Загрязнение гидросферы пестицидами

Пестицидами называют химические вещества, обладающие токсичными свойствами по отношению к тем или иным живым организмам - от бактерий и грибков до растений и вредных теплокровных животных. Свойства пестицидов значительно различаются между собой, поэтому и различна их потенциальная способность загрязнять окружающую среду. К таким свойствам пестицидов относятся испарение, растворение в воде и других растворителях, а также сопротивляемость разрушению. Последнее свойство особенно важно при определении степени воздействия пестицида на окружающую среду. Это свойство характеризует стойкость, которая равна времени, необходимому для того чтобы пестицид потерял не менее 95% своей активности при нормальных условиях и обычной интенсивности применения. Дезактивация пестицидов с помощью химических или биологических процессов может длиться в течении от 1-12 недель до 2 и более лет.
Производство и использование препаратов для уничтожения паразитов ставит под угрозу стабильность гидросферы. Стойкие пестициды обнаруживаются в самых различных местах окружающей нас среды, что указывает на существование закономерного движения этих соединений. Пестициды применяются путем распыления в воздухе для обработки листвы или непосредственным введением в почву, которая при этом является накопительным резервуаром. Отсюда пестициды проникают в воздух, воду либо разлагаются. По-видимому, вода является окончательным хранилищем стойких пестицидов.
Промышленное производство пестицидов - опасный источник загрязнения морских и континентальных вод вследствие сброса отходов синтеза этих веществ заводами, расположенными по берегам рек или на морских побережьях. Кроме того, сточные воды таких предприятий постоянно поступают в подземные и речные воды, разнося токсичные вещества на огромные расстояния.
В настоящее время нет достаточной информации, позволяющей количественно оценить попадание пестицидов в водную среду из различных источников. Однако может быть сделана общая оценка путей проникновения. Стойкие пестициды проникают в водную среду прямыми и косвенными путями. Прямой путь - внесение пестицидов непосредственно в водную среду для уничтожения вредителей, живущих там, а также вместе с промышленными отходами. Ряд органических пестицидов вводят в воду для ограничения количества насекомых, не промысловых рыб, водных растений. В большинстве случаев доза пестицидов тщательно контролируется. Однако самый тщательный контроль может оказаться недостаточным при массовом применении, как, например, при истреблении комаров.
Сельскохозяйственные и городские дренажные системы, по-видимому, представляют собой косвенные пути, по которым пестициды проникают в водную среду. В таких дренажных системах пестициды, растворенные в воде либо адсорбированные различными частицами, выносятся вместе со сливными водами.
Растворимость пестицидов в воде изменяется от незначительной до очень высокой; известно, что фосфорорганические производные растворимы лучше хлорпроизводных углеводородов, хорошо растворимы и гербициды. Наибольшую опасность представляет вынос растворимых пестицидов в тот период, когда они должны сорбироваться на частицах почвы, т.е. непосредственно после применения. Если пестициды достаточно сильно сорбированы на частицах почвы, то даже наиболее растворимые из них не выщелачиваются из почвы. Поэтому только при разрушении почвы в процессе эрозии может происходить загрязнение водной среды.
Долгое время вызывал удивление тот факт, что следы хлорорганических пестицидов были обнаружены в морских организмах, поскольку эти пестициды практически нерастворимы в воде и находятся там либо во взвешенном состоянии, либо адсорбируются органическим веществом. Оказалось, что их гомогенное распределение на поверхности морей является вторичным эффектом загрязнения последних нефтью. Благодаря высокой растворимости в углеводородах пестициды эмульгируют в них, что способствует их перераспределению и переносу морскими течениями в довольно отдаленные зоны.
Еще одним источником загрязнения вод является обработка инсектицидами огромных площадей, осуществляемая с воздуха. Подобное массированное распыление пестицидов предпринимается в рамках различных «кампаний» по уничтожению каких-либо вредителей. Такая обработка приводит к накоплению в поверхностных слоях почвы токсичных веществ, которые затем попадают в водоносные слои или выносятся в реки дождевой эрозией.
Кроме того, некоторая часть распыляемых активных веществ задерживается в атмосфере, т.к. в воздухе всегда находятся твердые взвеси и дымы, адсорбирующие пестициды. Такие частицы могут оставаться в воздухе в течение длительного периода времени. Захваченные стратосферными потоками, пестициды распространяются в глобальном масштабе, а затем выпадают с атмосферными осадками на поверхности суши и океанов, где морские течения завершают их распределение в гидросфере.
Загрязнение пестицидами оказывает сильное отрицательное воздействие на пресноводные и прибрежные морские биоценозы. Использование хлорорганических инсектицидов для уничтожения насекомых, переносчиков инфекций, оборачивается катастрофой для пресноводных беспозвоночных, а также для всей морской прибрежной фауны, в частности, для рыб.
Наиболее опасное последствие загрязнения вод пестицидами - вероятность концентрирования некоторых веществ в достаточно длинных пищевых цепях пресноводной или морской среды.
Так, например, планктон и мальки рыб могут селективно поглощать ДДТ и другие хлорпроизводные углеводородов; они в свою очередь служат пищей для более крупных организмов. Когда этот процесс повторится на нескольких уровнях в цепочке питания, в организмах, находящихся в конце этой цепочки, может оказаться очень высокая концентрация пестицидов.
Наиболее известный пример экологических потрясений, вызванных заражением вод хлорорганическими инсектицидами - катастрофа на озере Клир-Лейк в Калифорнии. С 1949 по 1957 гг. озеро было обработано пестицидами (соединениями типа ДДТ) с целью уничтожения комаров. Следует уточнить, что эти насекомые не представляют опасности, т.к. не кусают человека и не переносят инфекций. Единственное неудобство, которое они создают для прогуливающихся и купающихся людей, состоит в том, что они роятся вокруг них в несметном количестве, образуя настоящее облако. В ходе кампании по уничтожению насекомого вода озера была обработана сравнительно слабыми дозами пестицида (0.014 млн-1), однако после его распыления концентрация в планктоне составляла 5 млн-1, а в жировой прослойке и мышцах сомика до 221.0 млн-1. В результате чего колония птиц, населяющих это озеро и питающихся только этой рыбой, стала быстро уменьшаться: из 1000 гнездующихся пар после обработки препаратом осталось лишь 30, и те оказались почти стерильными. В тканях мертвых птиц содержалось до 25000 млн-1 препарата.
Так почему инсектициды, концентрация которых в воде была очень мала, аккумулируются в тканях суперхищников? Конечно, основной причиной является потребление его с пищей, но следует также учитывать и поглощение инсектицида вместе с загрязненной водой. В фитопланктон этот токсикант проникает только непосредственно из воды. Позвоночные также получают этот инсектицид в больших количествах прямо из воды. Поглощение яда происходит главным образом через слой слизи, выделяемой некоторыми покровными клетками рыб, и при жаберной циркуляции. Рыбы поглощают токсичные вещества в концентрации несколько меньше летальной и способны длительное время задерживать эти соединения в организме.
Например, для семги летальная концентрация токсафена составляет 1 млрд-1, но она может прожить 255 суток при концентрации токсафена 0.4 млрд-1 и в результате накапливает в своем жире 5 млн-1 токсиканта. Летальная концентрация эндрина для креветок составляет 0.6 млрд-1; после пребывания в течение двух месяцев в воде, содержащей 0.025 млрд-1 этого вещества, креветки накапливают в тканях 5 млрд-1 эндрина. Некоторые виды крабов могут в течение 4-х месяцев находиться в воде с концентрацией ДДТ 0.5 млрд-1, в то время как летальная концентрация равна 1 млрд-1.
Пестициды вызывают самые различные изменения в организмах рыб, включая снижение сопротивляемости болезням, уменьшение толщины жаберных мембран, низкое содержание крови, потеря теплового равновесия со средой, учащенное дыхание, ухудшение способности к воспроизводству потомства. В случае хищных птиц высокое содержание пестицидов в их тканях приводит к торможению деятельности жизненно важных ферментов, контролирующих обмен кальция в организме. В итоге скорлупа яиц оказывается слишком тонкой и слабой, поэтому такие яйца легко разбиваются, что в конечном счете приводит к уменьшению скорости воспроизводства.
Люди стоят в верху пищевой пирамиды и, следовательно, стойкие пестициды должны накапливаться и в них. Обобщенные данные указывают, что это предположение правильно. По предварительной оценке содержание ДДТ в тканях человека составляет 5.10-4 - 1.10-3%. Хотя пища является главным источником попадания пестицидов в организм, однако этому способствует также применение пестицидов в быту.
C учетом всего сказанного выше совершенно очевидно, к каким катастрофическим последствиям может привести нерациональное и экологически необоснованное применение пестицидов человеком, приводящее к ухудшению качества среды, опасности сверхбольшого накопления этих веществ как в среде, так и в живых организмах.