Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Пестициды в современном мире

Голосов: 5

Дан краткий обзор направлений использования пестицидов, их экономической эффективности, токсичности, форм применения и основных требований к современным пестицидам. Описаны условия их безопасного использования для человека и окружающей среды.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
                                              PESTICIDES                   ПЕСТИЦИДЫ
                                          IN THE MODERN WORLD
                                          N. N. MELNIKOV,
                                                                       В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ
                                          G. M. MELNIKOVA
                                                                       з. з. еЦгъзадйЗ, Й. е. еЦгъзадйЗД
                                          This is a short review of              Пестициды – собирательный термин, охватыва-
                                          the research in pesti-              ющий химические соединения различных классов,
                                                                              применяемые для борьбы с вредными организмами
                                          cides, their economic               в сельском хозяйстве, здравоохранении, промыш-
                                          effectivness, toxicology,           ленности, нефтедобыче и многих других случаях.
                                          the form of use and the             Пестициды начали использовать еще в войсках
                                                                              Александра Македонского для борьбы с паразитами
                                          main demands for pro-               человека (порошок долматской ромашки). В здра-
                                          duction of modern pesti-            воохранении пестициды применяют для борьбы с
                                          cides. The problem of               членистоногими – переносчиками таких опасных
                                                                              заболеваний, как малярия, чума, туляремия, энце-
                                          their safe use for man and          фалит, сонная и слоновая болезнь, многие кишеч-
                                          environment is also des-            ные заболевания. В здравоохранении и ветерина-
                                          cribed.                             рии, кроме того, пестициды используют в качестве
                                                                              дезинфицирующих средств, в промышленности –
                                                                              для предохранения неметаллических материалов
                                          С‡М Н ‡ЪНЛИ У·БУ М‡-                (полимеров, древесины, текстильных изделий), борь-
                                                                              бы с обрастанием морских судов, особенно в юж-
                                          Ф ‡‚ОВМЛИ ЛТФУО¸БУ‚‡-
                                                                              ных морях, для борьбы с сероводородобразующими
                                          МЛfl   ФВТЪЛˆЛ‰У‚,   Лı              бактериями, для предохранения труб от коррозии.
                                          ˝НУМУПЛ˜ВТНУИ ˝ЩЩВН-                   В наибольших масштабах пестициды использу-
                                          ЪЛ‚МУТЪЛ, ЪУНТЛ˜МУТЪЛ,              ют в сельском хозяйстве для борьбы с членистоноги-
                                                                              ми (инсектициды и акарициды), нематодами (нема-
                                          ЩУ П Ф ЛПВМВМЛfl Л УТ-               тоциды), грибными (фунгициды) и бактериальными
                                          МУ‚М˚ı Ъ В·У‚‡МЛИ Н                 (бактерициды) заболеваниями растений и живот-
                                          ТУ‚ ВПВММ˚П ФВТЪЛˆЛ-                ных, а также для борьбы с сорняками (гербициды).
                                                                              К пестицидам относят также регуляторы роста расте-
                                          ‰‡П. йФЛТ‡М˚ ЫТОУ‚Лfl                ний (ретарданты), используемые для борьбы с поле-
                                          Лı ·ВБУФ‡ТМУ„У ЛТФУО¸-              ганием различных культур, для дефолиации (удале-
                                          БУ‚‡МЛfl ‰Оfl ˜ВОУ‚ВН‡ Л              ния листьев) и десикации (подсушивания растений
                                                                              на корню), чтобы облегчить уборку урожая, а также
                                          УН ЫК‡˛˘ВИ Т В‰˚.                   для предохранения от заморозков и засухи.
                                                                                 Бытует мнение, что применение пестицидов
                                                                              представляет большую опасность для человека и жи-
                                                                              вотных. Это связано с применявшимися ранее очень
© еВО¸МЛНУ‚ з.з., еВО¸МЛНУ‚‡ Й.е., 1997




                                                                              ядовитыми соединениями мышьяка. Современные
                                                                              пестициды за редким исключением обладают низ-
                                                                              кой токсичностью, приближающейся к токсичности
                                                                              поваренной соли, и во много раз менее ядовиты, чем
                                                                              кофеин. Отметим также, что современные пестици-
                                                                              ды в течение одного вегетационного периода полно-
                                                                              стью разрушаются в окружающей среде.
                                                                                 Масштабы применения пестицидов. О масштабах
                                                                              применения пестицидов можно судить по табл. 1 и
                                                                              рис. 1, на котором показано изменение стоимости
                                                                              потребления пестицидов в мире с 1945 года в ценах
                                                                              1992 года и дан прогноз на 1997 год. Как видно из
                                                                              приведенных на рис. 1 данных, мировая стоимость
                                                                              потребления пестицидов с 1945 по 1992 год возросла
                                                                              более чем в сто раз, что объясняется усложнением
                                                                              молекул применяемых препаратов, увеличением сто-
                                                                              имости их производства и масштабов применения.


                                                                       еЦгъзадйЗ з.з., еЦгъзадйЗД Й.е. иЦлнасаСх                   33


     Таблица 1. Потребление пестицидов в странах мира               Мониторинг, проводимый в США на содержа-
     в 1991 году                                                ние пестицидов в пищевых продуктах, показывает,
                                                                что 80–90% их не содержит пестицидов совсем, 10%
                        Объем продажи,    % от общей миро-
         Страна                                                 содержит допустимые нормы и только 0,7% – выше
                        млн долл. США       вой продажи
                                                                нормы. Интересно отметить, что в странах наиболее
     США                      6360                 25,9         интенсивного применения пестицидов самая высо-
     Япония                   3456                 14,0         кая продолжительность жизни людей, что не явля-
     Франция                  2735                 11,1         ется признаком положительного действия приме-
     Германия                 1343                  5,5         нения пестицидов на продолжительность жизни, а
     Великобритания            771                  3,1
                                                                характеризует лишь отсутствие их достаточно за-
                                                                метного отрицательного влияния при правильном
     СССР                      850                  3,4
                                                                применении. Во всем мире ведется интенсивная ра-
                                                                бота по совершенствованию ассортимента приме-
                                          25,2        26,2      няемых пестицидов и уменьшения их вредного воз-
                                                                действия на окружающую среду. В настоящее время
                                                                на эти работы фирмами – производителями пести-
                                                                цидов, а также из федеральных бюджетов экономи-
                                                                чески развитых стран, таких, как США, Англия,
                               12,5                             Франция, Япония, Германия, Швейцария, расходу-
                    0,85
                                                                ется более 2 млрд долл. в год.
                                                                    Токсичность пестицидов. Говоря о токсичности
                                                                пестицидов, надо сказать, что большинство совре-
         0,2                                                    менных препаратов заметно более безопасны, чем
                                                                многие лекарственные средства. Например: ЛД50
      1945 год    1960 год   1972 год   1992 год    1997 год
                                                    (прогноз)   поваренной соли – 3750 мг/кг, кофеина – 200 мг/кг,
                                                                аспирина – 1750 мг/кг, а современных гербицидов –
        Рис. 1. Динамика применения пестицидов в мире
                                                                производных сульфонилмочевины – 5000 мг/кг
        (в млрд долл. США)                                      (ЛД50 – доза препарата, при которой погибают 50%
                                                                экспериментальных животных). По статистике от-
         Современные требования к пестицидам. В связи с         равлений в США наибольшее число смертельных
     широким применением пестицидов возник вопрос               случаев отмечено при отравлении алкоголем и ме-
     о возможной опасности их для человека и окружаю-           нее 2% – от пестицидов и минеральных удобрений.
     щей среды. Опасность применения пестицидов мо-                 Экономическая эффективность применения пес-
     жет быть связана с наличием остатков в пищевых             тицидов. Широкое применение пестицидов связано
     продуктах, с загрязнением водоемов, почвы и других         с их высокой экономической эффективностью, ко-
     объектов. По этому вопросу было много эмоцио-              торая может быть охарактеризована следующим
     нальных выступлений в печати, которые характе-             примером: прополка одним человеком 1 га сахар-
     ризуют не столько опасность, сколько некомпе-              ной свеклы требует не менее 20 рабочих дней, тогда
     тентность их авторов. Для уменьшения возможной             как использование современных гербицидов позво-
     опасности разработаны следующие требования к               ляет решить эту проблему за 30–40 мин. Кроме то-
     современным пестицидам:                                    го, применение некоторых гербицидов позволяет
         1) низкая острая токсичность для человека, по-         перейти к беспахотному земледелию, что резко со-
     лезных животных и других объектов окружающей               кращает расход горючего и труда. Эффективность
     среды;                                                     комплексной химизации зерновых культур может
                                                                быть показана на примере ФРГ. С 1955 по 1988 год
         2) отсутствие отрицательных эффектов при дли-
                                                                урожай пшеницы в стране вырос с 25 до 64 ц/га, из
     тельном воздействии малых доз, в том числе мута-
                                                                которых 10 ц приходится на улучшение семеновод-
     генного, канцерогенного и тератогенного действия
                                                                ства и обработки почвы, 7 ц – на применение мине-
     (тератогенный – повреждающий зародыш);
                                                                ральных удобрений, 7 ц – на применение ретардан-
         3) низкая персистентность (низкая устойчивость         тов и остальное – на инсектициды, фунгициды и
     в окружающей среде со временем разложения не               гербициды.
     более одного вегетационного периода).
                                                                    Как видно из табл. 1 и 2, наибольшая урожай-
         Кроме того, рекомендуемые препараты должны             ность зерновых культур в странах с интенсивным
     обладать следующими свойствами:                            применением пестицидов.
         1) высокая эффективность в борьбе с вредными               Инсектициды. Переходя к характеристике совре-
     организмами;                                               менных пестицидов, отметим, что в качестве инсек-
         2) экономическая целесообразность использо-            тицидов для борьбы с членистоногими используют
     вания;                                                     главным образом фосфорорганические соединения,
         3) доступность сырья и производства.                   синтетические пиретроиды и частично, в основном


34                                                                 лйкйлйЗлдав йЕкДбйЗДнЦгъзхв ЬмкзДг, ‹4, 1997


Таблица 2. Урожайность зерновых в 1993–1994 годах [4]             Гербициды. Ассортимент гербицидов весьма зна-
                                                               чителен и используется применительно к разным
           Страна                    Урожайность, ц/га         культурам. Препаратами, не потерявшими своего
       Япония                                54,8              значения и сейчас, являются 2, 4-Д (2,4-дихлорок-
       США                                   55,7
                                                               сифеноксиуксусная кислота) и ее производные,
                                                               2-метил-4-хлор-феноксиуксусная кислота и ее про-
       Европейский союз                      49,6              изводные, которые пока еще в широких масштабах
       Мексика                               21,0              используют для борьбы с сорняками в посевах зер-
       Россия                                15,9              новых культур, однако для полного уничтожения
       Казахстан                             10,6              сорняков требуются и другие гербициды. Из препа-
                                                               ратов для борьбы с сорняками в посевах злаков ука-
                                                               жем на производные арилоксифеноксипропионо-
в Африке, Китае и Южной Азии, хлорорганические                 вой кислоты, а для борьбы с сорняками в посевах
соединения, такие, как ДДТ и линдан (линдан –                  сахарной свеклы успешно применяется препарат
98–100%-ный γ-изомер гексахлорциклогексана,                    фюзилад-супер при нормах расхода 125 г/га
гексахлоран – техническая смесь изомеров гекса-
хлорциклогексана, содержащая 12–13% γ-изомера).
                                                                     F 3C         O         OCHCOOC4H9
                 H3 C CH3                                                                     CH3
                                                                                 Фюзилад-супер
       Cl2C CH             COOCH2               OC6H5
                                                                  В последне время широко применяются произ-
                         Перметрин                             водные сульфонилмочевины, из которых в практи-
                                                               ческих условиях используют более десяти препара-
                  H3C     CH3                  OC6H5           тов. Эту группу соединений применяют при нормах
                                                               расхода 10–50 г/га. Такие низкие нормы расхода
       H5C2              C CH2OCH2                             вызывают необходимость очень осторожного их ис-
                           Требон                              пользования, так как повышение норм расхода мо-
                                                               жет вызвать отрицательные последствия
                  H3 C CH3                                                                           OCH3
                                                                                              N
                                                                              SO2NHCONH              N
        Cl2C CH             CO2CH                                                             N
                                CN                                          Cl                       CH3
                                               OC6H5
                                                                                 Хлорсульфурон
                         Циперметрин
                                                                             COOCH3                  CH3
                                CN                                                               N
                                                                                 SO2NHCONH           N
         Cl            CHCOOCH                                                                   N
                       CH(CH 3) 2            OC6H5                            Метсульфуронметил
                         Фенвалерат                               Фунгициды. В качестве фунгицидов и протрави-
                                                               телей семян в значительных количествах использу-
                                                    Cl         ются дитиокарбаматы (ТМТД, манеб, цинеб, поли-
                                          Cl             Cl    карбацин, манкоцеб, соединения меди и новые
  Cl              CH            Cl                             системные фунгициды). Большим достижением по-
                                          Cl             Cl    следних десятилетий является открытие системного
                  CCl3                                         фунгицидного действия у бенлата и производных
                                                    Cl
                                                               триазола и морфолина. (Системными фунгицидами
                 ДДТ                           Линдан
                                                               называются вещества, способные передвигаться по
                                                               сосудистой системе растений.) Наиболее распрост-
(CH 3O) 2PSCH2CONHCH3            (CH 3) 2PO              NO2   раненными препаратами триазолового ряда явля-
          S                              S                     ются байтан, байлетон и пропиконазол. Примене-
              Рогор                       Метафос              ние системных фунгицидов позволяет эффективно
                                                               бороться со многими грибковыми заболеваниями
                (CH 3O) 2PSCCHCOOC2H5                          растений, в том числе с такими, как фузариум, ко-
                                                               торый вырабатывает ядовитые микотоксины. Их
                          S CH2COOC2H5                         токсичность сопоставима с токсичностью стрихнина
                          Карбофос                             и некоторых боевых отравляющих веществ. Кроме


еЦгъзадйЗ з.з., еЦгъзадйЗД Й.е. иЦлнасаСх З лйЗкЦеЦззйе еакЦ                                                        35


     того, некоторые микотоксины обладают канцеро-            паразиты членистоногих и хищники. В настоящее
     генным действием. Интересным препаратом явля-            время ведется интенсивная работа по поиску и со-
     ется карбоксин, используемый в качестве протра-          зданию новых эффективных биологических средств
     вителя семян в борьбе с пыльной головней; на             и способов биологической защиты растений. Наи-
     пыльную головню другие препараты не действуют.           лучшие результаты достигнуты в борьбе с членисто-
     Ассортимент фунгицидов весьма значителен                 ногими. Для защиты от болезней растений некото-
                                                              рое применение получили антибиотики, но в
                       (CH 3) 2NCSSCN(CH 3) 2                 большинстве случаев они не имеют преимуществ
                               S       S                      перед химическими средствами. Для борьбы с сор-
                               ТМТД                           ными растениями эффективных средств пока не
                                                              найдено, только в отдельных случаях имеются не-
               ( SCNHCH2CH2NHCSMn                  )x         которые виды насекомых, избирательно уничтожа-
                                                              ющих отдельные сорняки. В большинстве случаев
                       S                   S                  при отсутствии химических средств защиты расте-
                               Манеб                          ний стоимость сельскохозяйственной продукции
                                                              пока возрастает в 2–3 раза, что связано с рядом
                  [   SCNHCH2CH2NHCSZn             ]x         трудностей, так как биологические объекты явля-
                                                              ются менее стандартизованными, чем химические.
                       S                    S                 Такой известный препарат, как дендробациллин,
                               Цинеб                          содержащий споры Bacillus thurengiensis и обладаю-
                                                              щий широким спектром действия на членистоно-
             {(       SCNHCH2CH2NHCS ) 4Zn3} x                гих, является скорее химическим препаратом, по-
                                                              скольку действует в виде токсина – вещества.
                       S                   S
                                                                 К настоящему времени в США созданы сорта
                           Поликарбацин                       хлопчатника с геном, ответственным за образова-
         Ретарданты. Большое значение имеет борьба с          ние токсина Bacillus thurengiensis, что можно отнес-
     полеганием особенно зерновых культур, при кото-          ти к чисто биологическому методу. Однако приме-
     ром теряется до 20% урожая. Средства борьбы с по-        нение таких сортов хлопчатника из-за боязни
     леганием – ретарданты в настоящее время также            отрицательных последствий для природы и челове-
     находят широкое применение в сельском хозяйст-           ка пока не разрешено.
     ве. Наиболее широко используются хлорхолинхло-              Перспективным методом защиты растений от
     рид и 2-хлорэтилфосфоновая кислота (этрел)               членистоногих является использование половых
                                                              феромонов для привлечения особей другого пола и
                                                    O         уничтожения их на приманочных участках. Кроме
              +
                                   −
       [(CH 3) 3NCH2CH2Cl]Cl               ClCH2CH2P(OH) 2    того, феромоны можно использовать для дезориен-
                                                              тации особей другого пола. Возможно также ис-
          Хлорхолинхлорид              2-хлорэтилфосфоновая   пользование лучевой стерилизации самцов для
                                       кислота                уменьшения популяции вредителей. Однако феро-
         Биологические средства защиты растений. Наря-        моны являются химическими веществами, и их
     ду с химическими средствами защиты растений ин-          можно в равной степени отнести как к биологиче-
     тенсивно разрабатываются биологические методы.           скому, так и к химическому методу борьбы. Поло-
     Различие между биологическими и химическими              жительными их свойствами являются отсутствие
     методами состоит в том, что в качестве химических        отрицательного действия на полезных насекомых,
     средств используются вещества, а в качестве биоло-       человека и животных, отсутствие загрязнения окру-
     гических – существа, способные к размножению.            жающей среды (феромоны применяются в основном
     Эта формулировка принята на Генеральной Ассам-           в ловушках, которые убирают после применения).
     блее ООН в 1969 году для характеристики отличий          Кроме того, большинство феромонов практически
     химического и биологического оружия. Возникает           нетоксичны для человека и животных. Недостатком
     вопрос: возможно ли получение хороших урожаев            феромонов является их узкая специфичность дей-
     без применения пестицидов? Однозначно ответить           ствия. Для некоторых видов насекомых примене-
     на этот вопрос нельзя. Все зависит от вида вредителя     ние феромонов дает наилучший эффект. Предпо-
     и культуры, которую требуется защитить. Так, на-         лагают, что биологические средства борьбы с
     пример, для борьбы с паутинным клещиком на огур-         вредителями составят около 6% от всех применяе-
     цах в закрытом грунте можно успешно применять            мых пестицидов.
     хищного клеща фитосейулюса, но в открытом грунте            Наиболее перспективной является интегриро-
     опыты по применению фитосейулюса менее удачны.           ванная защита растений с использованием всех воз-
         Биологические средства защиты растений ис-           можных средств защиты растений, с учетом биоло-
     пользуют в настоящее время для борьбы с вредителя-       гических особенностей вредителя и его врагов. Это
     ми растений. В качестве таких средств применяются        позволяет в некоторых случаях удешевить защиту


36                                                               лйкйлйЗлдав йЕкДбйЗДнЦгъзхв ЬмкзДг, ‹4, 1997


растений, однако в современном виде борьба с мас-    В 1995 году в Красноярском крае сибирским шелко-
совыми вредителями – саранчой, луговым мотыль-       прядом было повреждено 600 тыс. га леса. Борьба с
ком – может успешно осуществляться химически-        шелкопрядом велась с привлечением сил МЧС. В
ми средствами.                                       1996 году в России из-за недостаточной борьбы с
    Формы применения. Пестициды, подобно ле-         клопом-черепашкой 5 млн т пшеницы потеряло
карственным средствам, применяют в виде раз-         хлебопекарные качества, и ее можно было исполь-
личных форм, важнейшими из которых являются          зовать только на корм скоту, что нанесло убыток в
следующие.                                           два триллиона рублей. Зерно, зараженное фузарио-
    1. Смачивающиеся порошки, которые при раз-       зом, из-за накопления ядовитых микотоксинов не
ведении водой дают устойчивую суспензию. Они         может быть использовано даже на корм скоту. Мож-
содержат действующее вещество, наполнитель, де-      но вспомнить голод в Ирландии в 1848 году из-за
тергент и иногда некоторые вспомогательные веще-     неурожая картофеля, который погиб в результате
ства в зависимости от активности препарата. Содер-   размножения гриба фитофторы. В настоящее вре-
жание действующего вещества может колебаться         мя, используя контактные и системные фунгициды,
от 1 до 90%.                                         удается избежать массовых эпифитотий.
    2. Концентраты эмульсий, которые с водой обра-      Учитывая большую работу, проводимую в облас-
зуют устойчивую эмульсию. Концентрат эмульсии        ти создания новых пестицидов и подбора ассорти-
содержит действующее вещество, растворитель, де-     мента, можно надеяться, что будет уменьшаться
тергент и вспомогательное вещество. Содержание       вредное воздействие и увеличиваться избиратель-
действующего вещества в зависимости от активнос-     ность действия пестицидов на различные живые
ти соединений может колебаться от 1 до 90%.          организмы. Одним из серьезных недостатков со-
    3. Дусты для опыливания. Они содержат напол-     временных препаратов, особенно инсектицидов,
нитель, действующее вещество и вспомогательные       является приобретение нежелательными организ-
вещества, содержание действующего вещества в дус-    мами резистентности (устойчивости) к применяе-
тах может колебаться от 1 до 20%.                    мым препаратам, которая в настоящее время пре-
    4. Гранулы с различной величиной частиц, со-     одолевается использованием смесей пестицидов с
держащие действующее вещество, наполнитель,          различным механизмом действия. Например, ис-
вспомогательные вещества. Величина гранул может      пользование смесей фунгицидов контактного и си-
колебаться в широких пределах в зависимости от       стемного действия, инсектицидов – пиретроидов с
назначения, содержание действующего вещества –       фосфорорганическими инсектицидами. Приобре-
от 1 до 10%.                                         тение резистентности вызывает необходимость сис-
    Растворимые в воде препараты выпускаются как     тематического пополнения ассортимента препара-
в твердом виде (порошок, таблетки), так и в виде     тами с различным механизмом действия, что требует
водных растворов. В некоторых случаях такие пре-     больших затрат средств и времени.
параты содержат растворимый в воде наполнитель,
а также некоторые неорганические добавки типа        кЦдйеЦзСмЦеДь ганЦкДнмкД
силикагеля, легко суспендирующиеся в воде. Таб-
летки или гранулы содержат действующее вещество         1. Мельников Н.Н. Пестициды: Химия, технология и
и нерастворимый в воде, но легко суспендирую-           применение. М.: Химия, 1987. 712 с.
щийся в воде наполнитель.                               2. Мельников Н.Н., Волков А.И., Короткова О.А. Пести-
    5. Растворы в органических растворителях.           циды и окружающая среда. М.: Химия, 1977. 223 с.
    6. Для борьбы с грызунами используют в качест-      3. Пестициды в экосистемах: Проблемы и перспекти-
ве наполнителей пищевые продукты.                       вы: Аналитический обзор. Новосибирск: СО РАН,
    Существуют и другие формы применения: аэро-         ГПНТБ, 1994. 142 с.
золи, суспендирующиеся в воде грануляты.                4. Мельников Н.Н. Современная ситуация с применени-
                                                        ем пестицидов // Хим. пром-сть. 1994. № 2. С. 14–18.
бДдгыуЦзаЦ
   В настоящее время пестициды являются основ-                                * * *
ными средствами защиты растений, животных и
                                                        Николай Николаевич Мельников, главный науч-
различных материалов от повреждений разнообраз-
                                                     ный сотрудник Научно-исследовательского инсти-
ными организмами. Например, в России в 1992 году
                                                     тута химических средств защиты растений, член-
пришлось вести борьбу с саранчой на площади око-
                                                     корреспондент РАН. Область научных интересов:
ло 2 млн га, что потребовало закупки большого ко-
                                                     химия пестицидов и химия элементоорганических
личества дециса за валюту, а также использования
                                                     соединений. Автор более 20 книг и брошюр, в том
военных самолетов, так как саранча за один день
                                                     числе шести монографий, более 1000 статей.
способна уничтожить растительность на огромных
площадях. В 1972 году в СССР на 2 млн га вся рас-       Галина Михайловна Мельникова, научный со-
тительность была уничтожена луговым мотыльком.       трудник того же института (НИИХСЗР).



еЦгъзадйЗ з.з., еЦгъзадйЗД Й.е. иЦлнасаСх З лйЗкЦеЦззйе еакЦ                                                    37



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика