Мониторинг пестицидов в окружающей среде и продукции

УДК 632.95.002:543

Л.Н. Андреева

МОНИТОРИНГ ПЕСТИЦИДОВ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ И ПРОДУКЦИИ

В статье обсуждены вопросы мониторинга токсичных остатков пестицидов в объектах окружающей среды и сельскохозяйственной продукции. Для проведения массового контроля пестицидов наиболее широко используются хроматографические методы анализа, отличающиеся высокой эффективностью, чувствительностью, точностью измерения.

Ключевые слова: пестициды, мониторинг, анализ, метаболиты.

L.N.Andreeva

MONITORING OF PESTICIDES IN ENVIRONMENT AND PRODUCTS

The article views the questions of monitoring toxic rests of pesticides in environment and agricultural products. Chromatographic analysis methods are used for carrying out mass control of pesticides and characterized by high efficiency, sensitivity, measurement accuracy.

Keywords: pesticides, monitoring, the analysis, metabolites.

Создание и широкое использование синтетических пестицидов дало огромный экономический эффект и привело к значительному росту мирового производства продовольствия и сырья для промышленности. Благодаря высокой производительности, простоте и доступности химический метод защиты растений стал основным в защите растений. Однако наряду с очевидным положительным эффектом со временем стали проявляться и отрицательные последствия широкого применения химических средств защиты растений (ХСЗР).

Среди общеэкологических проблем можно выделить глобальную миграцию пестицидов, в том числе по трофическим цепям, воздействие на человека непосредственно и через продукты питания, развитие резистентности у вредных организмов и ряд других. Воздействию пестицидов, прежде всего, подвергаются: почва сельскохозяйственных угодий, растительный покров, наземная и подземная биота, водные объекты, в том числе грунтовая вода. Пестициды накапливаются в отдельных объектах и средах и включаются в различные миграционные цепи. Это особенно характерно для устойчивых пестицидов, способных сохраняться в окружающей среде длительное время. При разложении пестицидов многих классов образуются стабильные метаболиты, которые также могут представлять опасность для окружающей среды и биоты. Так, в почвах сельскохозяйственных угодий, на которых ранее применяли ДДТ (дихлордифенилтрихлорметилметан) содержание его метаболитов в сумме, как правило, превышает содержание исходного вещества. Образование устойчивых метаболитов, а также существование в препаратах изомеров действующего вещества в виде примесей дополняют перечень эколого-токсикологических проблем, которые возникают в частности при использовании хлорорганических пестицидов.

Важным инструментом в предотвращении негативных последствий применения и глобальной миграции пестицидов является мониторинг их токсичных остатков в объектах окружающей среды, растениеводческой продукции, кормах и продуктах питания. Фоновый мониторинг включает систему наблюдений за общебиосферными явлениями, условиями и состоянием среды без учёта влияния локальных антропогенных воздействий.

Импактный или локальный мониторинг представляет собой систему наблюдений в регионе за последствиями поступления пестицидов или других загрязнителей из установленных источников. Непосредственный контроль за уровнями накопления остаточных количеств пестицидов и их метаболитов является частной задачей такого мониторинга [1]. В России эту задачу решают различные организации и ведомственные службы: санитарно-эпидемиологическая, Министерство природных ресурсов, Росгидромет, Минсельхоз и др. В перечень приоритетных соединений, под-

лежащих контролю, входят ДДТ, гамма-ГХЦГ (гексахлорциклогексан), гексахлорбензол, атразин, симазин и ряд других распространённых пестицидов.

В 2003 году сетевые подразделения Росгидромета провели обследование почв на площади 34,9 тыс. га в 14 субъектах РФ. Установлено, что пестицидами загрязнено 3,4 % от обследованной площади. Обнаружено загрязнение почв хлорорганическими инсектицидами ДДТ и ГХЦГ, гербицидами 2,4-Д (2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота) и рефлан.

Контроль за содержанием остаточных количеств пестицидов, проводимый в ведомственных службах Минсельхоза, осуществляется в целях:

оценки возможности применения общих рекомендаций по химической защите растений в конкретных почвенно-климатических условиях и их зональной корректировке по мере необходимости;

проверки соблюдения технологии и регламентов при применении ХСЗР, включая правила перевозки, хранения, приготовления и внесения препаратов, захоронения их остатков и тары из-под пестицидов, а также правил обеззараживания машин и орудий, занятых на работах по перевозке, приготовлению и внесению пестицидов;

установления фактических масштабов и уровней загрязнения почв остатками пестицидов, включая участки с возможным повышенным их содержанием (прилегающие к складам и местам захоронения пестицидов, бывшим взлетно-посадочным полосам сельскохозяйственной авиации и т. д.), и определения пригодности загрязнённых почв для последующего возделывания сельскохозяйственных культур;

определения потенциальной опасности вторичного загрязнения остатками пестицидов смежных с загрязненными почвами сред и природных объектов;

определения фактических уровней накопления остатков пестицидов в растениях и возможности реализации продукции растениеводства по назначению;

определения возможных потерь урожая сельскохозяйственных культур вследствие фитоток-сического последействия остатков гербицидов в севообороте.

Проведение ежегодного контроля позволяет выявить изменения и тенденции в уровнях и характере загрязнения пестицидами и другими загрязнителями природных объектов и сельскохозяйственной продукции.

В последние годы международным сообществом большое внимание уделяется проблемам, связанным с группой химических веществ, известных как «стойкие органические загрязнители» (СОЗ). Эти высокотоксичные соединения использовались (и в ряде стран продолжают использоваться) в качестве пестицидов или в промышленности, а также непреднамеренно вырабатываются в виде побочных продуктов горения и в ходе промышленных производств. В настоящее время выделяют 12 СОЗ, в отношении которых на международном уровне признаётся необходимость немедленного принятия мер в глобальном масштабе [3]. Применительно к устаревшим пестицидам, относящимся к СОЗ, а также утратившим свои физико-химические и (или) биологические свойства, стоит задача по их инвентаризации, идентификации и уничтожению. Такие работы во многих странах ведутся начиная с середины 1990 годов.

Места складирования и захоронения устаревших пестицидов, среди которых значительное место занимают хлорорганические инсектициды, являются характерными источниками потенциального и реального негативного воздействия на окружающую среду. Их необходимо рассматривать как объекты, подлежащие обязательному контролю при проведении как общего экологического мониторинга, так и целевого мониторинга, позволяющего оценивать воздействие пестицидов на окружающую среду.

При обследовании одного из могильников пестицидов в Ростовской области было установлено, что пестициды мигрируют за пределы непосредственного захоронения. При этом в зависимости от их растворимости возможна существенная миграция по профилю почвы и поступление

остатков препаратов в грунтовые воды [2]. Средние уровни содержания ДДТ и его метаболита в верхнем слое почвы этого могильника превышали допустимый уровень.

Определение содержания остаточных количеств пестицидов в природных объектах и сельскохозяйственной продукции является сложной аналитической задачей, которая усугубляется низкими уровнями содержания токсикантов и их взаимодействием с почвой. От состояния пестицида в почве в большой мере зависят его токсичность, поступление в растения, биологическое воздействие на вредные организмы и другие показатели поведения и активности. Оно влияет и на степень извлечения пестицида из почвы растворителями, т. е. на аналитически определяемое его количество. При активном связывании пестицида компонентами почвы истинное его количество, находящееся в почве, может быть существенно выше, чем определяемое физико-химическим методом. Для проведения массового контроля пестицидов в объектах окружающей среды, продуктах питания, кормах и биосубстратах наиболее широко используются хроматографические методы анализа. В гораздо меньшей степени для аналитического контроля различных объектов на содержание пестицидов используют спектрофотометрические, электрохимические и другие методы.

Широкое распространение в службах массового контроля получил метод газожидкостной хроматографии (ГЖХ). Повышение эффективности метода связано как с применением более совершенной аппаратуры, так и с внедрением современных приемов пробоподготовки.[3, 4]

Во многих ведомственных службах контроля фактически базовым являлся метод тонкослойной хроматографии (ТСХ), преимуществами которого являются простота техники работы, низкая стоимость и доступность оборудования. Метод ТСХ позволяет работать с пробами, имеющими минимальный уровень предварительной очистки, и определять анализируемые вещества, оставляя на старте хроматограммы мешающие компоненты или перемещая их с фронтом растворителя. Этот метод может использоваться и как вспомогательный для очистки экстрактов из анализируемых проб для проведения ГЖХ анализа.

Развитие метода ТСХ привело к появлению высокоэффективной тонкослойной хроматографии (ВЭТСХ). В основе её лежит использование современных хроматографических материалов, устройств точного нанесения проб на пластину, новых развивающих камер (в том числе под давлением) и инструментального детектирования количеств веществ. Использование современных методов детектирования делает ТСХ сопоставимой по разрешающей способности с высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ). Метод ВЭЖХ получил меньшее распространение и используется в основном для анализа нелетучих и термически неустойчивых соединений.

К недостаткам хроматографических методов относят необходимость тщательной очистки экстрактов, содержащих определяемый пестицид, длительность анализа, не всегда удовлетворяющую избирательность и чувствительность, дорогостоящее оборудование.

Биологический метод наиболее часто используется для идентификации остатков гербицидов в почве. В основу метода положена фитотоксичность действующего вещества.

В качестве тест-растений используют различные культуры. Для определения общей токсичности воды, например, используются методы биотестирования на водорослях, бактериях, организмах зоопланктона, рыбах.

В настоящее время продолжаются работы по совершенствованию методологии по мониторингу пестицидов, методов анализа их микроколичеств и внедрение разработок в практику.

Литература

1. Лунев М.И. Мониторинг пестицидов в окружающей среде. - Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева, 2005, т. ХЫХ, № 3, с. 64 - 70.

2. Лунев М.И. Вестник РУДН. Сер. «Экология и безопасность жизнедеятельности», 2002, № 6, с. 13 - 19.

3. Мониторинг пестицидов в объектах природной среды Российской Федерации. Ежегодник. 2003. СПб.: Гидрометеоиздат, 2004, с. 44.

4. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. Под ред. Л.К. Исаева. СПб.: Союз, 1998, 896 с.