6. Практична робота.

ВИЗНАЧЕННЯ ФІТОТОКСИЧНОСТІ ПЕСТИЦИДІВ НА

РІЗНИХ ҐРУНТАХ

Мета роботи. Засвоїти методику оцінки токсичності пестициду для різних типів ґрунтів.

Теоретична частина

Пестициди - складні органічні речовини з біологічно- активними властивостями, у своій більшості є персистентними, тобто високостійкими в навколишньому середовищі. Вони здатні тривалий час зберігатися в екосистемах і чинити токсичну дію на живі організми.

Існує класифікація пестицидів на основі їх хімічного складу:

1. Хлорорганічні сполуки - це хлоровані вуглеводні в т.ч. ароматичні, напр., 4,4'-дихлордифенілтрихлоретан (ДДТ), банвел Д.

2. Карбамати - це похідні сечовини, пестициди першого покоління, напр., карбаріл.

3. Гетероциклічні - це похідні різноманітних оксигено-, нітрогено-, і тіогетероциклічних сполук, напр., оксозолідин (В,-29148), реліз, дропп, відповідно.

4. Фосфорорганічні - це змішані естери фосфорної кислоти чи її похідних: тіо- і дітіофосфорної кислот, напр., фосфамід, карбофос.

5. Похідні дієнового синтезу - це сполуки, які отримані в результаті реакції Дільса-Альдера, напр., ділор.

СІ

Н Н 'А , Н.С N0,

Н/ Н

N _

Н

Карбаріл Ділор Банвел Д Реліз

О 8^' - І \ он N ^С1

Щорічні втрати світового врожаю від шкідників переви­щують 30% . У боротьбі з втратами сільськогосподарської продукції хімічний метод є основним. Сучасні пестициди якісно відрізняють­ся від отрутохімікатів, які використовувались три-чотири десятиріччя тому. Головні вимоги до пестицидів — висока біологічна активність, яка знижує норми витрат у сотні разів; гранична селективність дії на організм шкідника; нетоксичність для людини і тварин; швидка деградація в грунті.

Небезпека пестицидного забруднення пов’язана з трьома факторами:

1. Біоакумуляція в тканинах різних організмів. Відомо, що загальний феномен біоакумуляції - це шлях крізь трофічні ланцюги; однак деякі види організмів мають особливу здатність до біоакумуляції. Напр., у рибі накопичуються пестициди, концентра­ція яких перевищує їх концентрацію у воді в 100 тисяч разів. Це

явище слід враховувати екологам при оцінці залишкового вмісту пестицидів у навколишньому середовищі.

2. Трансформація пестицидів (напр., гептахлор, альдрин) в організмах може утворювати ще більш токсичні продукти.

3. Здатність пестицидів мігрувати в ґрунті, екосистемі і біосфері взагалі (у формі аерозолів, пари, з водяними масами, в організмах тварин, які мігрують). Напр., перенесення пестицид- ного пилу з повітряними масами з Африки до Південної Америки відбувається за 4 — 5 днів. Про неймовірну здатність до міграції пестицидів говорить факт виявлення ДДТ і кельтану в жировій тканині антарктичних пінгвінів і тихоокеанських китів.

Важливу екологічну й екотоксилогічну роль відіграють висока токсичність, мутагенність і канцерогенність пестицидів. Небезпечні продукти розкладу і гідролізу пестицидів є також дуже стабільними. Навіть у низьких концентраціях пестициди і їх похідні можуть руйнувати імунну і кровотворну систему, викли­кати шкірні й онкологічні захворювання, аномалії вагітності і тератогенний ефект.

Дія пестицидів у ґрунті визначається стійкістю препарату до впливу хімічних, фізичних і біологічних факторів, ступенем адсорбції їх ґрунтово-вбирним комплексом, здатністю до міграції у вертикальному і горизонтальному напрямках, характером перетворень у залежності від молекулярної будови і їх кінетикою, а також властивостями метаболітів, що утворюються.

Щоб встановити тривалість збереження пестицидів у ґрунті, проводять модельні досліди, у яких визначають кількості препа­рату через різні проміжки часу. Стійкість препаратів вивчають у залежності від маси пестициду, особливостей ґрунту, кліматичних і агротехнічних умов.

Адсорбція, або поглинання пестицидів ґрунтом, залежить від природи ґрунтово-вбирного комплексу, кількості й особливостей мулистих часток у ґрунті й органічної речовини ґрунту. Адсорбція, виражена у відсотках стосовно внесеного пестициду, розрахо­вується за формулою:

_А= ^С-^-100, (3.9)

де С - концентрація внесеного до ґрунту пестициду; С_ЗАЛ - залишкова концентрація пестициду в досліді, встановлена після взаємодії його з ґрунтом.

Про закріплення пестицидів у ґрунті, доступність їх для цільових об’єктів, на які спрямована згубна дія, можна судити за їхньою токсичністю для біологічних об’єктів, використовуваних як тест-об’єкти. Дослідженню дії визначуваного пестициду піддають різні типи ґрунту; вплив різних пестицидів вивчається на одному ґрунті; за даними спостережень проводять аналіз дії пестициду на різноманітних тест-об’єктах, що живутьу ґрунті. Чим більш пригніченими є об’єкти, тим менше пестициду закріплюєть­ся в ґрунті, тим доступнішим є він для тест-об’єктів.

Важливим питанням поводження пестицидів у ґрунті є їх міграція. Вертикальну міграцію досліджують шляхом внесення пестициду на поверхню ґрунтової колонки, що промивають певною кількістю води, а потім пошарово в ґрунті колонки визначають вміст пестициду й одержують його розподіл за профілем ґрунту.

Швидкість поширення пестицидів у ґрунті, їх перетворення залежать від фізичних, хімічних і біологічних факторів. Для визначення характеру і ступеня метаболізму пестицидів у ґрунті визначають вміст не тільки діючої речовини, але і ймовірних метаболитів, враховують дію усіх факторів.

Детоксикація пестицидів - втрата токсичності — відбуваєть­ся в результате необмінної адсорбції усіх видів (фізичної, біо­логічної, хемосорбції) і деструкції молекули пестициду до нетоксичних метаболитів. Якщо кількість пестициду, що надійшов до ґрунту, дорівнює кількості детоксикованого пестициду, то ні про яку його міграцію не йдеться, не відбувається і його накопичування. У випадку, якщо надходження пестициду в ґрунті перевищує його детоксикацію, можливе його накопичення, і відбувається різно­манітна міграція пестициду й у ґрунті, і з ґрунтовою водою до водних об’єктів, до атмосферного повітря, до рослинної біомаси.

Чим більшою є міграція пестициду, тим меншою є його акумуляція в ґрунті.

Залежність кількості пестициду в ґрунті від детоксикації і міграції визначається наступним рівнянням:

с X^х Х>' X²’ (зло)

де С - кількість пестициду в ґрунті; загальна кількість

пестициду, внесеного в ґрунт; — сумарна кількість детокси­

кованого пестициду; ^2 - кількість пестициду, що мігрував із ґрунту.

У випадку, якщо Х^х=Х-^х> пестицид не мігрує, і його залишкові кількості не виявляються; якщо X^х-Х-У > 0 і Х^х~ ~^,У » ДЗК, то відбувається міграція пестициду і можливе

накопичення його в ґрунті-, при >01 Х/^Х_ХД ⁼ Д^К

міграція пестициду не являє небезпеки, де ДЗК - допустима залишкова концентрація пестициду в ґрунті.

Таким чином, залишкові кількості пестициду в ґрунті визначаються як результат складної взаємодії фізичних і хімічних властивостей пестициду, біохімічних властивостей ґрунту, кліматичних факторів, природи оброблюваних рослин.

Фітотоксичність (від грецьк. (рітоу — рослина і тоф%оу - отрута) - це здатність пестицидів чинити отруйну (токсичну) дію на рослину.

Фітотоксичність визначається різними ознаками, які виявляються на рослині, напр., зниження схожості, хлорози, пригніченні росту і розвитку коренів, стебел, плодів (гербіциди); опіки, особливо молодого листя (контактні фосфорорганічні або неорганічні гербіциди); опадіння листя, квіток (дефоліанти, дефлоранти, відповідно); опадіння зав’язей, порушення нормаль­ного плодоутворення, гіпертрофія плодів, плоди потворної форми, неправильна форма листя і порушення їхньої симетрії, незвична форма, недорозвинення пелюстків (гормональні гербіциди) і, як наслідок, зниження врожаю, погіршення його якості, наявність залишків пестицидів у сільськогосподарській продукції.

В основу практичної роботи покладено принцип визначення фітотоксичності (АХ) гербіциду банвела-Д, що базується на пригніченні росту коренів проростків ячменю в різних ґрунтах, розрахований у відсотках за формулою: X — 100- —-— % (3.11)

де X — зменшення середньої довжини кореня під впливом гербіциду, у відсотках; І - середня довжина кореня проростків ячменю, які виросли на ґрунті з гербіцидом; Ь - середня довжина кореня проростків ячменю на ґрунті без гербіциду.

Завдання. Розрахуйте фітотоксичність АХ і зменшення середньої довжини кореня (Х,%) на різних ґрунтах, користуючись даними дослідів з визначення фітотоксичності пестициду банвела-Д і формулою 3.11.

Тип ґрунту	Вміст гумусу. Сгум.	Довжина коренів		Фіто­ токсична дія		^ГЕРБІЦИДУ для забезпечення ефекту банвела-Д у дерново- підзолис­тому ґрунті	Залиш­ кова кон­ цент­ рація. С за.ъ. мг/кг	Адсорбція
		Без »гер­ бі­ циду	Бан- вел-Д С = 2 мг/кг	АХ	V о/ А , /о
Чорнозем	6,8	48	35				0.15
Торфовий	8.0	62	57				0,08
Дерново- підзолистий	1,5	41	12				0,7

Дайте відповіді на наступні запитання і заповніть таблицю:

• На якому з ґрунтів фітотоксичність банвела-Д є най­більшою? (Знайти АХ і для відповіді обвести овалом назву ґрунту в графі 1 таблиці.)

• Встановіть залежність фітотоксичності (Х% ) від вмісту гумусу в ґрунті і побудуйте графік залежності фітотоксичності (X) під концентрації гумусу (С_гум ) в різних ґрунтах, X = / (С_гум).

• Яку кількість банвела-Д необхідно вносити в чорнозем і горфовий ґрунт, щоб забезпечити ефект, який дорівнює дії 1 мг гербіциду, внесеного в 1 кг дерново-підзолистого ґрунту?

• Розрахувати адсорбцію А пестициду усіма видами ґрунтів, користуючись даними залишкових концентрацій С._;, _т і формулою

3.9.

Запитання до захисту практичної роботи

1. Як оцінюють поглинальну здатність ґрунту?

2. Як ви розумієте термін «фітотоксичність»? У чому виявляється її ефект на рослині?

3. Як класифікують пестициди за їх хімічним складом?

4. У чому виявляється небезпека впливу пестицидів на живі організми?

5. Якщо пестицид має високу міграційну здатність, що можна сказати про його ступінь адсорбції ґрунтом і небезпеку накопичен­ня?

6. Як установлюють вертикальну міграцію пестициду в ґрунті?

7. Дайте визначення детоксикації ґрунтів.

8. Як визначити кількість пестициду в ґрунті з урахуванням міграції і детоксикації?

9. Оцініть поглинальну здатність ґрунту в мг/кг і мас. %, якщо при внесенні на 100 г ґрунту 10 г 0,1% розчину пестициду, визначення залишкової кількості пестициду становило 0,015% .