Дипломная работа: Пестициды их общая характеристика и классификация

Содержание

Введение……………………………………………………………………..…. 3

Основная часть
1 Обзор литературы…………….……………………………………...……. 5
1.1 Пестициды, их общая характеристика и классификация……. 5
1.2 Применение пестицидов……………………………………….. 8
1.3 Природные нетоксичные пестициды ……….............................. 10
1.4 Влияние пестицидов на окружающую среду ............................. 11
1.5 Влияние пестицидов на здоровье человека ……………..…….. 15
1.6 Остаточные количества пестицидов в продуктах питания ..… 17
1.7 Обеспечение экологической безопасности продукции
сельского хозяйства …………………………………………….. 18
1.8 Проблема пестицидов в Казахстане ………..………………….. 19

2 Объекты и методы исследований…………………………………...……. 24
2.1 Методы исследования пестицидов ……………………………. 24
2.2 Объекты исследования………………………………………….. 24
2.3 Отбор и подготовка проб к анализу для определения пестицидов………………………………………………………. 25
3 Результаты исследования и их обсуждение............................................... 26

Заключение………………………………………………………………........... 31
Список использованной источников……………………………………….… 32
Приложение А
Приложение Б
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Пестициды, их общая характеристика и классификация
Пестициды - вещества, предназначенные для борьбы с животными и растениями-вредителями с целью повышения урожайности и сохранения материальных ценностей, созданных человеком. В отличие от других поллютантов пестицидами умышленно обрабатывают окружающую среду для того, чтобы уничтожить некоторые виды животных организмов. Наиболее желательным свойством пестицидов, в этой связи, является избирательность их действия в отношении организмов-мишеней. Однако селективность действия подавляющего большинства пестицидов не является абсолютной.
Пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно вносится человеком в окружающую среду. Они поражают различные компоненты природных экосистем: уменьшает биологическую продуктивность фитоценозов, видовое разнообразие животного мира, снижает численность полезных насекомых и птиц, а в итоге представляют опасность и для самого человека .
Пестициды делят на группы в зависимости от того, какие организмы они поражают:
- Гербициды - для уничтожения сорной растительности;
- Альгициды – против водорослей;
- Дефолианты - для удаления листьев;
- Дефлоранты - для удаления цветков;
- Фунгициды - против паразитических грибов;
- Бактерициды – против бактерий;
- Инсектициды - против вредных насекомых;
- Акарициды - против клещей;
- Родентициды - для борьбы с грызунами;
- Авициды - против птиц;
- Десиканты – для высушивания растений на корню;
- Ихтиоциды – против рыб;
- Нематоциды- против круглых червей;
- Стимуляторы и ингибиторы роста растений;
- Антисептики;
- Репелленты – вещества, отпугивающие насекомые [1, 2, 3] .
Гербициды. По функции гербициды можно разделить на несколько групп. В одну из них входят вещества, применяемые для стерилизации почвы; они полностью предотвращают развитие на ней растений. К этой группе относятся хлористый натрий и бура. Гербициды второй группы уничтожают растения избирательно, не затрагивая нужные. Например, 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-Д) убивает двудольные сорняки и нежелательную древесно-кустарниковую растительность, но не вредит злакам. В третью группу входят вещества, уничтожающие все растения, но не стерилизующие почву, так что растения на этой почве могут потом расти. Так действует, например, керосин, по-видимому, первое вещество, примененное в качестве гербицида. Четвертая группа объединяет гербициды системного действия; нанесенные на побеги, они перемещаются по сосудистой системе растений вниз и губят их корни. Еще один способ классификации гербицидов основан на времени их применения, например, до посева, до появления всходов и т.д.
Фунгициды. Многие фунгициды – это неорганические вещества, содержащие серу, медь или ртуть. Сера была, вероятно, первым эффективным фунгицидом и широко применяется до сих пор, особенно для борьбы с мучнистой росой. Из органических соединений первым стали применять против грибов формальдегид. Сейчас наиболее распространены синтетические органические фунгициды, например дитиокарбаматы. Антибиотики типа стрептомицина тоже используют для борьбы с грибами, однако чаще – для защиты растений бактерий. Фунгицид системного действия перемещается по всему растению и действует подобно антибиотику, излечивая болезни, вызываемые грибами, или не давая им появиться. Фунгициды широко применяют для борьбы с плесенью. В хлеб, например, с этой целью добавляют пропионат натрия [4].
Как правило, пестициды – это яды, но не всегда; к ним относят также десиканты (иссушающие организм средства) и регуляторы роста. Большинство пестицидов – химические соединения, но тоже не всегда; для борьбы с сорняками и вредителями используются также вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы.
По химическому составу все пестициды делятся на хлорорганические и фосфорорганические.
Фосфорорганические инсектициды(ФОИ) представляют собой по большей части эфиры фосфорной и тиофосфорной кислот. В настоящее время это наиболее широко используемые пестициды. Они токсичнее хлорорганических инсектицидов, но менее стойки в окружающей среде и потому менее опасны с точки зрения экологии. Широкое исследование этих веществ началось в 1930х годах в лаборатории Герхарда Шрадера в Германии. Токсичность ФОС зависит от строения алкильных радикалов при атоме фосфора. Для млекопитающих и человека производные фосфорной кислоты значительно токсичнее, чем тиофосфорной. Для насекомых имеет место обратная зависимость. Первым широко используемым пестицидом из этой группы был тетроэтилпирофосфат (ТЭПФ) . Из-за высокой токсичности для млекопитающих он был позже заменен на другие соединения. Среди наиболее известных ФОИ: паратион, диазинон, хлорпирофос, карбофос, дисульфотион, малатион. Среди ФОС обнаружены не только эффективные пестициды, но и вещества, чрезвычайно токсичные для человека. Под руководством того же Шрадера на основе ФОС в 1940х годах были получены первые фосфорорганические боевые отравляющие вещества ( ФОВ), в частности, табун. Все ФОС- нейтротоксиканты, нарушающие проведение нервных импульсов в центральных и периферических холинэгических синапсах [5].
К хлорорганическим пестицидам относятся ДДТ, гексахлоран, гертахлор, алдрин, диоксин и другие. Самым известным хлорорганическим пестицидам является ДДТ. Швейцарский химик Пауль Мюллер, руководитель лаборатории фирмы Тейги" 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.
Хлорорганические пестициды отличаются не только высокой токсичностью, но и чрезвычайной биологической активностью и способностью накапливаться в различных звеньях пищевой цепи. Даже в ничтожных концентрациях пестициды подавляют иммунную систему организма, повышая таким образом его чувствительность к инфекционным заболеваниям. В более высоких концентрациях эти вещества оказывают мутагенное и канцерогенное действие на организм человека [6].
Также пестициды классифицируются по критериям вредности и по степени опасности. Основным критерием вредности пестицидов является их токсичность при введении в желудок лабораторным животным (ЛД50) и по этим показателям пестициды (ядохимикаты) делятся на:
1) особо токсичные, для которых ЛД50 составляет до 50 мг/кг;
2) высокотоксичные – 50-200 мг/кг;
3) средней токсичности – 200-1000мг/кг;
4) малотоксичные – более 1000 мг/кг;
Пестициды обладают различной кожно-резорбтивной токсичностью;
1) резко выраженной, когда появляется раздражение кожных покровов при нанесении на них до 500 мг/кг;
2) выраженной – при нанесении 500-2000 мг/кг;
3) слабо выраженной – при нанесении более 2000 мг/кг.
Опасность вещества классифицируется по степени летучести:
1) резко выраженная, когда насыщающая концентрация больше или равна токсической;
2) выраженная - насыщающая концентрация больше пороговой;
3)маловыраженная - насыщающая концентрация не оказывает порогового действия.
Пестициды обладают различной способностью к кумуляции в организме:
1) сверхкумуляция - коэффициент кумуляции в пределах 1;
2) выраженная кумуляция – коэффициент кумуляции от 1 до 3;
3) умеренная кумуляция – коэффициент кумуляции от 3 до 5;
4) слабовыраженная – коэффициент кумуляции более 5.
Пестициды характеризуются следующими периодами полураспада в объектах окружающей среды, в основном в почве:
1) очень стойкие имеют период полураспада 1-2 года;
2) стойкие – от 6 месяцев - до 1 года;
3) умеренно стойкие – от 1месяца до 6;
4) малостойкие - до 1 месяца.
Пестициды классифицируются по степени опасности на классы:
 класс 1 «А» – чрезвычайно опасные;
 класс 1«Б» – высоко опасные;
 класс 2 – умеренно опасные;
 класс 3 – мало опасные;
 класс 4 – продукты, не представляющие острой опасности при обычном использовании[7] .

1.2 Применение пестицидов
Обыкновенно считается, что в мире сменилось за последнее столетие (эпоху наиболее массового их применения) три поколения пестицидов. Первое из них зародилось почти одновременно с первой мировой войной и по любым нынешним меркам может вызывать только чистый ужас, поскольку составляли его в значительной степени обычные яды, токсичные для человека и позвоночных едва ли не в большей степени, нежели для тех “вредителей”, против которых они использовались — соединения мышьяка и ртутьорганические соединения, применявшиеся к тому же в чудовищных концентрациях.
Рождению и внедрению второго поколения средств для войны с природой вновь способствовала война между людьми — Вторая мировая. В военное время средства контроля над насекомыми особенно необходимы, так как из-за общей необустроенности и массовых передвижений людских масс обильно разводятся паразиты — вши, блохи, клопы, способствующие возникновению эпидемий. Поэтому по всему миру были с энтузиазмом приняты вновь созданные или впервые примененные для борьбы с насекомыми хлорорганические пестициды — в том числе такие ныне печально известные, как ДДТ и гексахлоран, он же 1,2,3,4,5,6-гексахлорциклогексан (ГХЦГ). Инсектицидом, собственно, является гамма-изомер ГХЦГ — линдан. Тогда же появились и несколько менее известные хлорорганические пестициды, ряд которых — альдрин, дильдрин, гептахлор, хлордан, токсафен, мирекс — вошли впоследствии в “грязную дюжину” наиболее опасных загрязнителей окружающей среды, безусловно осуждаемых ныне международным сообществом. Немаловажный факт: из “грязной дюжины” девять веществ — три четверти — составляют именно пестициды, некогда с восторгом принятые в качестве “чудесного избавления” от проблем. К хлорорганическим соединениям также относятся несколько получивших широкое распространение гербицидов, в том числе применяющийся до сих пор 2-4-Д[8].
Другой класс соединений, к которому относятся многие пестициды второго поколения, — фосфорорганические соединения, в том числе эфиры тиофосфорной кислоты. Среди соединений этого класса — инсектициды октаметил, тиофос, меркаптофос. И далеко не случайно к ним же относятся вещества, производившиеся в качестве боевых отравляющих веществ при подготовке к химической войне — хорошо известные зарин и зоман. Разница в отравляющих свойствах химического оружия и пестицидов так невелика, что в ряде случаев военные обращали внимание на запасы пестицидов в качестве стратегического резерва с возможным боевым применением, а производство пестицидов нередко становилось основой для производства боевых ОВ, как и наоборот. К этому же поколению пестицидов относятся карбаматные гербициды и инсектициды, производные мочевины гербицидного действия, различные синтетические фунгициды, бактерициды, зооциды, нематоциды.
Уже в 1950-е годы обнаружились отрицательные последствия применения пестицидов второго поколения. Это стало толчком к появлению третьего поколения, состоящего в основном из синтетических пиретроидов и гормональных препаратов. Основные их отличительные особенности — способность к более быстрому разрушению в окружающей среде, но при этом более высокая ядовитость, позволяющая уменьшить нормы расхода. Благодаря этому уменьшается содержание остатков пестицидов в сельскохозяйственных продуктах, но зато повышается вероятность несчастных случаев при их применении.
Среди пестицидов третьего поколения — сумицидин, амбуш, цимбуш и децис.
Как мы видим, смена пестицидных поколений представляет собой мрачный и нелепый процесс: стоит людям разочароваться в одном классе веществ, поняв, насколько они вредны, как тут же на смену ему приходит другой, про который почему-то заранее уверены, что уж с этим-то все будет в порядке. Пестициды вводились в употребление с такой скоростью, что к моменту запрещения многих опасных пестицидов для них так еще и не было выработано никаких гигиенических норм.
Разработка новых пестицидов продолжается с большой активностью, но становится все труднее и труднее, так как требования к ним на мировом рынке и в отдельных странах ужесточаются. Чтобы выделить один перспективный пестицид,приходится перебрать десятки тысяч веществ[8, 9].

1.3 Природные нетоксичные пестициды
Важное направление современного сельского хозяйства - замена химических пестицидов на природные. В некоторых регионах мира природные нетоксичные пестициды применяются издавна.
В США, например, патент на применение в качестве средства защиты в сельском хозяйстве так называемой "диатомовой земли" - измельченных скелетов микроскопических водорослей диатомей - был зарегистрирован более 150 лет назад. Действие таких составов, по-видимому, в основном механическое: мельчайшие частицы забивают трахеи насекомых. Этот же принцип используют, наверное, и птицы, "купающиеся" в мелкой пыли для избавления от кожных и перьевых паразитов. Исследованиями Министерства сельского хозяйства США в 1970-е гг. было показано, что добавление 0,5-3,0 кг такого порошка на 1 т зерна предохраняет его от поражения насекомыми (в мире от 20 до 30% собранного зерна теряется при хранении).
На основе кремниевой пудры сейчас зарегистрировано немало средств борьбы с домашними насекомыми. Кроме "диатомовой земли" все шире используются неорганические пестициды типа силиконовых аэрогелей ("драйуан", "драйдай") и борной кислоты. Число таких примеров увеличивается с каждым годом. Обнаружено, что опрыскивание составом, полученным из панцирей ракообразных (раков, крабов, лобстеров, креветок) и кутикулы насекомых, позволяет сохранять фрукты свежими в течение 9 месяцев. Тысячи тонн таких панцирей выбрасываются в море, загрязняя его. На первых этапах разработки препарата получили хитозан - на основе растворения хитина в кислоте, потом нашли карбоксиметилхитозан, растворимый в воде [10, 11].
Доказан факт инсектицидной активности ряда широко распространенных и сравнительно безопасных веществ. Показано, что эти вещества, внесенные в измельченном виде в почву, способствуют усилению деятельности микроорганизмов, которые в свою очередь поражают виды насекомых, размножающихся в массовом количестве, а также нематод. Этим открыты широкие возможности разработки "природных пестицидов", основанных на естественных продуктах, таких, как панцири крабов и других ракообразных и створки моллюсков.
Своеобразным направлением биозащиты может считаться использование пестицидных препаратов, основанных на природных, чаще всего растительных, ингредиентах. Известно, например, что высушенные или измельченные листья картофеля, помещенные с клубнями в хранилища, уменьшают потери картофеля при хранении до 40%.
Существует немало инсектицидных препаратов, основанных на растительных ингредиентах. С колорадским жуком, многими вирусами,в том числе вирусом табачной мозаики, эффективно борются посредством опрыскивания растений настоем зеленого перца, иногда смешиваемого с чесноком, табаком или их корнями .
Настои дерриса в сочетании с разными другими растениями успешно применяются для защиты рисовых полей в Латинской Америке и Индонезии.
Одним из самых широко распространенных природных пестицидов в Юго-Восточной Азии, Африке (Сахара), на Фиджи, на Маврикии и в некоторых странах Центральной Америки являются плоды дерева ним, применяемые в виде пудры или растворов против тлей, гусениц, бабочек, клещей, травоядных насекомых, в том числе против всех кузнечиков и саранчи, жесткокрылых и других массовых "вредителей". В виде пудры, действующей как контактный яд, широко используется ромашка пиретрум в Центральной Америке и Бразилии также используются молодые ветви дерева квассия, а в Индии его близкого родственника - Picraama excelsa. Широко известно инсектицидное действие табака. На Филиппинах для борьбы с почвенными "вредителями" закапывают в почву листья хренового дерева. Пудра из листьев папайи предохраняет кофе от ржавчины и грибковых заболеваний. Немало растительных препаратов используются для сохранения зерна и бобов.
К середине 1970-х гг. в мире было известно в общей сложности около 2000 видов растений с выраженной инсектицидной активностью. Для нашей флоры известны многие десятки растений с инсектицидной активностью - настоев, порошков из луков, чеснока, живокости, софоры, ежовника, молочая, хрена, горчицы, петрушки, багульника, белены, дурмана, маков и многих других.
Напомним, что издавна в некоторых регионах мира используются естественные бактериальные препараты: собираются трупы погибших от заболеваний насекомых, размалываются и распыляются по полю для заражения живых «вредителей». Особенно эффективна эта техника при защите овощных культур [3, 12].....