АГРОХИМИЯ, 2007, № 2, с. 58-65
УДК 632.95:631.42
МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ ПЕСТИЦИДАМИ: ВЛИЯНИЕ ВЫСУШИВАНИЯ ПРОБ ПОЧВЫ НА ОБНАРУЖЕНИЕ ПЕСТИЦИДОВ
© 2007 г. Ж. Н. Трублаевич, Н. Н. Лукьянова, Э. И. Бабкина
Институт экспериментальной метеорологии "Тайфун" Росгидромета 249038 Обнинск Калужской обл., просп. Ленина, 82, Россия E-mail: post@typhoon.obninsk.org. Поступила в редакцию 06.06.2006 г.
Проведено сравнительное исследование влияния высушивания проб почвы на обнаружение остаточных количеств пестицидов (галоидорганических, триазиновых, 2,4-Д и производного пиридази-на) в пробах почвы в воздушно-сухом состоянии и с полевой влажностью. После высушивания проб определяемые остаточные количества пестицидов уменьшались или увеличивались или оставались без изменения по сравнению с их содержанием в пробах с полевой влажностью. Для учета влияния высушивания проб почвы на обнаружение пестицидов предложен коэффициент пересчета или поправочный коэффициент.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в РФ для обработки сельскохозяйственных угодий ежегодно применяется до 200 действующих веществ, на основе которых выпускается около 500 препаратов пестицидов различных наименований [1]. В наиболее широких масштабах применяют гербициды на основе 2,4-Д и ее эфиров (дезормон, луварам, фенфиз, смеси амилон, диален, лонтрим и др.), а также соединения других классов. Запрещенные (п,п'-ДДТ, ГХЦГ), неиспользованные, с истекшим сроком хранения пестициды в виде неликвидов хранятся на складах бывшей Сельхозхимии или захоронены на полигонах [2], являясь в ряде случаев источником загрязнения окружающих объектов (почвы, водоемов, подземных вод).
Для осуществления контроля загрязнения почв сетевыми подразделениями УГМС Росгидромета с 1978 г. проводится мониторинг загрязнения почв Российской федерации остаточными количествами (ОК) пестицидов [3]. При этом в каждом сетевом подразделении ежегодно на площади сельскохозяйственных угодий размером до 5000 га за сезон (весна-осень) отбирают до 500 почвенных проб [4], анализ которых производят в течение 1-3 мес. с момента отбора. Условия хранения проб в течение данного времени должны обеспечить к моменту их анализа уровень содержания ОК пестицидов, имевший место к моменту отбора проб. Для выполнения данного требования пробы должны храниться в состоянии полевой влажности (ПВ); при этом, для замедления протекания микробиологических, гидролитических, окислительных и других процессов [5, 6] температура хранения должна составлять -18-20°С, что практически неосуществимо (увеличение себе-
стоимости производимых работ, усложнение и удорожание транспортировки от места отбора проб до лаборатории и т.п.).
Альтернативным способом стабилизации упомянутых процессов при хранении проб является их высушивание до воздушно-сухого состояния, при котором осуществляют хранение и анализ проб. Однако при высушивании в почве возможно протекание процессов, приводящих к изменению содержания в ней пестицидов по сравнению с таковым в момент отбора проб. Для установления вероятности этих изменений было проведено данное исследование.
Целью работы являлась сравнительная оценка величины массовой доли пестицидов в пробах, одну часть каждой из которых анализировали при ПВ, другую часть - после ее высушивания для выработки подхода, позволяющего интерпретировать данные, получаемые при анализе воздушно-сухих проб, и использовать их для получения достоверных результатов при проведении мониторинга загрязнения почв пестицидами.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Данные исследования проводили в сетевых лабораториях УГМС на территории Верхнего и Среднего Поволжья, Иркутской, Курганской и Омской обл., а также на территории республики Молдова (до распада СССР).
Для исследования были выбраны галоидорга-нические пестициды (инсектициды: п,п'-ДДТ, его метаболит п,п'-ДДЭ, а-, в- и у-изомеры ГХЦГ), гербициды: 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-Д), трихлорацетат натрия (ТхАн), сим-триа-зиновые (атразин, прометрин, симазин) и пирамин.
Таблица 1. Определяемая величина массовой доли пестицидов в высушенных пробах черноземных и нечерноземных почв при различной первоначальной величине полевой влажности, %
Полевая влажность, % «,«'-ДДТ п,п'-ДДЭ а-ГХЦГ у- + Р-ГХЦГ
0.6-10.0 101 ± 12 90 ± 27 94 ± 7 89 ± 22
11.0-20.0 103 ± 5.4 96 ± 8 98 ± 1 103 ± 14
21.0-39.0 94 ± 6.7 93 ± 11 102 ± 27 100 ± 16
Обследовано несколько типов почв: чернозем выщелоченный среднесуглинистый (Курганская обл.), чернозем карбонатный тяжелосуглинистый (Республика Молдова), чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый (Омская обл.), чернозем типичный тяжелосуглинистый (Среднее Поволжье); нечерноземные почвы: светло-серая лесная сред-несуглинистая (Верхнее Поволжье), дерново-карбонатная среднесуглинистая, лугово-болотная тяжелосуглинистая и серая лесная оподзоленная тяжелосуглинистая (Иркутская обл.).
Анализируемые пробы делили на 2 части. Из одной части отбирали навески массой по 20 г и определяли массовую долю пестицидов при ПВ; другую часть пробы высушивали до воздушно-сухого состояния, растирали, просеивали через сито с ячейками 0.5 мм, отбирали навески массой по 20 г и после их увлажнения проводили определение пестицидов, выражая в обоих случаях результаты по отношению к почве, высушенной при 105°С. Величина массовой доли пестицида, определенная в воздушно-сухой почве, отнесенная к таковой в пробе почвы при ПВ и выраженная в %, являлась величиной, характеризующей изменение содержания пестицида в пробе почвы после ее высушивания. При обработке данных относительную вероятную погрешность их определения устанавливали с использованием %-ной точки ^распределения при Р = 0.95.
Содержание ОК пестицидов в каждой пробе определяли в 3 повторностях с использованием газожидкостной хроматографии (ГЖХ) по методикам, разработанным авторами и внедренным в производство сетевых лабораторий УГМС в виде руководящих документов федерального уровня [7]. Погрешность определения в почве исследуемых пестицидов составляла от ±30 до ±57%.
Полевую влажность (А, %) определяли путем высушивания навесок массой по 20 г при 105°С и вычисляли по формуле
А =
ППв - П
ВС
П
х 100,
(1)
вС
где ППВ - навеска почвы с ПВ, г; ПВС - навеска почвы после высушивания, г.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Относительная величина извлечения пестицидов из почвенных проб после их высушивания не зависела от первоначальной величины ПВ: массовые доли пестицидов, извлекаемых из проб с разной первоначальной величиной ПВ, различались не более, чем на 10% (табл. 1).
В большинстве высушенных проб, содержащих хлорорганические инсектициды (ХОИ), отмечено изменение определяемой величины массовой доли пестицидов по сравнению с влажными пробами. Только в 14% проб она осталась без изменений. В 30% проб массовая доля пестицидов была выше, чем во влажных пробах, в 56% проб -ниже (табл. 2, 3). При величине массовой доли пестицидов 0.010-0.091 и 0.131-0.500 мг/кг это снижение наблюдали соответственно в 72 и 78% проб.
Наряду с уменьшением определяемой массовой доли пестицидов отмечено и ее увеличение -после высушивания в пробах обнаруживалось от 102% (и,и'-ДДЭ в черноземных почвах), до 166% (у- + Р-ГХЦГ в серой лесной почве) от первоначального содержания пестицидов.
Если уменьшение массовой доли пестицидов могло быть результатом естественных потерь за счет испарения и окисления, то ее увеличение могло быть связано с происходящими при высушивании и хранении проб процессами высвобождения пестицидов из прочносвязанного состояния. Наблюдаемое в наших исследованиях обнаружение ОК ХОИ в высушенных пробах при отсутствии их во влажных пробах (и,и'-ДДЭ и у- + + в-ГХЦГ в серой лесной почве и а-ГХЦГ в черноземах) также могло быть связано с данными процессами.
Большая часть всех проб (63%) с увеличением ОК ХОИ принадлежала пробам, содержащим минимальную определяемую величину массовой доли пестицидов - 0.001-0.008 мг/кг (табл. 3.); после высушивания в этих пробах обнаружено в среднем 132% ХОИ. При таких низких величинах массовой доли наиболее велики погрешность определения и влияние артефактов, с чем могло быть связано увеличение измеренных ОК пестицидов. Учитывая, что увеличение массовой доли пестицидов отмечено и для диапазонов 0.010-0.091 и 0.131-0.500 мг/кг (после высушивания обнаружено соответственно 115 и 117% ХОИ), оно, вероят-
Таблица 2. Изменение величины определяемой массовой доли хлорорганических инсектицидов при высушивании проб черноземных и нечерноземных почв
Тип почвы Массовая доля во влажной пробе, мг/кг Количество проб, шт. Обнаружено после высушивания, % Тип почвы Массовая доля во влажной пробе, мг/кг Количество проб, шт. Обнаружено после высушивания, %
«Л'-ДДТ п,п'-ДДЭ
Черноземы 0.008 3 88 ± 14 Черноземы 0. 0 8 3 8 94 ± 15
0.03 9 4 85 ± 44 0. 3 5 2 5 80 ± 9
0.04 1 4 110 ± 6 0. 2 1 3 1 102± 15*
0. 4 8 4 4 89 ± 17
0.2 1 9 2 124 ± 19
Серая лесная 0. 0 0 8 2 87 ± 23 Серая лесная 0. 0 0 5 6 84 ± 27
0.005 2 100 ± 0 0. 0 0 3 5 100 ± 0
0. 0 0 6 5 120 ± 7 0. 0 0 4 2 134 ± 22
0. 0 3 3 18 87 ± 6 0. 0 2 1 3 86 ± 54
0. 0 2 2 4 100 ± 0 0. 0 1 6 5 114 ± 12
0. 0 3 2 7 111 ± 10 0. 0 0 4 3 0 1 0 0.004 мг/кг
Лугово-болотная 0. 0 2 6 4 97 ± 12 Лугово-болотная 0. 0 2 2 4 95 ± 4
Дерново-карбонатная 0. 0 1 1 3 97 ± 12 Дерново-карбонатная 0. 0 0 3 2 100 ± 0
Таблица 2. Окончание
Тип почвы Массовая доля во влажной пробе, мг/кг Количество проб, шт. Обнаружено после высушивания, % Тип почвы Массовая доля во влажной пробе, мг/кг Количество проб, шт. Обнаружено после высушивания, %
а-ГХЦГ у-ГХЦГ
Черноземы 0.005 3 88 ± 17 Черноземы 0. 0 0 6 4 88 ± 7
0.003 8 113 ± 4 0. 0 0 4 5 100 ± 0
0. 1 3 7 2 80 ± 23 0. 0 0 6 2 107 ± 38
0 1 0.007 мг/кг 0. 0 4 5 4 90 ± 21
0 3 0.007 мг/кг
Серая лесная 0. 0 0 5 8 77 ± 7 Серая лесная 0. 0 7 0 4 97 ± 2
0.004 7 100 ± 0 0. 0 0 4 4 106 ± 19
0. 0 0 3 6 148 ± 18 у- ± Р-ГХЦГ
0. 0 3 4 8 88 ± 10 Серая лесная 0. 0 0 4 6 74 ± 11
0. 0 2 1 4 106 ± 5 0. 0 0 6 4 100 ± 0
0. 0 0 3 1 0 0. 0 0 3 11 0. 0 1 7 3 0. 0 1 6 2 0. 0 3 1 2 0 1 166 ± 9 76 ± 18 100 ± 0 144 ± 65 0.001 мг/кг
Лугово-бол
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.