Для контроля пестицидного загрязнения сельхозугодий в настоящее время используется метод контроля фитотоксичности почв на основе биотестирования на проростках растений.

В практике мониторинга почв наиболее распространенным остается анализ уровней концентраций токсичных соединений, прежде всего пестицидов (общее название химических элементов для борьбы с нежелательными видами насекомых и растений).

Большие концентрации пестицидов в почве – это результат наложения таких процессов, как адсорбция, десорбция, испарение, перенос с грунтовыми водами, химические и микробиологические превращения и т.д. Продукты разложения пестицидов долго удерживаются в окружающей среде, причем некоторые метаболиты, не всегда определяемые при химическом анализе, могут быть более токсичными, чем сам пестицид.

Главными агентами детоксикации в почве являются микроорганизмы. Поэтому биологические методы улучшения почв, в частности связанные с деятельностью микроорганизмов, получили большое распространение. Однако жизнедеятельность микроорганизмов также подвержена влиянию вносимых в почву пестицидов, причем направленность и характер влияния зависят от многих факторов, которые трудно учесть. В целом данные о влиянии пестицидов на почвенную микрофлору противоречивы, что существенно затрудняет оценку реальной ситуации по данным химического анализа.

Часто обработка пестицидом оказывается нерезультативной вследствие привыкания (адаптации) к нему вредных животных и растений. Известно, что первоначально высокая эффективность многих новых инсектицидов быстро упала, и нормы расхода препаратов пришлось сильно увеличить. В результате загрязненность почв и сельхозпродукции остатками пестицидов резко возросла.

Эта ситуация, например, возникла при обработке хлопковых полей против паутинного клеща в 1964 – 1967 гг. в Таджикистане. Было испробовано несколько химикатов: кельтан, карбофос, малатион, метафос, фосфамид. И ко всем пестицидам у клеща развивалась устойчивость. Более того, печально известный ДДТ приводил даже к стимуляции размножения клещей и ускорению роста популяции.

Известно около 500 видов насекомых и клещей, устойчивых к пестицидам, и среди них более 10 видов устойчивы ко всем средствам защиты растений. Поэтому неко

торые специалисты предполагают, что к 2010 – 2020 гг. все основные вредители, возбудители болезней и сорняки могут стать невосприимчивыми к пестицидам.

В связи с постоянным расширением ассортимента и увеличением количества используемых средств химизации сельскохозяйственного производства возрастает опасность глобального загрязнения биосферы. Будучи биологически активными веществами, пестициды оказывают многообразное, часто отрицательное влияние на окружающую среду. Однако если промышленные технологии уже длительное время предусматривают специальные меры, предотвращающие загрязнение окружающей среды, то в сельскохозяйственном производстве эти вопросы еще не находят должного решения. Поэтому минеральные удобрения почти всегда попадают в биосферу.

Химические вещества, применяемые в сельском хозяйстве, поступают в окружающую среду в больших количествах. Из четырех географических сред (почвы, воды, воздуха, биоты) больше всего загрязняются почва и биота. Обнаружение остаточных количеств пестицидов (в основном хлорорганических соединений) в объектах окружающей среды свидетельствует о том, что необходимо использовать менее устойчивые формы средств защиты растений /1/.

Являясь объектом хозяйственной деятельности человека, почва как компонент биосферы из года в год подвергается воздействию пестицидов, причем многократно в течение одного сезона. При этом создаются предпосылки для миграции применяемых веществ в смежные с почвой среды (растения, воздух, воду), что представляет собой особую опасность для естественных биоценозов, а, следовательно, для среды обитания человека. Остатки этих веществ обнаруживаются в растительных и мясомолочных продуктах питания, в открытых водоемах, в подземных водах, питьевой воде, в рыбе, тканях диких птиц и животных, органах и тканях человека.

По данным американских исследователей, каждую неделю в организм человека поступает примерно 1 мг пестицидов, причем более половины – с продуктами животного происхождения. В организме накапливается большое количество ядохимикатов, что может вызывать различные заболевания.

Одним из наиболее важных свойств, обусловливающих миграцию пестицидов, является их сравнительно низкая растворимость. Это свойство связано со строением молекулы пестицидов. Пределы, в которых изменяются значения растворимости пестицидов как органических соединений, очень широки, от тысячных долей миллиграмма на 1 л до десятков граммов на 1 л. При этом хлорорганические пестициды сравнительно плохо растворимы в воде, а фосфорорганические пестициды имеют хорошую растворимость.

Одними из показателей поведения пестицидов в почвах и в других природных системах являются скорость и характер изменения их концентрации во времени. Уменьшение содержания препаратов в почве и растениях со временем выражается периодом полураспада вещества (таблица 12.1). Значение этого показателя определяется временем, необходимым для того, чтобы препарат потерял не менее 95 % своей активности при нормальных условиях и обычной интенсивности применения.

Одним из основных физических факторов, определяющих поведение пестицидов в почве, является сорбция почвенными частицами. Характер и интенсивность сорбции пестицидов зависят как от почвенно-климатических условий (типа почвы, влажности, температуры), так и от химической природы пестицида. На прочность взаимодействия пестицидов с почвенными минералами существенное влияние оказывает температура: с ее повышением прочность снижается и наблюдается процесс десорбции. Пестициды, сорбированные почвенными частицами, обладают большей устойчивостью к факторам, способствующим их превращению, и менее токсичны, чем пестициды, находящиеся в почвенном растворе.

Таблица 12.1

Период полураспада (число лет) пестицидов в почвах

Важными условиями, определяющими содержание пестицидов в почве, являются испарение и вымывание. Эти процессы так же, как и сорбция почвенными частицами, зависят от типа почвы, влажности, температуры и химической природы пестицида. Пестициды подвержены перераспределению в почве, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. На миграцию по почвенному профилю влияет не только общая сумма осадков, но и их интенсивность. Особенно высока вероятность продвижения ядохимикатов вглубь в условиях орошаемого земледелия с промывным режимом.

Все физические факторы, определяющие поведение пестицидов в почве, способствуют миграции и перераспределению пестицидов в экосистемах. Причем количественно перераспределение одного и того же препарата в почвах и смежных с ней средах существенно зависит от почвенно-климатических условий. При сухом и жарком климате ведущая роль в перераспределении и миграции пестицидов принадлежит ветровой и водной эрозии почв. В результате смыва поверхностным стоком пестициды в сорбированном на почвенных частицах виде поступают в водоемы и загрязняют их.

Основные пути загрязнения пищевых продуктов – это поглощение и накопление пестицидов растениями. Единого мнения о путях проникновения пестицидов в растения нет. Интенсивность поглощения пестицидов растениями может определяться типом почвы. Чем выше сорбционная способность почв, тем меньше пестицидов поглощается растениями.

Усвоение пестицидов растениями зависит также от типа самой культуры, строения и свойств пестицида. В районах интенсивного применения пестицидов значительная часть их выносится с растительной продукцией (более 20 % внесенного количества), что приводит к миграции и накоплению пестицидов в биологических объектах, а также к удержанию пестицидов с растительными остатками в почве

Эффективность применения химических средств защиты растений в значительной степени зависит от ассортимента пестицидов. Они должны выбираться с учетом допустимой продолжительности действия и климатических условий региона. Во всех случаях предпочтение должно отдаваться таким препаратам, срок действия которых в почвах и сопредельных средах не превышает одного вегетационного периода.

При выборе пестицида должен быть решен вопрос о нормировании остаточных количеств препаратов в продуктах питания, фураже и почве с таким расчетом, чтобы обеспечить эффективное и экономически обоснованное использование земельных ресурсов.

Почва – элемент ландшафта, поэтому ее исследование неотделимо от изучения всех компонентов природного и антропогенного комплекса, всех путей накопления загрязняющих веществ в природных, сельских и городских условиях.