Землеробство - Гудзь В.П. - 2.6.6. Охорона навколишнього середовища при застосуванні гербіцидів та їх детоксикація

Пестициди як біологічно активні речовини часто мають негативний вплив на навколишнє середовище. Невідмінною умовою захисту довкілля є бездоганне дотримання всіх регламентів щодо застосування їх - норм внесення, строків, способів тощо.

Важливим аспектом у застосуванні гербіцидів є строге дотримання ГДК - гранично допустимих кількостей препаратів у продукції, ґрунті, воді, робочій зоні застосування препарату. Це запобігає можливому негативному впливу на здоров'я людей, що працюють на обробленій території, споживають продукцію із зони застосовування пестицидів, а також унеможливлює перенесення препаратів з місць з високою у місця з меншою концентрацією.

Значна увага надається дотриманню положень МДР - максимально допустимих рівнів дозволених препаратів не тільки безпосередньо в продукції рослинництва, а й у продуктах харчування, виготовлених з неї (борошно, цукор, олія, тютюнові вироби, молоко, яйця тощо). Особливо слід слідкувати за МДР у дієтичних продуктах та продуктах дитячого харчування.

Особливим чинником є дотримання "Інструкції з техніки безпеки при зберіганні, транспортуванні й застосуванні пестицидів у сільському господарстві". У цій інструкції вказуються правила перевезення пестицидів, конструкції складів для них, відстані останніх від населених пунктів та тваринницьких приміщень, положення про захисні смуги при обприскуванні поряд з чутливими культурами наземним та авіаційним способом, ширина захисних смуг, які необхідно залишити при обробленні пестицидами вздовж річок, довкруги озер та ставків (від 300 м до 2 км).

Пестициди і зокрема гербіциди належать до біологічно активних речовин. Окремі з них діють не тільки на рослини, мікроорганізми або комах, проти яких їх застосовують, а й впливають на інші організми. Крім того, окремі гербіциди мають виражені фінгіцидні та інсектицидні властивості, багато з них впливають на фауну водосховищ, річок, морів та океанів, на теплокровних тварин, а також на людину. Цей вплив може бути дуже різноманітний, його негативні прояви докладно вивчаються, розробляються заходи протидії. Гербіциди, які мають негативний вплив на людей, теплокровних тварин та інші організми не допускаються до застосування.

Застосування хімічних речовин для захисту рослин з кожним роком збільшується і, як наслідок, спостерігається посилена негативна дія на зовнішнє середовище: забруднюються атмосфера, ґрунти, водні басейни і річки; залишки хімічних речовин нагромаджуються в продуктах харчування та кормах. У той же час часто створюються нові форми організмів, стійких до дії препаратів.

Останніми роками в біоценозах збільшується кількість шкідливих видів рослин, стійких до гербіцидів. Це призводить до зростання норми пестицидів, забруднення довкілля.

Проблема забруднення навколишнього середовища гербіцидами виникла через якість внесення препаратів. За сучасних способів їх застосування лише незначна їхня частина використовується за призначенням - потрапляє безпосередньо на рослини, які необхідно знищити. Значна частина хімічних засобів збільшує забрудненість ландшафту під час обробітку, а також після змивання гербіцидів опадами, перенесення ґрунтовими водами та з рослинами після їхнього відмирання чи збирання врожаю.

Велике значення має й те, що в цілому стійкі до окремих гербіцидів рослини (так звані організми-концентратори) можуть акумулювати їх у своїх органах у вищих концентраціях, ніж вони перебувають у навколишньому середовищі. Іноді відносно малотоксичні і нестійкі речовини, потрапляючи в ґрунт, внаслідок хімічних і біологічних процесів перетворюються на більш стійкі, складні або токсичні метаболіти. Наприклад, препарати групи 2,4-Д, які широко застосовуються для хімічного прополювання зернових культур, середньотоксичні для теплокровних тварин, а в ґрунті та рослинах можуть за певних умов перетворюватися на сильнотоксичні сполуки. Хлороподібні фенілсечовини, фенілкарбамати, ациланіліди, речовини середньо- або малотоксичні перетворюються на високотоксичні хлораніліни. Утворені речовини своєю активністю випереджають об'єкти, проти яких застосовуються.

Більшість гербіцидів, внесених у ґрунт або по вегетуючих рослинах, проходить детоксикацію, тобто процес перетворення фізіологічно активних сполук на неток-сичні шляхом розкладу або утворення нетоксичної речовини. Процес детоксикації відбувається під впливом фізичних, фізико-хімічних та біологічних чинників. До них належать термічний та фотохімічний розклад гербіцидів, гідроліз та інші хімічні перетворення, фотоліз та інші шляхи метаболізму в рослинах, метаболізм мікроорганізмами та мезофауною ґрунту, катаболізм ґрунтовими ферментами.

У навколишньому середовищі відбувається також процес інактивації гербіцидів, який, крім детоксикації, охоплює й деякі інші способи послаблення їх фітотоксичної дії на оброблюваній площі, не пошкоджуючи при цьому рослин в інших місцях або в інший час. Так, завдяки вивітрюванню з поверхні рослин або ґрунту, випаровуванню разом з водяною парою зменшується пошкодження гербіцидами в місці їх внесення, але може бути шкідливим для чутливих рослин, які ростуть недалеко, особливо за наявності вітру. Таке пошкодження виноградників, плантацій соняшнику та інших чутливих до 2,4-Д культур траплялося в південних районах України.

До тимчасової інактивації можна віднести також сорбцію гербіцидів ґрунтовими колоїдами. При зміні фізико-хімічного стану в ґрунтовому вбирному комплексі або зміні вологості поглинуті гербіциди можуть знову надходити в ґрунтовий розчин і проявляти свою фітотоксичність. Таке явище спостерігається при застосуванні триазинів, які повільно розкладаються, і їхня післядія в наступні роки дуже залежить від вологості ґрунту і фізико-хімічних процесів, що відбуваються в ньому.

Вимивання гербіцидів за межі кореневмісного шару і винесення ґрунтовими водами сприяє перенесенню їх у інші місця ландшафту. Якщо при цьому паралельно не відбувається процес детоксикації, це призводить до їхнього нагромадження, збільшення, особливо в знижених елементах рельєфу та водному середовищі.

Застосування стійких препаратів у великих кількостях на значних площах, які є водозбірними для тих чи інших водних басейнів, є причиною змивання їх талими, дощовими і перенесення ґрунтовими водами. Водні басейни (річки, озера, ставки, водосховища, моря) є кінцевим притулком хімічних речовин, зокрема гербіцидів. Деякі з них навіть у низьких концентраціях змінюють органолептичні властивості води - смак, запах. Це може вплинути на харчові властивості риби, м'яса або навіть стати причиною їхньої непридадності для споживання. Одним з негативних наслідків забруднення довкілля є процес біологічної концентрації залишків пестицидів. Похідні симетричного триазину належать до малотоксичних сполук, але вони небезпечні для тварин та людей через їхнє повільне розкладання та комулятивні властивості. Під їх впливом відбуваються різні зміни в організмі.

Гербіциди спричинюють гострі отруєння тільки в тому випадку, якщо явно порушені заходи безпеки, або при вживанні в їжу продуктів з підвищеною кількістю допущених залишків, при дотриманні встановлених строків зберігання тощо. Щоб уникнути негативних наслідків або звести їх до мінімуму, необхідно знати умови, які сприяють детоксикації та інактивації гербіцидів. Відомо, що ступінь нагромадження стійких препаратів залежить від типу ґрунту, його механічного складу, вологи, температури, активності мікробіологічних процесів тощо.

На легких ґрунтах вносять менші норми препаратів. Вміст їх порівняно швидко зменшується. На важких за механічним складом ґрунтах доводиться вносити вищі норми, тому розклад їх відбувається повільніше. Висока температура та вологість, тривалий теплий період сприяють швидкій детоксикації гербіцидів. Інтенсивний обробіток ґрунту теж діє в цьому напрямі.

Перетворення гербіцидів, які потрапляють у ґрунт та на його поверхню, дуже різноманітні. Деякі з них можуть розкладатися під дією сонячного світла (2,4-Д, треф-лан, реглон), що потрібно обов'язково враховувати у виробничій практиці. Наприклад, трефлан відразу після внесення загортають у ґрунт, тому що через кілька днів перебування на поверхні він значно втрачає свої гербіцидні властивості.

Втрата токсичності у зв'язку із взаємодією з хімічними речовинами ґрунту має значення для багаьох препаратів. Так, ціанамід кальцію в кислих ґрунтах розкладається з утворенням токсичних сполук, які діють на рослини, а трихлорацетат натрію, бетанал за наявності води розпадаються в ґрунтах з лужною реакцією. Під дією води гідролізується багато гербіцидів, зокрема далапон, 2,4-Д.

Варто зважати й на рівень токсичності деяких гербіцидів. Він може зменшуватися через леткість або високу розчинність препаратів у воді. Значна леткість ептаму, ерадикану, аліроксу може бути настільки вагомою причиною втрат цих препаратів з верхнього шару ґрунту, що ефективність їх дії на бур'яни різко знижується.

Зниження фітотоксичності, спричиненого високою розчинністю і вимиванням у глибокі шари ґрунту, спостерігається при застосуванні трихлорацитату натрію і далапону.

Проте найважливішим фактором детоксикації гербіцидів є їхнє розкладання під впливом мікроорганізмів. У цьому процесі, очевидно, беруть участь усі групи ґрунтових мікроорганізмів: гриби, актиноміцети, бактерії, але найбільше вивчено бактеріальне розкладання гербіцидів. Встановлено, що гербіциди пригнічують життєдіяльність деяких груп мікроорганізмів і впливають на зміну мікробного складу ґрунту. Проте якщо застосовуються оптимальні дози гербіцидів для знищення бур'янів, то порушення мікробіологічного режиму ґрунтів незначні і досить швидко повертаються до норми.

Руйнування гербіцидів мікроорганізмами залежить від їх хімічного складу. Є сполуки, які внаслідок сукупності причин розкладання (фотохімічного, хімічного і мікробіологічного) руйнуються і втрачають фітотоксичність через кілька днів після внесення (гліфосат, реглон). Такі препарати застосовуються в системі обробітку ґрунту без перевертання верхнього шару або в системі безорного землеробства, коли зернові висівають без обробітку ґрунту по пласту люцерни, знищеної реглоном. Є гербіциди, мікробіологічне розкладання яких відбувається дуже повільно - він триває декілька років (симазин, пропазин, діурон, тордон).

Пригнічуючи життєдіяльність деяких груп мікроорганізмів, гербіциди впливають на зміну складу біоти ґрунту, проте при застосуванні оптимальних доз гербіцидів для знищення бур'янів порушення мікробіололгічного режиму ґрунтів зовсім незначні і досить швидко повертаються до норми.

Швидкість розкладу гербіцидів у ґрунті значно залежить від способів застосування їх препаративних форм. Процес детоксикації проходить найшвидше, якщо препарат наноситься на поверхню ґрунту у формі емульсії. При застосуванні гербіцидів у ґрунт цей процес сповільнюється. Внесення гербіцидів у формі гранул також затримує їхню детоксикацію.

Значно зменшується кількість гербіцидів у ґрунті, якщо вносити їх на просапних культурах стрічковим способом. Цей спосіб широко практикується на просапних культурах, а в садах та на виноградниках не тільки дає змогу економно використовувати дефіцитні поки що гербіциди, а й зменшує їхню кількість у навколишньому середовищі. Широко застосовують способи локального внесення гербіцидів - обприскування окремих рослин або їхніх гнізд та пристовбурних кругів, нанесення гербіцидів на бур'яни за допомогою постійно змочуваного полотна. Для багатьох із гербіцидів детоксикація самими рослинами має менше значення, ніж в об'єктах зовнішнього середовища. Це особливо стосується ґрунтових гербіцидів, значна частина яких залишається в ґрунті. Втрата токсичності завдяки взаємодії з хімічними речовинами ґрунту має значення для багатьох препаратів. Так, ціанамід кальцію в кислих ґрунтах розкладається з утворенням токсичних сполук, які діють на рослини, а трихлорацитат натрію, бетанал за наявності води розпадаються в ґрунтах з лужною реакцією. Під дією води гідролізується багато гербіцидів, зокрема далапон, 2,4-Д.

Необхідно зважати на те, що рівень токсичності деяких гербіцидів може зменшуватися через їх летючість або високу розчинність у воді. Значна летючість епта-му, трефлану пояснює чимале винесення препаратів з верхнього шару ґрунту, через що ефективність їхньої дії на бур'яни різко знижується. Зниження фітотоксичності, спричинене високою розчинністю і вимиванням у глибокі шари ґрунту, спостерігається при застосуванні трихлорацетату натрію і далапону.

Останніми роками відкрито гени детоксикації хімічних речовин (зокрема гербіцидів) у рослин і мікроорганізмів. Вивчення і маніпуляція цими генами (генна інженерія) створюють можливість одержувати поліпшені штами деградаційної мікрофлори, а це - можливість здійснювати екологічний контроль. Виведені цим методом також сорти й гібриди культурних рослин, у яких з'явилася стійкість до окремих гербіцидів.

Перспективи спрямованого мікробіологічного розкладання гербіцидів дуже вагомі. Препарат 2,4,5-Т сам по собі досить отруйний, крім цього, містить значні домішки діоксину (в нашій країні не дозволений до застосування). В університеті штату Іл-лінойс (США) виведено новий штам бактерій, які розкладають 2,3,5-Т до кінцевих продуктів - води, вуглекислого газу та нешкідливих хлоридів. Вчені вважають, що цей штам мікроорганізмів може розкладати й інші гербіциди, зокрема групу фенок-сикислот.