Загрязнение почвы пестицидами относится к основным проблемам, которые требуют от современного общества решений. Причиной загрязнения является широкое применение в сельском хозяйстве различных видов пестицидов и ядохимикатов, которое обеспечивает защиту культурных растений от вредителей и способствует гибели сорных растений, препятствующих развитию корневой системы, предотвращает заболевание растений, что позволяет повысить сохранность урожая и позволяет улучшить урожайность на 30 %.
Значительная доля опасных веществ, входящих в состав пестицидов, оседает на растениях, а при многолетнем использовании – и на поверхности почвы, сохраняясь на длительное время. Кроме этого, ядовитые вещества скапливаются и в местах их хранения. Наиболее устойчивыми к внешним воздействиям являются хлорорганические соединения. Постоянная химизация отрицательно сказывается на живых организмах, вызывая различные заболевания, и негативно влияет на биосферу в целом, а также приводит к нарушению природных экосистем. Поэтому проблема охраны окружающей среды от пестицидов, соблюдения допустимых и безопасных норм их применения с каждым годом приобретает всё большее значение.
Целью работы является обобщение информации о загрязнении почвы пестицидами, методах, технологиях и способах по очистке почвы от пестицидов и для предотвращения этого загрязнения.
Общая характеристика и классификация пестицидов
В качестве пестицидов применяют различные химические и биологические препараты (рис. 1), которые активно применяются для борьбы с сорняками, вредителями и возбудителями болезней сельскохозяйственных культур, а также для регуляции роста растений, для удаления листьев перед сбором урожая и при сушке растительного сырья [1–3].
Рис. 1. Пестицидный препарат
По биологическим объектам, на которые воздействуют пестициды, среди них выделяют следующие разновидности [4–6]:
− гербициды – против сорных растений;
− бактерициды – против бактерий;
− фунгициды – против паразитических грибов;
− альгициды – против водорослей;
− инсектициды – против насекомых;
− акарициды – против клещей;
− родентициды – против грызунов;
− авициды – против птиц;
− моллюскоциды – против слизней.
Обычно в составе пестицидов содержатся токсичные и опасные вещества и соединения, хотя есть и исключения. Они дополнительно содержат влагопоглотители (дегидратирующие агенты) и регуляторы роста. Многие пестициды являются синтетическими химическими соединениями, но иногда вирусы и различные патогены также используются для борьбы с сорняками и вредителями [7].
Активное и масштабное применение пестицидов объясняется коммерческим подходом к сельскому хозяйству. Поэтому пестициды применяют ради увеличения объемов урожая, повышения его сохранности при хранении и транспортировке. Однако их неблагоприятное воздействие на здоровье отслеживается, выявляется и демонстрируется. Большинство пестицидов – до 95 % – попадают в организм человека с пищей. Кроме того, хлорароматические соединения унаследовали канцерогенные и мутагенные свойства.
Вместе с тем пестициды негативно влияют на состояние почв, вызывают разрушение природных экосистем и вызывают необратимые изменения в составе биоценозов, а также способствуют возникновению таких заболеваний человека, как бесплодие, эндокринные нарушения, астма, аутизм, лейкемия, синдром дефицита внимания, синдром Альцгеймера и т.д.) [8, 9].
Загрязнение почвы пестицидами
Каждый год из-за сорняков, вредителей и болезней происходит потеря 34 % от потенциального производства, что по стоимости составляет 75 млрд долл. Участки, загрязненные пестицидами, наблюдаются в Российской Федерации каждый год (рис. 2).
Рис. 2. Доля загрязненных пестицидами почв от обследованной площади, %
Использование пестицидов позволяет сэкономить существенную долю урожая, что является причиной их стремительного внедрения в сельском хозяйстве. Проникновение пестицидов в почву происходит при следующих процессах:
− прямое внесение в пашню или при обработке верхнего слоя почвы для борьбы с почвенными паразитами и сорняками;
− посев обработанных пестицидами семян;
− опрыскивание и опыление надземных частей растений;
− авиаобработка сельскохозяйственных и лесных угодий;
− хранение и транспортировка пестицидов.
Известны факты несанкционированного захоронения устаревших, непригодных и запрещенных ядохимикатов, а также старых растворных агрегатов [7, 10].
Степень химического загрязнения почв и их отнесение к определенной категории определяется нормативными документами. В таблице приведены нормативы концентраций некоторых пестицидов в почве [11].
Нормативы содержания действующих веществ пестицидов в почве
|
Действующее вещество |
ПДК / ОДК в почве, мг/кг |
|
Гептахлор |
0,05 / – |
|
Которан |
– / 0,03 |
|
Цинеб |
0,2 / – |
|
Метазин |
– / 0,1 |
|
Диурон |
0,5 / – |
|
Ленацил |
1,0 / – |
|
Гексахлорбензол |
– / 0,08 |
|
γ-ГХЦГ (линдан) |
0,1 / – |
Фактическое загрязнение почв Российской Федерации
По данным статистических исследований, выполненных в 2019 г. филиалами сети Росгидромета, доля почв, содержание пестицидов в которых превышает ПДК и ОДК, стала больше, чем в 2018 г., и достигает 3,3 % весной и 5,9 % осенью (в 2018 г. – 1,6 % весной и 1,0 % осенью, в 2017 г. – 7,1 % весной и 2,2 % осенью) [12].
В 2019 г. на территории 13 субъектов Российской Федерации (в 2018 г. на территории 8 субъектов) обнаружены участки почвы, уровень загрязнения пестицидами которых выше допустимых ПДК и ОДК. Хотя препараты, содержащие ДДТ, в России давно не применяются, сельскохозяйственные почвы больше других загрязнены этим пестицидом, за содержанием которого в почве следит сеть Росгидромета. Наряду с этим выявлены территории с высоким содержанием далапона, симазина, гербицидов ТАН и 2,4-Д.
В 2019 г. загрязненные площади составили (рис. 3) [12]:
Рис. 3. Площади участков, загрязненных различными пестицидами, по данным наблюдений в 2019 г.
– суммарным ДДТ загрязнено 2,1 % от обследованной площади 29,4 тыс. га (в 2018 г. – 1 % от обследованной площади 28,7 тыс. га);
– ТХАН загрязнено 12,7 % от обследованной площади 1842 га (в 2018 г. – 1,1 % от обследованной площади 1865 га);
– 2,4-Д загрязнено 4,2 % от обследованной площади 9830 га (в 2018 г. – 0,5 % от обследованной 13,1 тыс. га). Загрязнение почв 2,4-Д наблюдалось и весной, и осенью, площадь распространения загрязнения выросла в 2 раза к осеннему периоду и в 6 раз по сравнению с 2018 г.;
– далапоном загрязнено 43,5% от обследованной площади 600 га (в 2018 г. не обнаружено загрязненных территорий);
– симазином загрязнено 0,7% от обследованной площади 3945 га.
Очистка почв от пестицидов
На сегодняшний день для обработки почвы и грунтов от пестицидов применяют методы высокочастотного нагрева, электрокинетической обработки, промывания, химического окисления, гидролиза, экстракции растворителями, термической и фотохимической деструкции, термической десорбции [6, 13]. Однако применение этих методов связано с высокими затратами и отличается трудоемкостью.
В связи с этим на сегодняшний день активно развивается и внедряется система комплексных мер и методов [13 ,14]:
− техническая рекультивация – снятие и замена наиболее загрязненного слоя почвы, нанесение слоя незагрязненного грунта на поверхность вытесняемого загрязненного слоя и мелиорированной территории, при этом наиболее загрязненная часть почвы (до 0,3 м) и остатки строительных конструкций хранятся в наиболее загрязненной части участка;
− инженерное восстановление – у основания образовавшегося загрязненного слоя и над вышележащими незагрязненными почвами размещается дренаж, удаляющий загрязненные грунтовые воды и инфильтрованные отложения для обработки биоинженерных сооружений;
− биологическая фиторемедиация при помощи посадки специально отобранных древесных, кустарниковых и травянистых растений на поверхности подземных остатков склада и земли [14-16];
− биологическая ремедиация путем деструкции (биодеградация) пестицидов и их метаболитов при помощи штаммов микроорганизмов [16-18] и грибов [19];
− внесение цеолитов, углеродных адсорбентов, полимерных глин на основе монтмориллонита и др. сорбентов [20-22].
Методы защиты почвы от пестицидов
Применяемых в настоящее время современных методов, мер и технологий оказывается недостаточно для того, чтобы в достаточной мере освободить почву от загрязнений пестицидами. Следовательно, наиболее рациональным и эффективным направлением защиты почвы является предотвращение ее загрязнения за счет следующих методов и мер [6, 23]:
− тщательный подбор количества пестицидов и их точная дозировка, взвешенное и обоснованное планирование сроков и масштабов использования;
− разработка и распространение пестицидов, сочетающих эффективность и повышенную экологичность;
− соблюдение норм и техники безопасности при хранении, транспортировке и внесении пестицидов;
− регулярный и подробный контроль уровня загрязнения почвы и получаемой сельскохозяйственной продукции;
− защита растений за счет стимуляции за счет повышения природной способности почв к самоочищению [24];
− использование различных изобретений, относящихся к области сельского хозяйства, и рекультивации земель, позволяющих восстановить плодородие почв [25].
Заключение
В итоге можно прийти к такому выводу, что для решения проблемы загрязнения почвы пестицидами в первую очередь необходимо бережное отношение к почве, рациональное и взвешенное применение пестицидов. Для этого, с одной стороны, необходимо эффективное почвопользование и актуализация экологически безопасных технологий в сельском хозяйстве, а с другой стороны, нужен тщательный контроль за уровнем загрязнения на государственном уровне. Всё это поможет сохранить почву и другие взаимосвязанные элементы окружающей среды, обеспечит получение качественной и безопасной сельскохозяйственной продукции, предотвратит гибель полезных живых организмов, таких как бактерии, растения и животные.