафоса, фозалена, фосфамида не обнаружено. Наибольший средний уровень ∑ДДТ, ∑ГХЦК наблюдался в Иркутском районе. Повышенное содержание ∑ДДТ (1,08-11,57 ПДК) в Иркутском районе весной на площади 100 га, осенью на площади 60га [71].
ИУГМС в 2003 году на содержание остаточных количеств пестицидов обследованы земли 6 районов: Балаганского, Заларинского, Зиминского, Иркутского, Киренского и Тулунского. В 21 хозяйстве на 153 полях, общей площадью 6728,8 га, отобрано 310 полевых проб почвы. В почвах Иркутской области средние концентрации суммарного ДДТ составили весной – 0,04-0,06 ПДК, за исключением Иркутского района, где ∑ДДТ в течение всего года составила 1,1-2,0 ПДК. Остаточные количества ГХБ обнаружены в Заларинском районе – 0,3 ПДК, дилора в почвах области не зарегистрировано. По сравнению с 2002 годом уровень суммарного ДДТ снизился в 1,6 раза [51].
В отчетном 2004 году возросло использование гербицидов триаллана и луварама. Снизилось потребление протравителей семян фелорама и ТМТД, интексицидов дециса и дециса-супер, гербицидов трефлана, гезагарда, чисталана.
Наиболее часто применялись: гербициды – диален-супер, триаллан, чисталан, луварам; протравители семян – дивидент-стар, ТМТД, виал, виал ТТ; интексициды – дурсбан и шарпей. Контролируемые Иркутским УГМС пестициды 2,4-Д, аминная соль, пирамин, пиклорам, витарес, фенорам, пентатиурам в сельском хозяйстве области не применялись.
Результаты обследования на хлорорганические пестициды в 6 сельскохозяйственных районах области показали, что средний уровень суммарного ДДТ в почвах за период вегетации не превышал ПДК (0,05), загрязненная ∑ДДТ почва обнаружена только в Иркутском районе.
Остаточные количества суммарного ГХЦГ в среднем значении по обследованным районам, как и в прошлом году, не обнаружены, и в максимальных концентрациях достигли весной 0,09 ПДК, осенью 0,004 ПДК в Иркутском районе. Остаточных количеств дилора не зафиксировано. ГХБ обнаружено весной, в почвах Иркутского района на площади 65 га, концентрация – 0,07 ПДК. Фосфорорганические инсектокарициды (метафос, фозален, фосфамид) на территории Балаганского, Иркутского, Киренского, Осинского и Тулунского районов не обнаружены [72].
На территории в 2004 году проведен контроль содержания в почве пиретроидов (фосфан, сулицидин, децис). Остаточных количеств в почвах области также не обнаружено [72].
В 2005 году возросло использование гербицидов: трефлана в 1,5 раза, гезагарда в 1,1 раз. В незначительных количествах применялся протравитель семян витарол. Снизилось применение гербицидов чисталана в 1,6 раза, диалена-супер в 1,1раз, протравителей семян: ТМТД в 2,1 раза, фелорама-супер в 1,4 раза, применение дециса и дециса-супер осталось на уровне прошлого года. Вместо луварама в хозяйствах Иркутской области был использован его аналог – дезорман.
Наиболее применимы: гербициды баивел, дуорман, диален-супер; протравители семян виал ТТ и дивидент-стар; инсектициды фуфанон, шарпей, актелик. Контролируемые Иркутским УГМС пестициды 2,4-Д, аминная соль, пирамин, пиклорам, триаллан, фелорам, чисталан, пентатиурам в сельском хозяйстве области не применялись.
По результатам обследования почв районов области (Балаганского, Иркутского, Киренского, Ангарского, Тулунского, Усольского): средний уровень суммарного ДДТ за период вегетации не превышал ПДК (0,06) в Иркутском и Ангарском районах. Незначительные количества суммарного ДДТ обнаружены в почвах Киренского и Тулунского районов.
Остаточные количества суммарного ГХЦГ в средних значениях обнаружены весной в количествах 0,01-0,08 ПДК в почвах Ангарского, Балаганского, Киренского и Усольского районов, осенью – не обнаружено. Остаточное количество дилора в почвах не зафиксировано.
ГХБ обнаружен весной на площади 45 га Иркутского района и на площади 40 га Усольского района. Максимальные остаточные концентрации ГХБ не превышали 0,1 ПДК. Фосфорорганические ансектоакарициды (метафол, фозалан, фосфамид) на территории обследованных районов в 2005 году не обнаружены.
На территории Иркутской области в 2005 году проведен контроль содержания в почве пиретроидов (фосфан, сумицидин, децис). Остаточных количеств указанных веществ не зарегистрировано.
В 2005 году в двух хозяйствах Иркутского района осенью были обследованы почвы вокруг хранения складов ядохимикатов. Остаточные количества ДДТ вокруг складов обнаружены в незначительном количестве. Остаточных количеств суммарного ГХЦГ, дилора, 2,4-Д не зарегистрировано [73].
Помимо загрязнения земель пестицидами происходит постоянное сокращение площади земель, используемых сельхозпредприятиями, хроническое отсутствие финансовых средств не позволяет улучшать качественное состояние земель. За последние пять лет объем внесения минеральных удобрений сократился почти в 5 раз, органических удобрений в 2 раза, известкование кислых почв в 3 раза, применение средств защиты растений в 4 раза. Практически не проводятся работы по улучшению естественных кормовых угодий, не осуществляется перезалужение существующих сенокосов и пастбищ. Имеющиеся в области оросительная и осушительная системы не реконструируются и постепенно приходят в упадок.
По данным 1997 года из 2648,5 тыс. га сельскохозяйственных угодий подвержено различного вида эрозии 797,8 тыс. га (30,1%). Кормовые угодья области зарастают кустарником и мелколесьем (около 30%). Пахотные земли области имеют низкое и среднее содержание гумуса (77,8%). Продолжается снижение объемов работ по сохранению почвенного плодородия [48].
Состояние земельного фонда области в 1999 году продолжает ухудшаться, эффективность использования земель падает, вследствие ухудшения их качественных характеристик. По данным за 1999 год на территории области зарегистрировано 64,75 тонн пестицидов, запрещенных и непригодных к применению. Засоленные земли занимают 89,3 га, заболоченные – 52,4 га. Создался отрицательный баланс питательных веществ в пашне (-37,2 кг/га). Увеличивается количество земель, подверженных водной и ветровой эрозии. Продолжается применение в сельском хозяйстве средств защиты растений с нарушением сроков, способов и доз, что приводит к загрязнению земель, а соответственно и сельскохозяйственной продукции. В 1999 г. по данным Иркутской областной станции защиты растений анализу на остаточное количество пестицидов подвергнуто 84,75 тыс. т сельскохозяйственной продукции из 95 хозяйств области. Из проанализированных 639 образцов продукции в 43 обнаружено остаточное количество пестицидов на пределе санитарно-допустимых норм, а в 15 образцах – выше максимально-допустимого уровня (МДУ). Отдельные участки сельскохозяйственных угодий имеют превышение по максимально-допустимым уровням пестицидов в 5-20 раз [49]. Подобные изменения, происходящие на землях Иркутской области, безусловно, вызваны антропогенным воздействием, ведущим к деградации почв и общему загрязнению земель.
В 2000 году продолжается ухудшение агрохимических показателей почв, усиливаются процессы подтопления и затопления земель, обусловленных изменением гидрологического режима почв [50].
Максимальные значения концентрации пестицидов, очевидно, связаны со следующими метеорологическими условиями: короткая осень, ранняя весна, засуха в летний период (так, в 1999 и в 2002 гг наблюдалась почвенная засуха). Снижение концентрации ДДТ наблюдается при затяжной весне, когда продлевается влажный период. Теплые, снежные зимы также способствуют снижению концентрации пестицидов.