Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ "ГОРНЫЙ"

Кафедра геоэкологии

Реферат

Тема: Загрязнение почвы пестицидами

По дисциплине: основы экологии и природопользования

Автор: студент группы ЭГ-15 /Молочаев Э.Л. /

Проверил: доцент /Кузнецов В.С. /

Санкт-Петербург

2015 г.

Содержание

• Введение
• 1. Обращение пестицидов в сельском хозяйстве
• 2. Проблема загрязнения почвы пестицидами
• 3. Миграция пестицидов в почве как наибольшая угроза экологической безопасности
• Заключение
• Список использованной литературы

Введение

Одной из важнейших проблем современности является ухудшение экологического состояния окружающей среды в целом и почв в частности. Основным источником загрязнения почвы является внесение пестицидов. Известно, что средства химической защиты растений (пестициды) - вещества токсичные, однако их сознательно применяют для борьбы против возбудителей заболеваний, вредителей и сорняков. Большинство из них проявляет мутагенную, канцерогенную, тератогенную и аллергенную активность, поэтому вопрос их изучения является чрезвычайно актуальным.

Попадая в почву, пестициды меняются или разлагаются, в основном, в результате физико-химических и биохимических процессов, а также в результате микробной деструкции и поглощения высшими растениями. Но наиболее устойчивые и токсичные пестициды накапливаются в почве и опосредованно оказывают отрицательное воздействие на животный, растительный мир и на здоровье человека. Проблема массового загрязнения пестицидами почв напрямую связана со снижением качества продукции растениеводства и ухудшением здоровья людей в Российской Федерации сегодня.

В связи с вышесказанным, цель исследования состоит в обосновании теоретических основ загрязнения почвы пестицидами.

Объектом исследования является пестициды как фактор заражения почв.

Предмет исследования - экологические факторы загрязнения почвы пестицидами.

Задачи, поставленные при написании работы:

1. Раскрыть особенности обращения пестицидов в сельском хозяйстве.

2. Охарактеризовать проблему загрязнения почвы пестицидами.

3. Дать анализ миграции пестицидов в почве как наибольшей угрозы экологической безопасности.

В рамках исследования на основе методов анализа, синтеза, реферирования и контент-анализа был проведен обзор современной литературы по теме исследования, в результате которого определены основные векторы дальнейшей работы.

1. Обращение пестицидов в сельском хозяйстве

В контексте проведения реформы на современном этапе среди вопросов, которые актуализируются, возникают проблемы определения обращения пестицидов в сельском хозяйстве в качестве отдельного объекта регулирования, определение его особенностей и составляющих. Особенностями обращения пестицидов как объекта регулирования является необходимость применения государственного воздействия на общественные отношения, связанные с указанным объектом, а также функционирование специфического механизма его регулирования. Колесников С.И. Оценка устойчивости почв юга России к химическому загрязнению // Научный журнал КубГАУ - Scientific Journal of KubSAU. - 2013. - №91. - С. 398

Пестициды - токсичные вещества, их соединения или смеси веществ химического или биологического происхождения, которые применяются для уничтожения вредных организмов. Комарова Н.Г. Основы экологии и геоэкологии. - М.: Академия, 2012. - С. 112

Ученые всего мира упорно работают над разработкой более безопасных средств защиты растений, но использование химических средств на ближайшее время остается одним из главных в защите растений от вредителей. Поэтому в таких условиях важной задачей специалистов аграрного сектора является проработка всех возможных приемов, направленных на предотвращение и уменьшение негативного последействия препаратов, применяемых в сельском хозяйстве.

Таким образом, предотвращение загрязнения окружающей среды химическими средствами является одной из сверхважных проблем современного интенсивного земледелия. Шаркова С.Ю. Изменение химических характеристик почвы под действием нефтезагрязнения // Известия ПГУ им.В.Г. Белинского. - 2011. - №25. - С. 610 Схема циркуляции пестицидов в окружающей среде представлена на Рис. 1.



Рис. 1. Схема циркуляции пестицидов в окружающей среде

Как утверждают эксперты, в Российской Федерации в последнее время использование химических средств в сельском хозяйстве не соответствует требованиям агрономической и зоотехнической науки: удобряется по научным рекомендациям площадь под сельскохозяйственными культурами, не обеспечивается сбалансированность рационов кормления животных в необходимыми питательными веществами, что не позволяет полностью использовать потенциальные производственные возможности сельскохозяйственных предприятий и обеспечивать необходимую конкурентоспособность их продукции. Каменщикова В.Е. Влияние техногенного загрязнения на биофизические и биохимические свойства дерново-подзолистых почв таежно-лесной зоны // Вестник ПГУ. Биология. - 2012. - №2. - С. 46

Итак, обращение пестицидов в сельском хозяйстве выступает специфическим объектом регулирования, который имеет важное значение для развития российской экономики и продовольственного обеспечения населения. Однако, необходимо отметить, что до сих пор ни в научной литературе не существует четкого определения угрозы обращения пестицидов в сельском хозяйстве, что безусловно влияет на весь механизм государственного влияния в отрасли сельского хозяйства.

2. Проблема загрязнения почвы пестицидами

Актуальность проблемы загрязнения почвы пестицидами заключается в том, что сейчас люди очень широко применяют пестициды и агрохимикаты при выращивании сельскохозяйственных продуктов с целью повышения урожайности растений и защиты их от вредителей, уничтожения сорняков. Но мало кто задумывается над тем, какой вред это приносит окружающей среде и здоровью человека и как правильно ими пользоваться.

В сельском хозяйстве широко применяются различные ядохимикаты, позволяющие сохранить более 1/3 урожая. К таким химикатов от носят органические вещества - пестициды, которыми обрабатывают посевы. Виды пестицидов, которые сегодня в основном используются для защиты растений от микро - и макроорганизмов, показаны на Рис. 2:

Рис. 2. Пестициды по виду уничтожаемого микроорганизма Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2012. - С. 388

Основная часть ядовитого вещества накапливается на растениях, а при многолетнем использовании - на поверхности почвы. Загрязнение почвы пестицидами происходит также в местах их хранения и при аварийных выбросах. Хван Т.А., Шинкина М.В. Экология. Основы рационального природопользования. - М.: Юрайт, 2012. - С. 220

Большинство пестицидов могут сохраняться в почве много лет. Наиболее устойчивыми являются хлорорганические соединения. Накопление этих веществ, приводит к нарушению допустимых и безопасных норм и вызывает заболевания живых организмов.

Широкое применение пестицидов объясняется тем. что потенциальные ежегодные потери урожая в мире могут достигать в результате действия вредителей 138%, в результате болезней - 116% и через сорняков - 95%, то есть более третьей части (349%) мирового урожая (данные Международной продовольственной сельскохозяйственной организации при ООН - ФАО / ВОЗ). Использование химических средств защиты растений дает возможность сохранить пятую часть мирового урожая пшеницы, шестую - картофеля, половину урожая яблок. Использование пестицидов позволяет дополнительно собрать с каждого гектара сельскохозяйственных угодий 2-3 ц зерна, 5 ц риса, 15-20 ц картофеля. Неделин Н.А., Чижевская М.В., Фомина Н.В. Биологическая диагностика почвы техногенно-загрязненного ландшафта // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. - 2013. - №9. - С. 278-279.

Фактическое содержание пестицидов в почве иногда значительно перевешает нормы (01 мг / кг) и достигает в ряде стран катастрофических величин. Такое загрязнение почвы пестицидами опасно как при прямом контакте человека с загрязненной почвой, так и при миграции пестицидов из почвы в контакте с ней среды (вода, воздух, растения).

Россия также является государством, в котором широко развит аграрный сектор производства. Производство сельскохозяйственной продукции предусматривает применение минеральных удобрений, химических средств защиты растений от болезней, вредителей и сорняков, внедрение специализированных севооборотов и разных систем обработки почвы, мелиорации земель. Поэтому в прошлом почти в каждом коллективном хозяйстве РФ находился состав агрохимикатов, где среди различных химических веществ сохранялась большое количество устойчивых хлорорганических пестицидов. Как известно, вокруг каждого состава выделяется санитарно-защитная зона, в пределах которой проводится перегрузки и подготовка к применению химических средств. Следствием длительной, бесконтрольной эксплуатации указанных зон является загрязнение почв этих зон токсичными веществами различного рода, в том числе и устойчивыми хлорорганическими пестицидами. Концентрация пестицидов в этих почвах иногда в десятки, а то и в сотни раз превышают предельно концентрации. Загрязненный грунт, в свою очередь, является непосредственным источником загрязнения прилегающих территорий и грунтовых вод устойчивыми токсическими органическими соединениями путем водной и воздушной миграции, а также в результате эрозионных процессов и переноса мигрирующими видами. Колесников С.И. Оценка устойчивости почв юга России к химическому загрязнению // Научный журнал КубГАУ - Scientific Journal of KubSAU. - 2013. - №91. - С. 399

Такие страны, как США, Германия, Япония, Великобритания начали решать вопрос ликвидации отходов и восстановления загрязненных почв еще в начале 80-х годов. Для очистки почв загрязненных территорий в мире используются самые разнообразные методы. Существуют физические, химические и биологические методы восстановления загрязненных стойкими пестицидами почв. Но для практического внедрения этих методов в Российской Федерации необходимо все еще разрабатывать научные эколого-экономические основы оценки мер по восстановлению почв в зависимости от степени их загрязнения.

В целом, уровень загрязнения почвы пестицидами завит от состава почвы, от природы самого токсичного вещества и погодных условий. Концентрация пестицидов уменьшается при влажной затяжной весне, снежной теплой зиме. Но в целом, для снижения и устранения негативных последствий применения пестицидов необходим контроль за их использованием и содержанием в почве.

3. Миграция пестицидов в почве как наибольшая угроза экологической безопасности

Химический способ занимает ведущее место в системе интегрированной защиты растений в сельском хозяйстве. Опасность пестицидов обусловлена их высокой биологической активностью, подвижностью в естественной среде (перемещение с воздушными потоками, природными водами, миграция по пищевым цепям, биологическим циклам) и способностью аккумулироваться и хранить токсичные свойства в течение длительного времени (например, остатки фосфорорганическими инсектицида тиофос было найдено в почве через 16 лет после применения Медведев В.Т., Новиков С.Г., Каралюнец А.В., Маслова Т.Н. Охрана труда и промышленная экология. - М.: Академия, 2012. - С. 286).

Учитывая мировую тенденцию к постоянному росту объемов и разнообразия производства и применения пестицидов повышаются требования к их экологичности. Несмотря на то, что благодаря процедуре испытаний и регистрации пестицидов и агрохимикатов, определенной на законодательном уровне, накоплен достаточно широкий спектр первичных данных, это не позволяет прогнозировать поведение химикатов в естественной среде. К тому же, экологическую проблему загрязнения окружающей среды пестицидами осложняет отсутствие должного внимания к местам хранения некондиционных пестицидов - просроченных или запрещенных для использования Стокгольмской конвенции ООН о стойких органических загрязнителях. Хотя на сегодняшний день с территории Российской Федерации продолжается вывоз некондиционных пестицидов с целью их дальнейшего обезвреживания зарубежом, финансируемое Министерством экологии и природных ресурсов Российской Федерации из Федерального фонда охраны окружающей природной среды Абдуажитова А.М. Адсорбция тяжелых металлов при моно - и полиэлементном загрязнении почв // международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2014. - №8-2. - С. 143, следует помнить, что участок земли, где долгое время хранили ядохимикаты, превращается во вторичный источник загрязнения окружающей среды. Это указывает на необходимость детального изучения таких ячеек с целью предотвращения дальнейшего распространения загрязнителей.

Процесс миграции пестицидов в почве, перемещение их в системах почвы - смежных системам, а также их остаточное количество является результатом сложного взаимодействия ряда факторов. Их можно разделить на четыре основные группы:

первая группа факторов определяется свойствами пестицидов;

вторая группа характеризуется свойствами почвы и агрономическим факторами;

третий включает в себя климатические условия;

четвертая - режимы попадания химических средств защиты растений (см. Рис.3). Причем, для одних веществ определяющими будут физические факторы, как, например, испарения, для других - химическая или биологическая деструкция (так, основной путь разложения амидосульфурона - микробиологический). Неделин Н.А., Чижевская М.В., Фомина Н.В. Биологическая диагностика почвы техногенно-загрязненного ландшафта // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. - 2013. - №9. - С. 278

Общим фактором, определяющим устойчивость почти всех без исключения пестицидов, является их способность адсорбироваться частичками почвы, потому что в адсорбированном состоянии они становятся малодоступными для микроорганизмов и слабо поддаются химическим превращениям.

почва пестицид экологическая безопасность

Рис. 3. Факторы, влияющие на процесс миграции пестицидов почве

Многочисленные исследования показывают прямую зависимость накопления токсичных веществ от содержания гумуса в почве из-за высокой сорбционной способности гуминовых веществ. Шаркова С.Ю. Изменение химических характеристик почвы под действием нефтезагрязнения // Известия ПГУ им.В.Г. Белинского. - 2011. - №25. - С. 612 Поэтому в плодородных структурированных почвах максимальная аккумуляция будет наблюдаться в верхнем пахотном слое, в то время как в почвах с низким содержанием гумуса концентрация загрязнителя мало отличаться по всему профилю, к тому же следует ожидать повышенный риск загрязнения грунтовых вод.

На рис.4 наглядно показана зависимость вертикального распределения остаточных концентраций ДДТ (пестицид, стойкий органический загрязнитель) и его метаболитов от содержания гумуса в профиле лугового почвы территории с умеренно-континентальным климатом, куда препарат ДДТ, еще до официального запрета, вносился в качестве средства защиты растений.

Рис. 4. Зависимость вертикального распределения ДДТ и его метаболитов от содержания гумуса в профиле лугового почвы

Присутствие этого опасного полютанта объясняется тем, что период его полураспада (как и период полураспада ряда других персистентных веществ, запрещенных к использованию Стокгольмской конвенции ООН о стойких органических загрязнителях), составляет 15-30 лет. Комарова Н.Г. Основы экологии и геоэкологии. - М.: Академия, 2012. - С. 225

Из рисунков видно, что загрязняющие вещества распределяюсь по всему профилю, но больше всего их сосредоточено в верхнем горизонте (35-40 см) и незначительно возвышается над галечным слоем. Последний факт можно объяснить водным режимом: когда промывной режим не всегда сквозной, то периодическое промывание до определенной глубины приводить к накоплению токсикантов.

Для того, чтобы прогнозировать поведение органических загрязняющих веществ, необходимо учитывать, что после попадания в почву, дальнейшую их судьбу будут определять следующие процессы: адсорбция, химическая и биологическая трансформация, диффузный и конвективный перенос.

Источником попадания пестицида в почву может быть его систематическое внесение в агроценоз для регулирования урожайности, или вымывания из мест, сильно загрязненных химикатами (территории складов пестицидов и удобрений, места аварийных разливов). В обоих случаях осадки выступают инициатором перемещения, зато эвапорация не будет иметь существенного влияния в случае загрязненных мест с высокими концентрациями пестицидов на сравнительно небольших участках, поэтому ею можно пренебречь.

В почве химикаты адсорбируются частичками почвы, но поскольку процесс адсорбции (как и другие процессы массообмена) обратный, то через некоторое время, под влиянием комплекса факторов (рис.2) пестициды снова освобождаются (происходит десорбция), что приводит к разложению токсикантов на менее токсичные метаболиты, а они частично переходят на следующий этап. Эти метаболиты, в свою очередь, частично выводятся в смежные системы, а частично переходит на следующий этап, где разлагаются до нетоксичных соединений. Метаболиты первого порядка, которые образуются на разных стадиях, будут иметь примерно одинаковый состав, но не обязательно одинаковое количество. Будем считать, что метаболиты второго порядка выводятся из системы, потому что являются нетоксичными и не оказывать негативного влияния на окружающую среду. По такой схеме будет происходить преобразования пестицида. Каменщикова В.Е. Влияние техногенного загрязнения на биофизические и биохимические свойства дерново-подзолистых почв таежно-лесной зоны // Вестник ПГУ. Биология. - 2012. - №2. - С. 48

В том случае, когда попадает столько пестицидов, сколько мажет быть детоксиковано почвой, то накопления препарата и его миграции, как правило, не происходит. Иначе, следует ожидать миграции и остаточного накопления. Поэтому, учитывая значительное количество воздействий, которым подвергаются токсиканты в естественных условиях, для эффективного прогнозирования их миграции необходимо обращаться не к простому физическому, а к математическому моделированию. Но существенным недостатком разработки моделей является то, что их создание значительно опережает тестирования, то есть отсутствуют достаточные и надежные данные проверки адекватности моделей.

Можно сказать, что наиболее точные результаты показывают полевые исследования. Они позволят получить данные с учетом целого комплекса факторов влияния. Для этого измеряются концентрации веществ в образцах почвы, взятых на разных глубинах и расстояниях, которые обеспечивают лучшую репрезентативность. Стоит принять во внимание, что применение полученных данных возможно исключительно для конкретных почвенных и климатических условий.

Изучение поведения загрязнителя в почве проводят также на имитационных моделях: в лабораторных условиях и в лизиметрах. Как правило, перенос результатов лабораторных экспериментов в реальных условиях имеют невысокую практическую ценность. Вместе с тем, лизиметрические исследования, имея ряд неточностей (отсутствие боковой миграции будут показывать повышенные концентрации загрязнителя, наличие пристеночного пространства ускорит водопроводимость) имитируют подвижность пестицидов, максимально приближенную к естественным условиям, а потому также позволяют анализировать точность математических моделей.

Грунт имеет большую поглощающую способность и характеризуется высокими буферными свойствами, поэтому малоустойчивые пестициды в небольших количествах, как правило, не влияют на ее биологическую активность и агрохимические свойства, чего, к сожалению, не скажешь о местах длительного хранения средств защиты растений. Здесь, при отсутствии надлежащего контроля за соблюдением безопасных условий хранения, наблюдается длительное загрязнение прилегающих к складам территорий. Накопление "безымянных" пестицидов в больших количествах в почве приводит к нарушению природных процессов. Так, может измениться набор микроорганизмов (аммонификаторив, целюлозорозкладаючих организмов и др.), и активность грунтовых ферментов (каталазы, инвертазы, протеазы, уреазы и др.). Поэтому ни одна из существующих моделей не может быть применена для прогноза поведения загрязнителей в местах, которые превратились на вторичные источники загрязнения окружающей среды.

Итак, на сегодняшний день остро стоит вопрос исследования поведения деструкции, накопления и миграции некондиционных пестицидов в почвах у складов их хранения даже после вывоза химикатов для дальнейшего уничтожения или утилизации. Это позволит принимать решения, нацеленные на предупреждение распространения ядохимикатов и их токсичных метаболитов, и на обеспечение экологически безопасных условий для живых организмов.

Учитывая актуальность обеспечения снижения экологической нагрузки на окружающую среду, проблема изучения миграции пестицидов в почве является чрезвычайно актуальной. Особое беспокойство вызывают места постоянного загрязнения, где пестициды накопились в больших количествах. Здесь меняется микрофлора, а потому процесс естественной деградации нарушается. Имеющиеся модели миграции могут быть применены только для агроценозов, поэтому стоит задача разработки действенной модели для прогнозирования перемещения пестицидов от источников постоянного загрязнения почвы.

Заключение

Современное ведение сельскохозяйственной практики неотъемлемо связано с использованием химических средств защиты растений. За последнее десятилетие видовой состав пестицидов резко увеличился, а объемы ежегодного использования опасных ядохимикатов в мировой практике в настоящее время достигает более 2 млн. т.

Одной из важнейших проблем современности является ухудшение экологического состояния окружающей среды в целом и почв в частности. Основным источником загрязнения почвы является внесение пестицидов. Известно, что средства химической защиты растений (пестициды) - вещества токсичные, однако их сознательно применяют для борьбы против возбудителей заболеваний, вредителей и сорняков. Большинство из них проявляет мутагенную, канцерогенную, тератогенную и аллергенную активность, поэтому вопрос их трансформации и биодеградации в агроэкосистемах является чрезвычайно актуальным.

Применение пестицидов является неотъемлемой составной частью современных технологий выращивания сельскохозяйственных культур, ведь потенциальные ежегодные убытки от вредных организмов, если не вести с ними борьбы, достаточно масштабные. Однако, защищая урожаи, следует думать и о последствиях. Особая нагрузка пестицидов проявляется при внедрении интенсивных технологий, которые зачастую не учитывают главные регламенты применения химических препаратов. Пестицидные нагрузки при выращивании культур в ряде случаев достигают значительных объемов, что непременно приводит к загрязнению окружающей среды и продукции растениеводства токсичными веществами. И, в числе загрязнителей природы на пестициды составляют лишь 20%, неграмотное их использование приводит к непредсказуемым последствиям.

Попадая в почву, пестициды меняются или разлагаются, в основном, в результате физико-химических и биохимических процессов, а также в результате микробной деструкции и поглощения высшими растениями. Но наиболее устойчивые и токсичные пестициды накапливаются в почве и опосредованно оказывают отрицательное воздействие на животный, растительный мир и на здоровье человека. Проблема массового загрязнения некондиционными пестицидами почв напрямую связана со снижением качества продукции растениеводства и ухудшением здоровья людей в Российской Федерации сегодня.

В настоящее время в Российской Федерации и мире являются перспективными исследования в области разработок новых, более эффективных методов ухода за сохранением почвенного покрова, борьбы с вредителями, рационального использования, сохранения и повышения ее плодородия, уменьшения антропогенного воздействия на почвы и уменьшение в нем пестицидов, агрохимикатов, сульфатов и тяжелых металлов.

Список использованной литературы

1. Абдуажитова А.М. Адсорбция тяжелых металлов при моно - и полиэлементном загрязнении почв // международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2014. - №8-2. - С.142-143.

2. Горелов А.А. Социальная экология. - М.: Флинта, 2012. - 608 с.

3. Ефремова С.Ю., Шарков Т.А., Лукьянец О.В. Экологический мониторинг загрязнения почв // Известия ПГУ им.В.Г. Белинского. - 2011. - №25. - С.568-571.

4. Каменщикова В.Е. Влияние техногенного загрязнения на биофизические и биохимические свойства дерново-подзолистых почв таежно-лесной зоны // Вестник ПГУ. Биология. - 2012. - №2. - С.45-50.

5. Киреева Н.А., Водопьянов В.В., Григориади А.С. Эффективность применения биопрепаратов для восстановления плодородия техногенно-загрязненных почв // Известия Самарского научного центра РАН. 2010. - №1-4. - С.1023-1026.

6. Колесников С.И. Оценка устойчивости почв юга россии к химическому загрязнению // Научный журнал КубГАУ - Scientific Journal of KubSAU. - 2013. - №91. - С.398-408.

7. Комарова Н.Г. Основы экологии и геоэкологии. - М.: Академия, 2012. - 272 с.

8. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2012. - 608 с.

9. Марфенин Н.Н. Экология. - М.: Академия, 2012. - 512 с.

10. Медведев В.Т., Новиков С.Г., Каралюнец А.В., Маслова Т.Н. Охрана труда и промышленная экология. - М.: Академия, 2012. - 416 с.

11. Неделин Н.А., Чижевская М.В., Фомина Н.В. Биологическая диагностика почвы техногенно-загрязненного ландшафта // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. - 2013. - №9. - С.278-279.

12. Хван Т.А., Шинкина М.В. Экология. Основы рационального природопользования. - М.: Юрайт, 2012. - 320 с.

13. Шаркова С.Ю. Изменение химических характеристик почвы под действием нефтезагрязнения // Известия ПГУ им.В.Г. Белинского. - 2011. - №25. - С.610-613.

Размещено на Allbest.ru