Экология СПРАВОЧНИК

Почва в сельском хозяйстве является основным средством производства и останется им по крайней мере до начала нового тысячелетия. Поэтому плодородие почвы определяет ее потребительную стоимость для растениеводства и производительность сельского хозяйства в целом. С точки зрения охраны окружающей среды и, в частности, экологии почву следует рассматривать как один из наиболее важных природных ресурсов. Она находится в постоянном взаимодействии с другими экосистемами. Действия, направленные на почву, часто отражаются на других экосистемах, таких, как атмосферный воздух или вода.

Далее

Вскоре после попадания в почву биологически активные вещества вовлекаются в разнообразные процессы, обусловливаемые биотическими и абиотическими факторами. Последним выражением этих процессов является включение биологически активных веществ в минеральную или органическую часть почвы, для которого характерны многочисленные промежуточные стадии, или их переход в измененном или неизмененном виде в другие системы— воду, воздух или растение.

Далее

Если минерализацию действующих веществ рассматривать как ассоциированную реакцию, к которой относятся микробиологические, чисто химические и физические процессы, то можно попытаться описать некоторые типичные химические и физико-химические реакции и влияние на них почвенной среды и компонентов почвы, даже если компоненты и силы почвы находятся во взаимодействии друг с другом.

Далее

Органическое вещество почвы служит не только местом обитания и источником энергии для почвенных микроорганизмов. Будучи гетерополимерным веществом, оно является одновременно носителем многочисленных функциональных групп, которые в небиологических процессах разложения ведут себя прежде всего как нуклеофильные реагенты.

Далее

Неорганическая часть почвы состоит преимущественно из силикатов и поэтому является плохим реагентом для органических соединений. Минеральные вещества, например карбонаты и сульфиды, находятся в почве в незначительном количестве, но они благоприятствуют ходу реакций. Железо, марганец, кобальт и другие микроэлементы частично участвуют в реакциях или катализируют метаболические процессы. О каталитическом действии ионов железа на дегидрохлорирование ДДТ стало известно вскоре после начала массового применения этого препарата.

Далее

Микроорганизмы, особенно бактерии, рассматриваются как биохимические объекты исследования почвы потому что они принимают активное участие в самых разнообразных реакциях. Тип реакции зависит главным образом от экзогенных факторов, среди которых первостепенную роль играют питательные соли, корневые выделения, влажность и температура почвы. Сложностью взаимодействия отдельных факторов между собой и с почвенными микроорганизмами объясняется тот факт, что, несмотря на полноту сведений по отдельным вопросам, пока еще нет четкого представления о закономерностях связей между мероприятиями по применению удобрений и реакцией почвенных микроорганизмов.

Далее

Такие же колебания характерны для микроорганизмов в расчете на 1 га пашни (1 ---15 т/га). Однако влияние микроорганизмов определяется не их массой, а их реакционноспособной поверхностью, равной 300-• -500 га на 1 га земельной площади.

Далее

В процессах разложения и превращения действующих веществ химических средств защиты растений в почве микроорганизмы, несомненно, играют доминирующую роль. Это относится в равной мере как к организмам, которые могут использовать отдельные элементы или функциональные группы в качестве питательного вещества, так и к их выделениям, которые чаще всего имеют ферментативный характер. Происходящие при этом реакции характерны почти для всей органической (и неорганической) химии. Ниже рассматриваются некоторые наиболее типичные реакции и их живые катализаторы и процессы, которые наиболее полно изучены.

Далее

О до 100%. При использовании химических средств защиты растений даже в общепринятых дозах в неблагоприятных условиях происходит их накопление в почве.Наблюдаемое ингибирующее действие средств для дезинфекции почвы в значительной степени зависит от влажности и температуры почвы.

Далее

Благодаря подвижности агрохамикаты могут проникать в более глубокие слои почвы и затем попадать в грунтовые воды. Они могут переходить в атмосферу под давлением собственных паров и в результате кодистил-ляции с почвенной водой или путем адсорбции на поверхности частиц пыли. Кроме того, агрохимикаты из почвы поглощаются корневой системой растений. Попадание агрохимикатов в экосистему «воздух» подробно рассматривается в одной из последующих глав. Переход их в остальные экосистемы освещается в следующих разделах.

Далее

Действующие вещества химических средств защиты растений проникают в почву в редких случаях. Поэтому опасность загрязнения водоемов химическими средствами защиты растений возникает также очень редко. Это убедительно было показано Бераном [25] в модельных и производственных опытах и позже подтверждено многочисленными исследованиями.

Далее

Химические средства защиты растений в большинстве случаев вносят в почву для уничтожения почвенных вредителей и сорняков. В первые годы химической борьбы с вредителями применялись прежде всего яды кишечного действия. В последнее время все большее значение приобретают препараты системного, т. е. внут-рирастительного, действия. Эти препараты обычно вносят в почву, откуда они поглощаются корневой системой растений и поступают в их надземные органы. Такой способ защиты растений объясняется прежде всего тем, что позволяет сохранить все части, а не только те, на которые попадают капли раствора, например, при опрыскивании надземной части. Следовательно, поглощение химических средств растениями является вполне целенаправленным и желаемым процессом.

Далее

Поверхность Земли на 71% покрыта водой. В живой материи вода составляет около 80% ее массы. Например, тело человека состоит из воды на 80%, тело улитки Aplysia californianus на 92,5%, тело лягушки Rana catesbeiana — на 79%- Эти цифры показывают значение воды для возникновения, сохранения ч и устойчивости биосферы.

Далее

Минимум светопоглощения чистой воды находится в области 473 нм. При достаточной толщине слоя вода кажется синей. Это объясняется тем, что, согласно закону Рэлея, коротковолновые лучи рассеиваются наиболее сильно и свет, возвращающийся на поверхность воды, подвержен избирательному поглощению. Цвет воды определяется, кроме того, окраской растительности, содержанием детрита (т. е. частиц, образованных из органических остатков животных и растительных тканей), желтого вещества1 и взвешенных органических частиц. Поэтому синий цвет воды можно наблюдать только в тех районах, где накопление органического вещества происходит медленно. Недаром говорят, что синий цвет — это пустынный цвет воды.

Далее

Пресные воды внутреннего бассейна, которые отличаются от морской воды содержанием солей в концентрациях ниже 0,5%, особенно чувствительны к антропогенному загрязнению. Более 90% потребности в питьевой и производственной воде покрываются за счет пресной воды. Наличие естественных внутренних водоемов часто является решающим фактором при выборе места для строительства промышленного предприятия.

Далее

К открытому .мировому океану, особенно к его прибрежным и окраинным морям, относятся в целом те же положения, что и к водоемам внутреннего бассейна: отмечается их прогрессивное загрязнение. Правда, другие гидрографические условия, особенно гораздо больший объем воды, обусловливают качественные различия, которые в целом не приводят к появлению других принципов действия загрязняющих веществ.

Далее

Загрязнению грунтовых вод уделяется особое внимание, потому что они являются одним из наиболее важных источников питьевой воды. Загрязнения грунтовых вод, включая слои, расположенные близко к поверхности почвы, химическими средствами защиты растений обычно не происходит. Перенос растворенных веществ, например пестицидов, можно сравнить с движением воды в почве только условно, потому что ему препятствуют диффузионные, ионные и молекулярные связи, которые обусловливают удерживающую способность почвы по отношению к некоторым веществам, включая химические средства защиты растений [26]. Изучение методом корреляционного анализа влияния растворимости и адсорбции пестицидов на их подвижность показало, что растворимость имеет значение для начального перемещения действующего вещества от места внесения, в то время как адсорбция определяет более поздние процессы.

Далее

Ежегодно появляется большое количество публикаций, посвященных загрязнению воды и водных организмов веществами антропогенного происхождения, включая агрохимикаты. В водоемы агрохимикаты могут попадать случайно при использовании их в сельскохозяйственном производстве или вноситься специально для получения определенного эффекта.

Далее

Все моллюскоциды, правда в разной степени, оказывают побочное действие на элементы микрофауны. В концентрациях, эффективных против моллюсков, сульфат меди (20 мг/л) и пентахлорфенолят натрия (5 мг/л) сильно снижают численность ветвистоусых рачков, личинок водных насекомых и веслоногих рачков. Байер 73 (1 мг/л) оказывает на микрофлору более слабое действие. При использовании фрескона в концентрации 0,2 мг/л разница в количестве планктона в образцах воды, взятых непосредственно перед внесением препарата и через неделю после внесения, была несущественной.

Далее

В некоторых водоемах возникает необходимость уничтожения подводных растений. Примером могут служить крупные водоросли (например, виды Euteromorpha и Chara) или водная зараза канадская (Elodea canadensis), которая в качестве ботанической редкости была завезена в Потсдам в 1958 г.

Далее

Концентрация рабочих кадров, которым доверено внесение агрохимикатов, в бригадах защиты растений агрохимических центров способствует повышению их квалификации и улучшает государственный надзор. В случае аварий окружающая среда подвергалась бы особенно большой опасности загрязнения. Поэтому законоположения в этой области должны строго выполняться. В действующих в ГДР государственных стандартах сказано, что небольшие остатки растворов для опрыскивания необходимо устранять путем внесения их общепринятым способом после сильного разбавления (ТвЬ 24346). Мойка машин и оборудования в водоемах недопустима.

Далее

Воздух окружает все объекты окружающей среды, входит в их состав и тем самым имеет важное значение для всех жизненных процессов, протекающих в биосфере. Без земной атмосферы невозможно было бы возникновение жизни, потому что беспрепятственно падающая на поверхность Земли богатая энергией солнечная ра-‘ диация вызвала бы денатурацию белковых веществ — носителей жизни всех организмов. Неизбежная смерть ожидает все жизненные формы, которые при переходе через слой земной атмосферы оказываются незащищенными от уничтожающего действия радиации; коротковолновая, ультрафиолетовая часть радиации обладает летальным эффектом. Однако эта радиация в целом поглощается земной атмосферой и не доходит до поверхности нашей планеты.

Далее

Основными загрязнителями атмосферного воздуха, в противоположность водам внутреннего бассейна, являются промышленность, транспорт и домашнее хозяйство. При работе с агрохимикатами (их производство, хранение, транспортировка и внесение) также происходит загрязнение атмосферного воздуха. В принципе все агрохимикаты, характеризующиеся высоким давлением паров, способностью к кодистилляции с водой или адсорбции на частицах пыли, попадают в атмосферу и подвергаются процессам разложения при участии лучистой энергии, кислорода и воды. При применении через атмосферу только 5---10% используемой дозы большинства химических средств защиты растений попадает на обрабатываемое растение и достигает намеченной цели. Часть препарата, которая сильно колеблется в зависимости от вида обрабатываемого растения и технологии применения, не достигает обрабатываемого растения и попадает в его окружающую среду: на почву, на соседние поля, в водоемы. Значительное количество действующего вещества остается прежде всего в атмосфере.

Далее

Применение химических средств защиты растений и борьбы с вредителями почти всегда осуществляется через воздушную среду. При этом частицы препарата остаются в воздухе и перемещаются на разные расстояния.

Далее

Применение химических средств защиты растений и борьбы с вредителями с помощью авиации приобретает все большее значение. Оно отличается высокой экономической эффективностью и, кроме того, может проводиться в сроки, когда наземные средства могли бы повредить растения.

Далее

Как уже отмечалось, при применении пестицидов наземными средствами, прежде всего при больших скоростях ветра, также возможно загрязнение соседних культур, а также полей, расположенных на некотором расстоянии от обрабатываемой площади. Снос пестицидов можно наблюдать даже визуально при опыливании порошковидными препаратами и больших скоростях ветра. Для экологической характеристики таких сносов большое значение имеют препаративная форма пестицида, размеры частиц и концентрация действующего вещества в препарате. При опыливании размеры частиц пестицидов находятся примерно в пределах 20-”10 мкм.

Далее

В последние годы в производстве кормов происходили изменения, которые обусловлены интенсификацией растениеводства и увеличением ассортимента и объема производства промышленных специальных кормов. Для агрохимии тоже характерны скачкообразные изменения в области технологии приготовления, внесения и ассортимента минеральных и органических удобрений, химических средств защиты растений и борьбы с вредителями, регуляторов роста растений и важных консервирующих средств для кормов.

Далее

Благодаря соблюдению ступенчатой системы сроков ожидания при использовании препаратов, содержащих камфехлор, для борьбы с полевкой обыкновенной [99] удалось удовлетворительно решить проблему высокой токсичности этого действующего вещества для теплокровных животных, по крайней мере для сельскохозяйственных полезных животных (табл. 64).

Далее

Кормовая свекла и свекольная ботва представляют собой значительно меньшую по сравнению с другими кормами токсикологическую проблему в связи с применением агрохимикатов. Обработка посевов свеклы гербицидами почти всегда проводится еще до появления всходов. О поглощении действующих веществ гербицидов из почвы растениями и возможном накоплении их в корнях свеклы или перемещении в листья имеются ограниченные сведения.

Далее

В последние годы часто наблюдалось позднее поражение посевов тлями, которых приходилось уничтожать фосфорорганическими препаратами (прежде всего ди-метоатом). Об остаточных количествах фосфороргани-ческих соединений в зерне и соломе имеется слишком мало данных, до сих пор еще не проводились модельные опыты.

Далее

Вместо кормового картофеля все чаще возделывают столовый картофель. С точки зрения токсикологии картофель играет все же значительную роль, потому что скармливают также не пригодные для посадки слишком мелкие и слишком крупные клубни семенного картофеля. Проблема химического уничтожения ботвы с помощью ДНОКа в настоящее время уже почти не имеет значения, так как изменилась технология выращивания картофеля; лишь выкапывание клубней представляет еще определенные трудности.

Далее

Некоторыми окружными ветеринарными инстанциями ГДР были проведены анализы случайных проб отдельных компонентов промышленных кормов. При этом наибольшее внимание уделялось импортируемым партиям, так как история обработки их агрохимикатами почти неизвестна. Среди отдельных компонентов промышленных кормов особый интерес представляет рыбная мука в связи с тем, что водные организмы, как известно, накапливают прежде всего хлорорганические инсектициды. В литературе приводятся очень высокие показатели накопления хлорорганических инсектицидов водными организмами. Результаты, полученные с помощью полуко-личественного метода (тонкослойная хроматография), вопреки ожиданию, очень благоприятны, но они, несомненно, должны быть подкреплены дальнейшими исследованиями. Так, было проанализировано на содержание ДДТ 12 проб рыбной муки из разных стран. Минимальное содержание 0,01 мг/кг, максимальное (мука из Норвегии) — 1,0 мг/кг, среднее—0,2 мг/кг.

Далее

Любое вещество, будь то химически чистое соединение, технический продукт, коммерческий препарат или конгломерат веществ, например отходы производства, может в определенных условиях действовать как яд. Ни одно слово в токсикологии не является таким предосудительным, как слово «безвредный» в отношении любого вещества. Об этом писал еще Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм, названный Парацельсом (1493---1541 гг.): «..что не является ядом? Все вещества яды и ничего более. Все зависит от дозы. Только она определяет, является ли данное вещество ядом или нет».

Далее

Ниже рассматривается способ действия веществ, которые, согласно вышеупомянутому медико-клиническому подразделению, называются токсическими веществами резорбтивного действия, а также рассматриваются яды кумулятивного действия, названные так в соответствии с эффектом их дозы.

Далее

Количественная оценка токсичности вещества проводится по этическим причинам почти всегда посредством опытов на животных. Правда, на основании несчастных случаев и результатов их анализа тоже можно сделать вывод о токсичности вещества для человека. В настоящее время определение острой токсичности ядовитых веществ проводится в строго контролируемых условиях только в опытах с животными. Только количественная зависимость между дозой и действием изучаемого вещества при современном уровне наших знаний может служить основой для определения возможной опасности.

Далее

Однако для этого требования в токсикологии уже имеется четкое сравнение. Еще 10---20 лет назад, а иногда и в настоящее время в некоторых странах требуют полного отсутствия остатков некоторых действующих веществ химических средств защиты растений в ряде продуктов питания и кормовых средств. В этом случае говорят о нулевом допустимом количестве (концентрации).

Далее

В опытах с животными и при проведении наблюдений в сельскохозяйственной практике определяют не только острую токсичность, которая проявляется преимущественно в результате однократного приема или действия токсического вещества на организм. Особое внимание уделяют изучению возможного хронического действия исследуемого вещества. Чаще всего хроническая токсичность проявляется в виде злокачественных опухолей (канцерогенез), тератогенного эффекта (пороки развития у новорожденных, матери которых подвергались влиянию токсических веществ) и, наконец, в виде мутаций. Мутации представляют собой изменения в наследственных факторах организма. В настоящее время мутации встречаются в сельскохозяйственной практике очень редко. В природе они возникают спонтанно, чаще всего в еще недостаточно изученных условиях или в результате сильного массированного воздействия на организм химических или физических факторов.

Далее

В следующих главах, как уже упоминалось выше, сделана попытка рассмотреть факторы, характеризующие острую и хроническую токсичность. Это объясняется тем, что токсикология занимает ключевую позицию при оценке возможной опасности чужеродных веществ, присутствующих в окружающей среде в разных количествах. Смысл этой оценки заключается только в том, чтобы показать, что воздействие чужеродных веществ на организмы представляет собой биологический процесс, который может сильно изменяться. Прежде всего неток-сикологам важно знать, что не каждое изменение в структуре организма непременно происходит в результате токсического воздействия чужеродных веществ.

Далее