Остатки пестицидов в почве, их миграция в растения и другие объекты внешней среды
Пестициды попадают на почву непосредственно при опрыскивании посевов и насаждений, а также в результате стекания рабочей жидкости с поверхности обрабатываемых растений. В почву они проникают вместе с осадками, при междурядной обработке, а также при внесении против почвенных вредителей и с протравленными семенами. Наиболее устойчивы в почве хлорированные углеводороды. Из этой группы препаратов более длительно сохраняется ДДТ: через год в минеральных почвах обнаруживается около 80% исходного количества препарата. Другие инсектициды разлагаются быстрее. В то время, как через три года остатки ДДТ в почве составляли 50% исходного количества, гептахлора было только 10% (Вейдхаас. Д., 1961; Лихтенштейн Л., 1959; Стефанский К. С., 1969).
Вследствие интенсивного применения химических средств защиты растений в течение последних 40 лет в почву внесено большое количество различных препаратов, что привело к накоплению значительных остатков некоторых стойких веществ, особенно ДДТ. Установлено, что при ежегодных многократных опрыскиваниях этим препаратом плодовых насаждений содержание его в почве под кронами деревьев составляло в первый год 5—17, а на второй — 4— 9 мг/кг.
На полях, занимаемых сельскохозяйственными культурами, остатки ДДТ в почве значительно меньше. По опубликованным в США данным, в почвах на полях, где ежегодно выращивается картофель, в пахотном слое найдено в среднем ДДТ 1,2 мг/кг. Средний уровень загрязнения этим препаратом почвы полевых угодий составляет 0,3—0,7 мг/кг (Денес, 1962). В пахотных землях Англии ДДТ и ДДЕ обнаружены в количестве 0,01—0,9 мг/кг (Уитли, 1962).
В почвах севера европейской части СССР среднее содержание хлорорганических пестицидов составляет порядка 0,005 мг/кг, юга — 0,5 мг/кг, в почвах заповедников — сотые-тысячные доли мг/кг (Малахов С. Г., Бобовникова Ц. И.,1981). В почвах Азербайджанской ССР суммарное содержание ДДТ, ГХЦГ и их метаболитов находится в пределах сотых-десятых долей мг/кг (Чекарева Т. Г., 1982). В почвах полей Чехословакии загрязнение ДДТ и ГХЦГ находится на уровне десятых долей мг/кг (Махелова, 1980). Следует отметить, что по сравнению с почвами полевого севооборота почвы садов загрязнены инсектицидами значительно больше (Спыну Е. И. и соавт., 1975).
Хлорорганические инсектициды линдан, ГХЦГ и полихлоркамфен концентрируются в основном в пахотном слое, причем в течение первого вегетационного периода в этом слое сохраняется в среднем до 50% их начального количества. Наиболее стойкими (по убывающей степени) являются полихлоркамфен, ГХЦГ, линдан. Применение полихлорпинена в течение одного сезона в нормах расхода 2—8 кг/га приводило к накоплению его в почве к периоду сбора урожая сахарной свеклы в пределах 0,16—2 мг/кг. При ежегодном применении полихлорпинена из расчета 2 кг/га в течение трех лет пестицид обнаружен в почве в количестве 2 мг/кг (Спыну Е. И. и соавт., 1973).
Отмечено длительное сохранение в почве гамма-изомера ГХЦГ на уровне единиц и десятых долей мг/кг (Таланов Г. А., 1977). Некоторые исследователи указывают на высокую персистентность бета-изомера ГХЦГ, сравнивая ее с ДДТ (Цукерман В. Г., 1986). Сохранение в почве гамма-изомера ГХЦГ на уровне десятков мг/кг через 22 года после применения большой нормы расхода препарата описал Боровис (1975).
Второе место по стойкости в почве после хлорорганических инсектицидов занимают карбаматы. Широко применяемый препарат этой группы севин сохраняется в почве в зависимости от условий от 40 дней до 6 месяцев (Бек, 1965, Джонсон, 1973), в почве садов до двух лет (Моложанова Е. Г., 1967).
Севин слабо гидролизуется и медленно сорбируется почвой, что создает условия для его активной миграции в объектах внешней среды. Уровень содержания севина в почве и контактирующих средах в значительной мере зависит от нормы расхода и кратности обработок.
Для борьбы с вредителями, повреждающими подземные и надземные части растений, используется фурадан способом внесения гранулированных препаратов в почву. Этот инсектицид устойчив в почве (через 5 недель обнаруживалось в почве 50% исходного количества), однако он разлагается в течение одного вегетационного периода. Опыты, проведенные в США, показали, что при ежегодном внесении его на одних и тех же полях под кукурузу, картофель и табак в течение 4 лет остатки фурадана и его метаболитов не накапливаются.
Фосфорорганические пестициды менее устойчивы в почве. Так, около 90% карбофоса и ДДВФ разлагаются в почве через сутки, метафоса — через 7 суток. Из группы фосфорорганических препаратов отличаются значительной стойкостью в почве тиофос и диазинон. Разложение тиофоса в суглинистой почве происходит в течение 90 дней, а метафоса и карбофоса в этих же условиях — соответственно в течение 30 и 8 дней (Майер-Боде Г., 1966). Однако отмечены случаи сохранения хлорофоса в почве более одного года, рогора и метафоса — до 1,5 лет, фозалона до двух лет (Моложанова Е. Г., 1980). Через 110 дней после внесения гранул гетерофоса в почву остатки препарата составили 0,03— 0,2 мг/кг (Гар К. А. и соавт., 1982).
Длительность сохранения диазинона обусловливается его невысокой летучестью, значительной стойкостью к гидролизу и температурному фактору. Разложение указанных пестицидов происходит, в основном, под воздействием микрофлоры почвы. Очень медленно детоксикация происходит в почве, стерилизованной пропариванием, то есть при отсутствии микроорганизмов.
Биодеградация метафоса ускоряется под влиянием микроорганизмов, содержащихся в почве. Так, в условиях эксперимента в естественной почве за 7 дней препарат разлагался на 35%, а в стерилизованной на 20%. Карбофос сравнительно быстро разлагается в почве химическим путем и в результате деятельности микроорганизмов. Так, при исходном содержании 185 мг/кг препарат не обнаружен через два месяца (Мельников Н. Н., 1977).
Синтетические пиретроиды в почве разрушаются за 2—4 недели и слабо мигрируют по почвенному профилю. Транслокация пиретроидов в растения не установлена.
Пестициды, содержащиеся в почве, могут загрязнять не только корне- и клубнеплоды, но, проникая через корневую систему, попадают также в наземные части растений (стебли, листья, плоды). Причем такие свойства присущи пестицидам из различных классов химических соединений. Так, севин, внесенный в форме гранул (2,24 кг/га), обнаружен в растениях кукурузы в количествах 0,32—0,77 мг/кг (Джексон Р., 1965). При опрыскивании посевов моркови диазиноном пестицид обнаружен спустя 2,5 месяца после применения (Стобвассер В. X., 1965).
Интенсивнее пестициды проникают в растения из суглинистых и супесчаных почв с низким содержанием органических веществ.
Так, по данным Е. Лихтенштейна (1959), исследовавшего морковь, выращенную на различных почвах, после обработки линданом наибольшие его остатки (6 мг/кг) обнаруживались в корнеплодах, выращенных на легком суглинке и наименьшие (0,4 мг/кг) — на черноземе, при этом в черноземной почве содержание препарата было в пять раз больше, чем в почвах других типов. Аналогичная зависимость наблюдалась автором между величиной остаточных количеств линдана и типами почв при выращивании картофеля.
В корне- и клубнеплоды разных растений инсектициды поступают в неодинаковых количествах. Так, в экспериментальных условиях при выращивании моркови и картофеля на почве, обработанной линданом, в корнеплодах моркови содержание препарата было в 9 раз больше, чем в клубнях картофеля.
Обнаружена также зависимость между сортовыми особенностями корнеплодов моркови и накоплением в них инсектицидов.
Накопление пестицидов в любом слое почвы может приводить к загрязнению других объектов внешней среды. Так, сохранение препарата на поверхности почвы влечет за собой загрязнение атмосферного воздуха. Известно, что ветер перемещает на поверхности почвы частицы диаметром не более 0,1 — 0,5 мм и приводит во взвешенное состояние частицы, диаметр которых менее 0,1 мм. Наиболее легкие частицы могут подняться на высоту нескольких километров и переноситься на большие расстояния. С ливневыми водами, при таянии снега возможен смыв пестицидов, находящихся в верхнем слое почвы. Миграция пестицидов в более глубокие слои может повлечь за собой поступление препаратов в грунтовые воды и перенос их с водными потоками в колодцы и водоемы.
Разложение пестицидов в почве зависит от ряда факторов. Главные из них следующие: физико-химические свойства пестицида, тип почвы, ее влажность и температура, движение воздуха, вид покровной культуры, агротехнические приемы, микробиологические процессы.
Как правило, инсектициды дольше сохраняются в почвах с большим содержанием органических веществ. Изучение действия линдана в различных почвах показало, что через 4,5 года наиболее высокое содержание его обнаружено в болотистых почвах, содержащих 40—74% органических веществ, тогда как в мергелистом суглинке и супесчаной почве (0,8—3,6% органических веществ) линдан не обнаруживали либо находили в небольшом количестве (Лихтенштейн Е., 1960).
Значительное влияние на разложение пестицидов в почве оказывают температура и влажность. Так, линдан быстрее разлагается в сухой почве, чем во влажной, тогда как алдрин дольше удерживается в сухой почве. Фосфорорганические препараты в сухой почве сохраняются дольше, чем во влажной. Уменьшению их остаточных количеств способствует солнечный свет и ультрафиолетовое облучение почвы.
Устойчивость пестицидов в почве зависит также от применяемой агротехники и покровных культур. При многократной культивации содержание пестицидов в почве быстро понижается. Глубина внесения почвенных пестицидов существенно влияет на длительность их сохранения в почве и величину остаточных количеств. Так, при поверхностном внесении алдрина в почву при норме расхода 1,1 кг/га препарат исчезал в течение полутора месяца, тогда как при перемешивании его с почвой остатки обнаруживались на протяжении 5 месяцев (Лихтенштейн Е., Шульк Е., 1966). Произрастание люцерны на обработанных инсектицидом полях увеличивало стойкость летучих инсектицидов. Остатки их в почве после люцерны были в 2—3 раза больше, чем после пара.
Существенное влияние на устойчивость пестицидов в почве оказывают способ внесения и форма применения препарата. Дольше сохраняются в почве гранулированные препараты.
По имеющимся в литературе данным, инсектициды, относящиеся ко всем четырем основным группам химических соединений, используемым в практике защиты растений, не оказывают существенного влияния на микрофлору. При применении линдана в рекомендуемых нормах расхода микрофлора почвы не подавляется. Однако этот препарат может быть опасен для полезных представителей почвенной фауны, особенно для ногохвосток, клещей и дождевых червей (Дониш, 1960, Статхелл, 1955, Штайнер, 1963, Крамер, 1955, Карг, 1963). Фосфорорганические инсектициды не оказывают заметного влияния на бактериальную флору почвы, включающую нитрификаторов, денитрификаторов, разрушителей белка и целлюлозы, окислителей марганца, актиномицетов. Инсектициды этой группы губительно действуют на почвенную фауну, однако это процесс обратимый, и по истечении некоторого срока биоценотическое равновесие восстанавливается. Разложение фосфорорганических инсектицидов в значительной мере происходит в результате деятельности микроорганизмов почвы. В почвах, бедных микроорганизмами, они сохраняются значительно дольше (Штайнер, 1963, Лихтенштейн Е., 1965). Аналогичное явление установлено в отношении ДДТ (Гар К. А., 1972).