Студопедия.Орг Главная | Случайная страница | Контакты | Мы поможем в написании вашей работы!  
 

ДДТ и другие пестициды



По подсчетам специалистов ежегодно от трети до половины миро­вых запасов продовольствия пожирают или повреждают насекомые, плес­невые грибки, грызуны, птицы и другие вредители, которые уничтожают урожай и в поле, и при его сборе, погрузке, транспортировке и хранении. В случае успешной борьбы с насекомыми и болезнями, которые поража­ют зерновые культуры, ежегодная прибавка урожая составила бы около 200 млн. тонн зерна, что хватило бы для пропитания 1 млрд. человек.

Швейцарский химик Пауль Мюллер, руководитель лаборатории фир­мы "Гейги" в 1938 году обнаружил замечательные инсектицидные свойст­ва у дихлортрифенилтрихлорэтана (ставшего известным позднее под на­званием ДДТ) и спустя 10 лет за это открытие был удостоен Нобелевской премии в области биологии и медицины. Действительно, уже первые ре­зультаты применения этого "чудо-оружия" были просто ошеломляющими – рост урожайности, внедрение экономичных способов ведения сельского хозяйства, новые эффективные средства борьбы с насекомыми, перено­сящими инфекции. Во время Второй мировой войны ДДТ был применен против вшей, распространяющих сыпной тиф. В результате это была пер­вая из войн, в которой от тифа погибло меньше людей, чем от пуль про­тивника. Использование ДДТ против комаров – переносчиков малярии резко снизили смертность от этого заболевания. Если еще в 1948 г. толь­ко в Индии погибло от малярии более трех миллионов человек, то в 1965 г. в этой стране не было зарегистрировано ни одного случая смерти от ма­лярии. Именно благодаря ДДТ таким образом удалось спасти миллионы жизней и именно за это Мюллер по праву получил Нобелевскую премию.

Однако спустя два-три десятилетия выявились и негативные экологические последствия необдуманного использования ДДТ и мно­гих других пестицидов. ДДТ – агент, применение которого привело к глобальному загрязнению окружающей среды. Установлено, что влия­ние ДДТ на среду географически существенно шире, чем территория его непосредственного применения в результате переходов из почвы в воду и воздух, из воздуха в воду и т.д., переноса биотой, воздушны­ми массами и океаническими течениями. Таким образом, сегодня за­грязнение природной среды этим инсектицидом приняло повсемест­ный характер, ДДТ обнаружен даже в Антарктиде.

Проблемы, связанные с ДДТ и другими синтетическими (в част­ности с хлорированными) пестицидами, можно свести к следующим:

1) развитие резистентности вредителей к этим препаратам;

2) устойчивость пестицидов в среде и накопление их в возраста­ющих концентрациях в организмах;

3) возрождение вредителей и вторичные вспышки численности;

4) рост материальных затрат на применение пестицидов;

5) нежелательные воздействия на окружающую среду и здоровье человека. В этих аспектах и целесообразно рассмотреть негативные экологические последствия действия подобных соединений.

Популяции насекомых-вредителей изменчивы, их генофонд доста­точно динамичен и способен довольно быстро эволюционировать. Об­работка пестицидами создает давление естественного отбора, приво­дящее к устойчивости популяции. При воздействии пестицидов сначала погибают наиболее чувствительные особи, а выживают резистентные, которые дают также более выносливое поколение. Все это происходит очень быстро, так как способность многих насекомых к репродукции просто феноменальна – они могут давать многочисленное потомство через короткие промежутки времени. Таким образом неоднократные воздействия пестицидов приводят к селекции и размножению линий с высокой устойчивостью именно к тем препаратам, которые созданы для их уничтожения. Известны случаи, когда устойчивость популяции насе­комых к химикатам возрастала в десятки тысяч раз. Около 25 основных видов насекомых-вредителей стали устойчивыми ко всем пестицидам. Более того, обретая устойчивость к одному агенту, популяция стано­вится резистентной и к другим, даже не родственным такому агенту веществам, и даже в том случае, если эта популяция не подвергалась их воздействию. Следует отметить, что число видов насекомых, устой­чивых к пестицидам возросло за первые 10 лет интенсивного использо­вания пестицидов почти в два раза – с 224 до 428.

Другой аспект проблемы связан с судьбой пестицидов в окружаю­щей среде. Хлорированные (как например ДДТ, линдан, кепон, алдрин и многие другие) или Нg-, As-, Pb-содержащие пестициды относятся к весьма стабильным. Это означает, что они очень медленно разрушаются (или даже совсем не разрушаются) под действием солнца или бактерии. Об устойчивости пестицида в окружающей среде судят по времени, в тече­ние которого он сохраняется в почве после обработки: быстро разруша­ющийся – менее 15 недель, умеренно разрушающийся – 15-45 недель, медленно разрушающийся – 45-75 недель и устойчивый – более 75 недель. Период полужизни у ДДТ составляет примерно 20 лет. Такие же элементы, как ртуть и мышьяк полностью не разлагаются – они циркули­руют по экосистемам или оказываются захороненными в иле. Подавляю­щее большинство наиболее известных пестицидов имеют тенденцию на­капливаться в живых организмах, причем не только в количествах боль­ших, чем в окружающей среде, но и в концентрациях, возрастающих по мере продвижения по пищевым цепям. Это называется эффектом био­логического усиления. Несмотря на то, что сведения о влиянии пестици­дов на сообщества организмов и функционирование экосистем ограни­чены и не систематизированы, отмечено, что ввиду высокой способности к биоаккумуляции и низкой степени разложения, они могут оказывать неблагоприятное влияние на организмы всех трофических уровней, осо­бенно на обладающих высокой чувствительностью первичных продуцен­тов. Известно, что водоросль кладофора за три дня извлекает из воды столько ДДТ, что его концентрация увеличивается при этом в 3000 раз. Для уничтожения комаров на одном из калифорнийских озер применяли ДДТ. После обработки акватории концентрация ДДТ в воде составила 0,02 ppm (частей/миллион), в планктоне – 10, в планктоноядных рыбах – 900, в хищных рыбах – 2700, а в птицах, питающихся рыбой – 2100 ppm, т.е. содержание ДДТ в тканях птиц, не подвергавшихся непосредственно воздействию инсектицида почти в 100 тысяч раз превышала его концент­рацию в воде. Один килограмм жира тюленей, обитающих у британских берегов, содержит 10-40 мг ДДТ. Нечувствительные к действию ДДТ, дождевые черви являются своеобразными ловушками этого вещества, активно поглощая его из почвы и накапливая в организме. При изучении накопления ДДТ и его переходов по звеньям трофической цепи на приме­ре экосистемы озера Мичиган было обнаружено, что донный ил содержит 0,014 мг/кг, придонно питающиеся ракообразные – 0,41, различные виды рыб – 3-6, и жировая ткань чаек, питающихся этой рыбой – свыше 2400 мг/кг. Немецкие ученые Даймен и Хейс приводят следующий расчет, в основе которого лежит простое правило, согласно которому в каждом пос­ледующем звене пищевой цепи содержание ДДТ увеличивается в 10 раз: ил – х 1, водные растения – х 10, дафнии и другие рачки – х 100, мелкие рыбы – х 1000, хищные рыбы – х 10000. Это демонстративный пример последовательного концентрирования ДДТ. Простая классификация пес­тицидов для определения их безопасности представлена в таблице 13.

Таблица 13 – Показатели*, характеризующие относительную токсичность, устойчивость и биоаккумуляцию некоторых пестицидов

наименование пестиц. токсичность Устойчивость биоакку­муляция суммарный индекс
крысы рыбы
           
Хлорированные пестициды
ДДТ 2,7 3,7 4,0 4,0 14,4
Алдрин 3,2 3,9 4,0 3,1 14,2
Диэлдрин 3,1 3,9 4,0 3,0 14,0
Эндрин 3,5 4,0 4,0 2,8 14,3
Линдан 2,7 3,4 4,0 1,5 11,6
  (3,0) (3,8) (4,0) (2,9) (13,7)
Фосфорсодержащие пестициды
Дихлофос 3,0 2,7 1,3 1,0 8,0
Дисульфотон 3,9 3,3 1,1 1,0 9,3
Паратион 3,6 3,3 1,3 1,0 9,2
Форат 4,0 3,7 1,1 1,0 9,8
  (3,3) (3,3) (1,2) (1,0) (8,8)
Карбаматы
Карбарил 2,1 2,4 1,1 1,0 6,6
Карбофуран 3,6 2,9 1,4 1,0 8,9
  (2,8) (2,6) (1,2) (1,0) (7,6)
Триазины
Атразин 1,7 2,0 3,6 1,0 8,3
Прометон 1,7 2,5 4,0 1,0 - 9,2
  (1,9) (2,3) (2,5) (1,0) (7,6)
Пестициды на основе органических кислот
2,4,5-Т 2,5 2,8 1,4 1,0 7,7
2,4-D 2,4 1,4 1,1 1,0 5,9
  (2,0) (2,1) (1,6) (1,0) (6,7)

*) – степень токсичности пестицида основана на LD50, на устойчивость пестицида в окружающей среде указывает время, в течение которого он сохраня­ется, а на биоаккумуляцию накопление пестицидов. По шкале от 1 до 4, макси­мальная оценка соответствует наибольшей токсичности, или стабильности, или наиболее выраженной способности к аккумуляции.

Следующий, очень важный аспект проблемы, заключается в том, что часто после обработки пестицидами вредители могут появляться в гораздо больших количествах (это называется возрождением) или даже, что на первый взгляд кажется неожиданным, взрывообразно размно­жаться (вторичные вспышки численности). Например, не вызывавшие ранее беспокойства в виду своей малочисленности клещи, после на­чала применения синтетических пестицидов стали интенсивно размно­жаться и сегодня число видов этой группы вредителей, угрожающих хлопчатнику увеличилось с 6 до 16. Подобные явления обусловлены тем, что в мире насекомых (как и среди высших животных) существуют весьма сложные трофические цепи и количественная величина попу­ляции растительноядных насекомых зачастую контролируется видами, которые на этих насекомых паразитируют или ведут себя по отноше­нию к ним как хищники. Экспозиция к пестицидам может оказывать более выраженное и сильное влияние на естественных врагов вреди­телей, чем на них самих. В связи с этим наблюдается исчезновение собственных врагов и популяции растительноядных насекомых не только возрождаются, но и могут взрывообразно увеличивать свою числен­ность. Но почему же эффект пестицидов более выражен для врагов вредителей, чем для самих вредителей? Это объясняется тем, что весь­ма часто растительноядные виды бывают изначально более устойчивы к пестицидам, чем их враги. С другой стороны эти враги-хищники по­лучают значительно большие дозы пестицидов за счет биоаккумуля­ции и концентрирования препаратов в трофической цепи. Кроме того сами хищники могут погибать просто из-за резко возникающего недо­статка пищи. Сказанное лишний раз указывает на динамичную суть экосистем и подчеркивает, что химическое уничтожение одного вида с неизбежностью влечет за собой целую цепь нежелательных экологи­ческих эффектов.

Приведенные здесь сведения дают ответ на вопрос: "Почему же увеличивается объем затрат на применение пестицидов?" Возникаю­щая после ряда обработок пестицидами устойчивость видов-вредите­лей, возрождение и вторичные вспышки их численности, ведут к тому, что начинают синтезировать и использовать новые препараты, более дорогие в своем производстве. Кроме того, уже известные, применяе­мые ранее на той же территории пестициды используются во все воз­растающих объемах и чаще. В частности, в некоторых районах США пришлось отказаться от выращивания хлопка вследствие того, что за­траты на борьбу с вредителями превышали стоимость урожая.

Некоторые ученые, пытаясь найти выход из положения, возлага­ют большие надежды на т.н. нестойкие пестициды. Но этот путь тупи­ковый и, с экологической точки зрения, подобные надежды безосно­вательны. Дело в том, что эти нестойкие пестициды нередко более токсичны, требуют более частого их применения. Кроме того подоб­ные пестициды также обладают отдаленными нежелательными эффек­тами, так что наивно считать их "экологически безопасными". Показа­телен пример с попыткой уничтожения гусениц елового листовертки-почкоеда в одном из регионов Канады. Для борьбы с вредителями применили фосфорорганический пестицид из группы "нестойких" и считавшийся экологически безвредным. Но в результате его исполь­зования погибло 12 млн. птиц; они погибали и от прямого отравления и от недостатка корма (гусениц), так как должны съедать в день почти столько же, сколько весят сами. Если в результате воздействия таких пестицидов погибают насекомые, питающиеся фитопланктоном, то происходит взрывообразное увеличение популяции последнего. Кро­ме того, некоторые полезные насекомые, например пчелы, могут ока­заться более чувствительными к нестойким пестицидам чем их вреди­тели. И, наконец, нет никаких оснований надеяться на то, что в резуль­тате воздействия этих соединений не будет возникать к ним устойчи­вость у вредителей, или не будут наблюдаться вторичные вспышки численности именно тех организмов, против которых направлено их действие.

Пожалуй, наиболее важный аспект проблемы пестицидов, кото­рый частично обсуждался выше, - это нежелательные их воздействия на окружающую среду, экосистемы и здоровье человека.

Пестициды – одна из причин вымирания видов. Являясь факто­ром отбора, они обладают способностью повреждать генетический ап­парат клетки и вызывать мутации. Даже небольшие эволюционные сдви­ги приводят в конце концов к изменению в генетической системе орга­низма, а затем и к изменению поведения, которые могут повлиять на дальнейший ход эволюции.

ДДТ подавляет фотосинтез зеленых водорослей и, учитывая его длительное существование в среде, мы не можем тешить себя надеж­дой, что морские водоросли смогут со временем стать неисчерпае­мым источником пищевых ресурсов для всего человечества. Извест­но, что ДДТ нарушает численность некоторых микроорганизмов, а это может приводить к изменениям видового разнообразия сообществ и разрывам пищевых цепей. Автор знаменитой книги "Silent Spring" та­лантливый биолог Рэчел Карсон приводит один из наиболее очевид­ных примеров простой пищевой цепи, в которой циркулирует ДДТ. Это случай с перелетными дроздами. Гриб Ceratocystis ulmi вызывает т.н. "голландскую болезнь", которая приводит к гибели вязов. Это забо­левание передает вязовый заболонник Scolytes multistriatus с которым борются, обрабатывая деревья ДДТ. Часть пестицида смывается с ат­мосферными осадками с вязов и попадает в почву. В почве ДДТ погло­щают дождевые черви, поедающие остатки листьев и он откладывается в их организме. Поедающие преимущественно дождевых червей пере­летные дрозды Turdus migratorius в этом случае хронически отравля­лись ДДТ. Часть из них погибала, а у других нарушилась способность к размножению – они становились стерильными или откладывали бес­плодные яйца. В конечном результате борьба с "голландской болез­нью" привела к почти полному исчезновению перелетных дроздов на значительных территориях США.

Повторное применение ДДТ способно вызывать устойчивость у ряда бактерий. ДДТ и его метаболиты высокотоксичны для рыб; они нарушают процессы развития и поведения, оказывают мутагенный и канцерогенный эффекты, а рыба – важный пищевой продукт. Личинки амфибий высоко чувствительны к действию ДДТ и его производных, что проявляется в этологических и анатомических аномалиях. Наибо­лее глубоко изучалось действие этого инсектицида на толщину скор­лупы яиц различных видов птиц. Показано, что ДДТ, точнее его глав­ный метаболит ДДЭ, обуславливает истончение скорлупы яиц у кряк­вы, белоголового орлана, скопы, японского перепела и других птиц. Калифорнийские пеликаны, в яйцах которых содержание ДДТ дошло до 71 мг/кг, уже с 1969 г. не могут размножаться и вымирают. Значи­тельное сокращение популяций хищных птиц имеет и другое послед­ствие – вторичный эффект роста численности грызунов, которые унич­тожаются в основном этими видами птиц.

ДДТ может вызывать инверсию пола. В одной из колоний чаек в Калифорнии после обработки гнездовых участков ДДТ появилось в 4 раза больше женских особей, чем мужских. При введении в яйца чаек ДДТ, половина мужских зародышей превращалась в женские.

Особо опасно и явно недостаточно изучено воздействие ДДТ на людей. Однако отмечено, что лишь за одно десятилетие, с 1970 по 1980 гг., частота отравлений пестицидами в мире возросла на 250%.

У человека, также как и у многих других видов, ДДТ концентриру­ется преимущественно в жировой ткани, но способен выделяться с,грудным молоком и даже проходить через плацентарный барьер. Еще 15 лет назад сообщалась, что у 99% американцев в крови и жировой ткани содержится ДДТ в количестве 3,6 ррм, а диэлдрина 0,12 ррм. Согласно подсчетам, сделанным в Германии, каждый грудной ребенок с молоком матери получает в два раза больше ДДТ, чем это допуска­ется. В грудном молоке кормящих американских матерей в 4 раза пре­вышен уровень ДДТ, чем разрешено санитарными нормами для коро­вьего молока. Как заметил один из исследователей Национального ин­ститута здоровья США: "Если бы материнское молоко находилось в другой упаковке, его вообще не разрешили бы пускать в продажу".

При экспозиции к ДДТ у людей могут наблюдаться гормональные изменения, поражения почек, центральной и периферической нервной системы, цирроз печени и хронический гепатит. Несмотря на практи­ческое отсутствие генотоксичности, ДДТ отнесен к группе 2В канцеро­генного риска. Таким образом, ДДТ должен рассматриваться как агент, обладающий высоким уровнем опасности для окружающей среды и здоровья человека.

Эта опасность ДДТ, как и других пестицидов, вследствие глав­ным образом их длительной персистенции в окружающей среде, со­храняет свою актуальность и по сей день, несмотря на то, что уже в начале 1970-х годов был наложен запрет на выпуск и применение не­которых пестицидов. Первой страной, где был запрещен ДДТ, была Новая Зеландия. СССР был второй страной, но это запрещение имело две оговорки: применение разрешалось в Узбекистане, где еще встре­чались случаи малярии, и в таежных районах, где при вырубке леса для временных поселений образовывались прогалины в которых раз­множались мыши, а вслед за ними иксодовые клещи, создавая очаг клещевого энцефалита с которым можно эффективно бороться имен­но ДДТ. Когда в США концентрация ДДТ в молоке кормящих матерей в результате передачи этого вещества через пищевые цепи достигла уровня в четыре раза превышающего предельно допустимые, то при­менение ДДТ было запрещено. (В США запрещено использование по крайней мере 10 пестицидов – алдрина, стробана, ДДТ, 2,4 -Д, токсафена, гептахлора, линдана, кепона, 2,4,5- Т и эндрина, но ряд из них продолжают выпускать на экспорт в развивающиеся страны). Следует отметить, что США поставляют около 30% пестицидов, используемых в мире. Вместе с тем запрет на ДДТ не повсеместен. В Австралии и Китае его применяют и по сей день для опрыскивания фруктовых са­дов и плантаций, а Индия его продолжает производить.

Общее количество запрещенных и пришедших в негодность пес­тицидов составляет 13,4 тыс. тонн. Физическое состояние их, неопре­деленность химического состава, не везде удовлетворительные усло­вия хранения, представляют потенциальную опасность для окружаю­щей среды и здоровья людей. Утилизация их до настоящего времени практически не проводилась. (Больше всего накоплено подобных пес­тицидов на территориях Воронежской, Курской, Ростовской, Смолен­ской, Саратовской, Белгородской областей и республике Башкортостан).





Дата публикования: 2014-11-04; Прочитано: 2347 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!



studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2024 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.011 с)...