Головна |
Пестициди - тонкодисперсні речовини - в грунті схильні численним впливам біотичного та небіотіческого характеру, деякі визначають їх поведінку, перетворення і, нарешті, мінералізацію. Тип і швидкість перетворень залежить від: хімічної структури діючої речовини і його стійкості, механічного складу і будови грунтів, хімічних властивостей ґрунтів, складу флори і фауни ґрунтів, інтенсивності впливу зовнішніх впливів і системи ведення сільського господарства.
Для правильного розуміння поведінки пестицидів і будь-яких інших хімічних сполук в грунті необхідно розглянути хоча б найважливіші фактори, що впливають на міграцію, розкладання, активність і тривалість їх збереження в грунті.
Речовини з високим тиском пари порівняно легко випаровуються з поверхні грунту і далі в залежності від будови з більшою або меншою швидкістю піддаються фотохимическому розкладанню або окислення під впливом сонячного освітлення, причому чим вище температура, тим швидше відбувається випаровування речовини і його фотохімічні розкладання. На швидкість випаровування істотний вплив роблять також швидкість руху повітря над поверхнею грунту і склад грунту. Склад грунту істотно впливає на випаровування речовини, оскільки змінюється сорбуються здатність, і відповідно чим вище така сорбуються здатність грунту для даної речовини, тим повільніше йде з даної грунту його випаровування. У такій же мірі сорбуються здатність грунту впливає і на вимиваемость речовини в нижні шари грунту, як це вже зазначалося вище.
Зрозуміло, на персистентність пестицидів в грунті великий вплив робить хімічна стабільність речовини, зокрема легкість гідролізу. Гідроліз водою є одним з найбільш важливих процесів, який в більшості випадків призводить до розкладання пестицидів з утворенням менш токсичних сполук. Для легкогідролізуемого речовин велике значення має вологість грунту: найбільш легко гідроліз пестицидів протікає у вологих ґрунтах. Багато речовин, крім того, легко окислюються киснем повітря; це особливо часто відбувається в разі похідних тіо- і дітіофосфорной і фосфонової кислот, а також при наявності в молекулі пестициду сульфідних та інших легко окислюється груп. Відзначимо, що просте окислення в разі похідних тіонфосфорной і тіолфосфоновой кислот, як правило, призводить до отримання більш токсичних для хребетних з'єднань, але після їх гідролізу утворюються цілком безпечні речовини.
Великий вплив на персистентність хімічних сполук в грунті надають різні грунтові мікроорганізми, для яких пестициди нерідко є джерелом вуглецю. Навіть дуже стійкі в хімічному відношенні сполуки розкладаються мікроорганізмами грунту. У багатьох випадках таке розкладання починається не відразу, а через деякий час, необхідний для пристосування мікроорганізмів до руйнування даного хімічної сполуки. Найбільш легко розкладаються мікроорганізмами грунту з'єднання аліфатичного ряду, а також гидроксилсодержащий з'єднання. Алкоксілірованние ароматичні сполуки розкладаються дещо повільніше, але все-таки швидше, ніж речовини, що не містять в ароматичному ядрі на посаді заступника кисню, сірки або азоту. Як правило, ароматичні сполуки, що не містять таких заступників (груп), під впливом мікроорганізмів гідроксилюється і далі відбувається руйнування ароматичного ядра. Відзначимо, що і процес розкладання фенолів, амінів і сульфідів ароматичного ряду також в більшості випадків починається з гидроксилирования ароматичного ядра.
Більшість гетероциклічних сполук також порівняно легко руйнується мікроорганізмами грунту. Однак деякі класи гетероциклічних сполук, як, наприклад, піримідинів, бензимідазоли і інші, руйнуються дуже повільно.
У руйнуванні хімічних сполук в грунті беруть участь найрізноманітніші мікроорганізми, в тому числі бактерії, гриби і актиноміцети.
Руйнування хімічних сполук в грунті протікає і під впливом рослин, які можуть поглинати з грунту деякі речовини і переробляти їх в найпростіші продукти або деякі інші метаболіти, що утворюють з речовинами рослин кон'югати.
Як уже зазначалося, на тривалість збереження пестицидів в грунті істотно впливає температура: чим вище температура грунту, тим швидше відбувається розкладання препаратів, як під впливом хімічних факторів (гідроліз, окислення), так і під впливом мікроорганізмів і інших мешканців ґрунту.
Як видно з табл. 1, прискорення розкладання пестицидів з температурою залежить також від природи речовини, проте у всіх випадках підвищення температури ґрунту істотно прискорює процес розкладання пестицидів. У зв'язку з цим при застосуванні пестицидів необхідно враховувати не тільки характер грунту, але і температуру і вологість.
Таблиця 1. Розпад деяких пестицидів в грунті
Пестицид | Період напіврозпаду, місяці | |
при 15 ?С | при 30 ?С | |
Аметрін | 6,0 | 4,5 |
Амітрол | 1,5 | 1,0 |
атразин | 6,0 | 2,0 |
Вромаціл | 7,0 | 4,5 |
2,4-Д (кислота) | - | 0,1 |
діурон | 7,0 | 5,5 |
ІФК | 0,4 | 0,2 |
монурон | 5,0 | 4,1 |
2,3,6-ТБК | - | 8,0 |
Теноран | 3,0 | 1,0 |
Тербаціл | 7,5 | 5,0 |
Фенурон | 4,5 | 2,2 |
Хлор-ІФК | 3,0 | 1,5 |
Різні штами мікроорганізмів руйнують пестициди з різною швидкістю. Велике значення має також аерація грунту. Деякі речовини, наприклад ДДТ, в анаеробних умовах руйнуються швидше, ніж в аеробних, що пов'язано з різним механізмом руйнування. Якщо в звичайних умовах першою стадією руйнування ДДТ є утворення 1,1-дихлор-2,2-біс (4-хлорфеніл) етилену, то в анаерооних умовах відбувається відновлення ДДТ до ДДД, руйнування якого протікає значно швидше.
Для правильного розуміння поведінки того чи іншого пестициду в грунті необхідно вивчення його метаболізму під впливом ґрунтових мікроорганізмів в різних умовах, причому навіть гомологи одного і того ж класу хімічних сполук часто в грунті поводяться по-різному, не тільки по персистентності, але і за напрямками розкладання в різних умовах. Особливо сильно відрізняється поведінка метальних гомологів різних класів органічних сполук. Так, метилові ефіри кислот фосфору є сильними метилирующей засобами і в зв'язку з цим легко отщепляют О-СН3-групи, перетворюючись в мало токсичні для хребетних і інших тварин кислі ефіри. Метильная група ароматичних з'єднань легко окислюється до карбоксильної, що також призводить до зниження токсичності сполуки, хоча в деяких випадках окислення метильної групи ароматичних з'єднань призводить до більш токсичним з'єднанням. Важливе значення має і окислення метильної групи, пов'язаної з азотом. У цьому випадку в результаті окислення відбувається деметилювання, що приводить в більшості випадків до менш токсичних продуктів, які далі розпадаються з виділенням аміаку або азоту.
За швидкістю розкладання в грунті пестициди запропоновано розділити на наступні шість груп.
1) Препарати з тривалістю дії більше 18 місяців (більшість хлорорганічних пестицидів).
2) Препарати з тривалістю дії близько 18 місяців (деякі похідні сечовини, піклорам, сімазин і інші триазин).
3) Пестициди з тривалістю збереження в грунті до 12 місяців (похідні бензойної кислоти, аміди кислот).
4) Препарати з тривалістю збереження в грунті до 6 місяців (нітроаніліна, акрілоксіалканкарбоновие кислоти та інші).
5) Пестициди з тривалістю збереження в грунті більше 3 місяців (похідні карбамінової кислоти, аліфатичні карбонові кислоти та інші).
6) Пестициди з тривалістю збереження в грунті менше 3 місяців (органічні сполуки фосфору та інші).
Абсолютно ясно, що такий розподіл носить умовний характер, так як персистентність пестицидів, як вказувалося вище, залежить не тільки від їх будови, але і від активності ґрунтових мікроорганізмів та інших факторів. Точно так же, як і серед окремих перерахованих вище класів хімічних сполук, є речовини з більшою або меншою персистентная.
З викладеного видно, що в найважливіших екосистемах земної кулі з більшою або меншою швидкістю відбувається розкладання органічних пестицидів до найпростіших нетоксичних сполук. Однак для уникнення їх накопичення в навколишньому середовищі застосування будь-яких хімічних сполук має бути строго регламентовано.
застосування пестицидів | міграція пестицидів
Вступ | Грунтовий пестицид забруднення гербіцид | Сучасний стан ґрунтового покриву | Пестициди. Загальні відомості | розкладання пестицидів | Виявлення забруднення грунтів | Наслідки застосування пестицидів | Захист грунтів від забруднення |