Повна версія

Головна arrow Екологія arrow Транскордонні проблеми токсикології довкілля

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Джерела забруднень навколишнього середовища пестицидами

Пестициди – це найбільш типовий приклад забруднень із територіальних джерел. Вони становлять головну групу мікроорганічних забруднень, що потрапляють до вод разом із територіальними стоками.

Найбільш значним джерелом забруднення навколишнього середовища пестицидами є їхнє застосування в сільському господарстві як препаратів, що нищать певних шкідників рослин або певні рослини (бур'ян), крім того, застосування пестицидів в інших сферах, несільськогосподарських, наприклад, для усування рослин вздовж шляхів комунікації, знищення водних рослин і комах безпосередньо в резервуарах. Усе наведене – це приклади територіальних забруднень. Варто зауважити, що поширення пестицидів разом з атмосферними опадами також має характер територіальних забруднень.

Забруднення з окремих джерел, наприклад, нещільні могильники, стоки, миття механічного устаткування, яке використовується в агротехнічних заходах, є відносно незначним.

Процеси життєдіяльності ґрунтових і водних організмів, унаслідок яких пестициди зазнають біотрансформації до шкідливих для навколишнього середовища метаболітів, а також десорбція пестицидів, попередньо розташованих у мулі, становлять вторинне джерело забруднень пестицидами. Такі певні хімічні процеси можуть бути джерелом пестицидів. Практично класичним прикладом є хлорування води з утворенням хлорфенолу. Спалювання матеріалів, що містять хлор, може зумовити утворення гексахлорбензолу (ГХБ), концентрації якого в навколишньому середовищі є на декілька порядків вищими, ніж дає виробництво і застосування в сільському господарстві.

Реакції "пестициди – навколишнє середовище"

Пестициди вважаються речовинами, що створюють найбільшу загрозу для навколишнього середовища. На це впливає їхня фізико-хімічна природа (токсини, частини з яких легко розчиняються), а також масштаб їхнього використання (табл. 5.3, рис. 5.2).

Розглядаючи взаємне співвідношення "пестицид – навколишнє середовище", розмірковують над кількома типовими рисами розгляданих груп сполук, що зумовлюють масштаб цього впливу. Найчастіше з-поміж цих рис називаються такі:

  • 1) стійкість у середовищі;
  • 2) біоакумуляція;
  • 3) токсичність.

Таблиця 5.3

Річні витрати пестицидів у деяких державах за польським "Щорічником охорони здоров'я" [27]

Держава

Рік

Тип пестициду (т)

для знищення комах

для знищення гризунів

для знищення бур'янів

інші

витрати загалом (т)

США

1991

79450

66738

224730

-

370918

Фінляндія

1993

146

210

892

31

1279

Польща

1989

1065

7206

11875

  • 474
  • –І

20620

Голландія

1993

463

4014

2784

4296

11551

Франція

1992

6110

44786

27281

6532

84709

Норвегія

1993

17

164

512

58

750

Іспанія

1993

21150

20560

17620

21430

80760

Якісна і кількісна характеристика витрат пестицидів на сільськогосподарські потреби в Польщі в 1989 р.

Рис. 5.2. Якісна і кількісна характеристика витрат пестицидів на сільськогосподарські потреби в Польщі в 1989 р.

Примітка 22.3 огляду на "час життя" в навколишньому середовищі, пестициди розподілено на класи:

  • • дуже стійкі, такі, що утримуються понад 18 місяців;
  • • стійкі, такі, що утримуються 18 місяців;
  • • нестійкі, такі, що утримуються до 6 місяців;
  • • швидкозникаючі, такі, що утримуються до 3 місяців.

Стійкість пестицидів можна оцінити також за допомогою так

званого періоду напіврозпаду t50, або часу, після проходження якого половина кількості препарату зазнає хімічних змін (табл. 5.4 і 5.5).

Таблиця 5.4

Період напіврозпаду пестицидів у воді за Е. Безак-Мазур [13]

Пестициди

Т50 [дні]

Стійкість

ДДТ

100 % – 4 тижні

DMDT

1,39-29,36

20-38 тижнів

Гама-ХЦГ

1,38-37,87

Токсафен

9-10 років

Ендосульфан

ЗО % – 2 тижні; 5 % – 4 тижні

Хлорфенвінфос

4,05-9,02

0 -10 % – 40 днів

Малатіон

10-25 % – 2 тижні; 0 -10 % – 4 тижні

Трихлорофон

знаходили через 256 днів

Дихлорфос

62 дні при 20 ОС

Карбарил

1,16-2,67

5 % – 2 тижні 0 % – 4 тижні

Пропоксур

0,70-2,36

50 % – 2 тижні 30 % – 4 тижні

Паратіон

50 % – 2 тижні 30 % – 4 тижні

Метилпаратіон

11 % – 2 тижні 0 % – 4 тижні

2,4-D

5,14-14,62

1 % за 30 днів

МХФК

5,62-20,62

10 % за 21-70 днів

Атразин

2,72-3,21

дані відсутні

Симазин

2,37-3,84

дані відсутні

Лінурон

5,90-7,12

20 % – 4 тижні 0 % – 3-8 тижнів

Монолінурон

3,84-6,38

0-30 % – 4 тижні

Альдрин

40 % – 4 тижні

Діельдрин

100 % – 8 тижнів

Таблиця 5.5

Період напіврозпаду пестицидів у ґрунті за Е. Безак-Мазур [13]

N п/п

Пестициди

Т50

1.

ДДТ

3-10 років

2.

DMDT

200 днів

3.

γ-ХЦГ

1 рік

4.

Токсафен

4-16 років

5.

Хлорфенвінфос

60 днів

6.

Малатіон

1 тиждень

7.

Трихлорофон

140 днів

8.

Карбарил

8 днів

9.

Паратіон

7-20 днів

10.

Метилпаратіон

2-60 днів

11.

2,4-D

10-30 днів

12.

МХФК

30-180 днів

13.

2,4,5-Т

5 місяців

14.

Атразин

300-500 днів

15.

Симазин

200-400 днів

16.

Лінурон

120 днів

17.

Альдрин

14 років

18.

Діельдрин

1 -7 років

Як випливає з наведених даних, найбільш стійкими в навколишньому середовищі є пестициди з групи хлорорганічних сполук.

У навколишньому середовищі пестицид зазнає розкладу (деградації). Цей процес зумовлений специфічним впливом мікроорганізмів, хімічними і фотохімічними реакціями. Ця деградація відбувається в декілька етапів: окислення, відновлення, гідроліз. Іноді відбуваються вільнорадикальні реакції. Іони деяких металів можуть виконувати роль своєрідних каталізаторів реакцій деградації пестицидів.

У табл. 5.6 наведено приклади, що ілюструють окремі етапи деградації. Пестициди, які містять амінові групи, наприклад, симазин, у реакції окислення дають нітрозоаміни. Альдрин, гептахлор унаслідок мікробіологічного окислення утворюють епоксиди. Окислення або заміщення на сірку в паратіоні, що відбувається під впливом ґрунтових мікроорганізмів, метаболізує його до параоксану, сполуки з сильнішими токсичними властивостями і більшою здатністю до нищення комах, ніж попередня сполука. Реакція гідролізу, наприклад, ефірного зв'язку в дихлорфеноксиоцтовій кислоті (2,4-D) або карбарилу становить початковий етап деградації цього класу пестицидів. Гідролізу зазнають також амідні сполуки, які присутні в феніламідних (пропіаніл) або в фенілмочевинних (лінурон) пестицидах.

До своєрідних реакцій деградації, яких зазнають хлорпохідні (галогенопохідні), належать реакції дегалогенування, що полягають у заміщенні атому (атомів) галогену воднем. Унаслідок реакції дегалогенування ДДТ змінюються на ДДЕ і ДДД (рис. 5.3).

Таблиця 5.6

Реакції деградації пестицидів за В. Преждо, Л. Новаковським [28]

Вихідний продукт

Тип реакції деградації

Кінцевий продукт

Окислення

Окислення

Окислення

Відновлення

Гідроліз

Метаболіти ДДТ

Рис. 5.3. Метаболіти ДДТ

Швидкість процесів деградації пестицидів залежить від багатьох чинників, з-поміж яких варто виділити такі:

  • • полярність (полярні пестициди як такі, що легше розчиняються і швидше адсорбуються, легше зазнають розкладу);
  • • присутність атомів, які здатні до нуклеофільного заміщення (наприклад, атоми хлору полегшують деградацію під час гідролізу);
  • • температура (зростання температури збільшує активність мікроорганізмів, що є каталізаторами окремих етапів процесу деградації);
  • • pH (зазвичай лужна реакція навколишнього середовища збільшує швидкість деградації).

Говорячи про деградацію, варто пам'ятати, що внаслідок багатоетапного процесу розкладу можуть утворитися метаболіти, які є не менш токсичними, ніж вихідна речовина, а часом є набагато більш токсичні, порівняно з нею, наприклад, метаболіти метоксихлору.

Примітка 23. Здатність до біоакумуляції виявляє багато пестицидів. У навколишньому середовищі її визначають шляхом визначення вмісту певного пестициду на різних трофічних рінях.

Кількісним способом біоакумуляцію окреслює величина, яка називається коефіцієнтом біоакумуляції К:

У табл. 5.7 наведено величини коефіцієнта біоакумуляції для певних пестицидів.

Таблиця 5.7

Коефіцієнти акумуляції К пестицидів

Пестицид

Коефіцієнт акумуляції К

ДДТ

1 • 105

DMDT

1 • 104

γ-хцг

1 • 103

Карбарил

5• 102

Паратіон

5 • 102

2,4-D

1,0

МХФК

1.0

Атразин

5,0

Симазин

6,0

Лінурон

1 • 102

Альдрин

7 • 104

Діельдрин

5• 104

Коефіцієнт біоакумуляції пов'язаний прямою математичною залежністю з коефіцієнтом розподілу октанол/вода, Ков, який часто згадують у літературі:

Примітка 24. Ідеальний пестицид має бути токсичним вибірково, тобто повинен нищити тільки конкретних шкідників плодів рослин, в той час як для широко взятих рослинних і тваринних організмів, а також людей він має бути нешкідливим. Натомість з-поміж ксенобіотиків, що використовуються, знаходяться відомі канцерогени, мутагени і тетрагени. Найбільш небезпечною групою є галогенопохідні, наприклад, 2,4-D, ДДТ, хлорфенол. Використання і виробництво деяких з них (ДДТ) було заборонено в більшості країн Європи і в США (заборона виробництва ДДТ у Польщі є обов'язковою від 1973 р.).

При визначенні токсичності пестициду беруться до уваги такі критерії, як здатність зазнавати деградації, здатність зазнавати біоакумуляції, а також величина середньої летальної дози ЛД50. До кількісного опису токсичності пестицидів практично має відношення ця остання величина по відношенню до певного організму, що є тестовим. У табл. 5.8 подано розподіл пестицидів на чотири класи токсичності, при цьому дозу ЛД50 визначено по відношенню до риб.

Таблиця 5.8

Класи токсичності пестицидів по відношенню до риб

Клас

ЛД50 [мг/дм3]*

І

до 0,5

II

0,5-5,0

III

5,0-50

IV

понад 50

Примітка

* – концентрація пестициду у водному середовищі

Токсичність пестицидів по відношенню до живих організмів є дуже різною. Вона залежить від суб'єктивних індивідуальних рис, від способу і форми потрапляння пестициду до організму. Заслуговує на увагу факт багатократно (100-1000 разів) більшої токсичності по відношенню до водних організмів, ніж по відношенню до ссавців і людини.

Належність пестициду до конкретного класу можна певною мірою передбачити, якщо знати його фізичні властивості і хімічну структуру. Наприклад, ліпофільність (значно ліпофільними є хлорорганічні сполуки) полегшує проникнення препарату через шкіру. Кількісним способом фізико-хімічні характеристики, що визначають біологічну активність пестициду, окреслює його коефіцієнт розподілу в системі октанол/вода, Ков. Чим вища величина Ков, тим вищою є біологічна активність сполуки. На біологічну активність також впливають хімічна структура та її зміни. Окремі "елементи" молекули сполуки стають відповідальними за її конкретні властивості, а саме:

  • • впровадження або подовження алкільної групи спричиняє зростання ліпофільності, що часто виявляється як зростання адсорбції пестициду;
  • • розгалужені алкільні ланцюжки ускладнюють реакції окислення в низці метаболічних процесів, що збільшує стійкість пестициду;
  • • атоми хлору у вуглецевому скелеті збільшують ліпофільність і блокують можливості метаболічних процесів шляхом гідроксилювання, що робить пестицид здатним чинити опір деградації;
  • • ацилювання або алкілування груп -ОН, -NH знижує полярність сполуки, змінює її адсорбційні здатності і збільшує токсичність.

Деякі пестициди, що є маленькими часточками, впливають на живі організми попри блокування так званих рецепторів, тобто активних структурних одиниць білка, які відповідають за перебіг конкретних процесів життєздатності. Хибний рецептор, наприклад, молекула фосфорорганічного або карбамінового інсектициду поєднується з рецептором ензиму ацетилхоліноетерази, блокуючи гідроліз ацетохоліну, що виявляється в характерному подразненні нервової системи.

 
<<   ЗМІСТ   >>