ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
УДК 632.95; 574.5
ПЕСТИЦИДЫ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ КАК ФАКТОР ХИМИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ДЛЯ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ
© 2015 г. Ю. И. Скурлатов1 *, Н. И. Зайцева1, Е. В. Штамм2, И. С. Байкова2, Л. В. Семеняк3
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва 2Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук, Москва 3Всероссийский институт рыбного хозяйства и океанографии, Москва *Е-таИ: YSkurlatov@gmail.com Поступила в редакцию 31.10.2014
В качестве одной из реальных угроз химической безопасности России рассмотрено применение на территории страны пестицидов, эффективных в борьбе с вредителями растений и в то же время обладающих чрезвычайно высокой токсичностью в отношении водных организмов. На примере пестицида Каратошанс (концентрат эмульсии, 50 г/л лямбда-цигалотрина), включенного в "Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации", несмотря на отрицательное заключение государственной экологической экспертизы, показаны возможные последствия для водных экосистем при неконтролируемом попадании препарата в поверхностные водные объекты. Сделан вывод о необходимости законодательно запретить оборот на территории Российской Федерации высокотоксичных в отношении водных организмов пестицидов, аналитический контроль которых в водной среде на уровне ПДК практически неосуществим.
Ключевые слова: пестициды, лямбда-цигалотрин, стойкость, токсичность, водные организмы, ПДК, методы контроля.
Б01: 10.7868/80207401X15060096
На фоне продолжающегося ухудшения санитарно-эпидемиологической, ветеринарно-сани-тарной, фитосанитарной и экологической обстановки в Российской Федерации, а также упадка ее биотехнологической и химической промышленности появляются новые биологические и химические угрозы для национальной безопасности страны. В частности, в последние годы в Россию хлынул поток пестицидов — сотни наименований ежегодно, преимущественно китайского производства. В этом потоке, на фоне относительно безвредных средств защиты растений, встречаются препараты, представляющие реальную угрозу химической безопасности России. В этой связи необходим строгий контроль за ввозом и применением на территории Российской Федерации средств защиты растений, обладающих повышенной опасностью при нецелевом использовании, в том числе в террористических целях (в отношении водных биоресурсов).
Официально декларируется, что внедрение химических средств защиты растений в практику сельского хозяйства возможно лишь после их всестороннего токсикологического, экологического изучения и гигиенической регламентации, что
является основой предотвращения их неблагоприятного влияния на здоровье работников и населения, а также на экологическое и санитарное состояние окружающей среды. Процедура государственной регистрации пестицида выглядит следующим образом: в соответствии с Приказом № 357 от 10 июля 2007 г. "Об утверждении Порядка государственной регистрации пестицидов и аг-рохимикатов" уполномоченные Министерством сельского хозяйства РФ НИИ проводят регистрационные испытания, результаты которых вместе со сведениями о пестициде передаются на экспертизу в головные организации по проведению токсиколого-гигиенических и экологических испытаний. Далее комплект документации поступает на государственную экологическую экспертизу (ГЭЭ). При положительном заключении ГЭЭ Россельхознадзор принимает решение о регистрации пестицида и включении его в "Государственный каталог пестицидов и агрохимика-тов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации".
На практике ситуация иная. С одной стороны, проводимые исследования, особенно в части, касающейся воздействия пестицидов на водные
экосистемы, зачастую оставляют желать лучшего, а с другой — из-за ведомственной разобщенности и бесконтрольности в ряде случаев в Государственный каталог включаются и пестициды, не получившие положительного заключения ГЭЭ.
Ярким примером может служить инсектоака-рицид Каратошанс (50 г/л лямбда-цигалотрина), зарегистрированный на 10-летний срок до получения отрицательного заключения ГЭЭ. Препарат поставляется в виде концентрата эмульсии, используется для борьбы против вредителей в посевах пшеницы, ячменя, кукурузы, сои, гороха, сахарной свеклы, овощных культур (картофеля, томата, капусты), против вредителей фруктовых и ягодных культур (яблонь, вишнен, винограда, малины, смородины, крыжовника), против вредителей рапса, льна-долгунца, декоративных насаждений, лиственных и хвойных пород леса и лесозащитных полос, а также против вредителей запасов при обработке незагруженных складских помещений, оборудования зерноперерабатываю-щих предприятий и территорий зернохранилищ и зерноперерабатывающих предприятий.
Действующее вещество препарата — синтетический пиретроид второго поколения лямбда-ци-галотрин представляет собой смесь изомеров ци-галотрина: (8)-а-циано-3-феноксибензилового эфира ^)-(1Я)-^ис-3-(2-хлор-3,3,3-трифторпро-пенил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты — I и (Я)-а-циано-3-феноксибензилового эфира ^)-(18)-цмс-3-(2-хлор-3,3,3-трифторпро-пенил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты — II (в соотношении 1 : 1):
РУ'Р Н О ,С / \\
Б С=С СН,/С_О >С^
Cl
.с
: У< и и w
h ж h H
CH3
I
и CH3 Н
Cl,
f ;c=c у c~°\ .h
FV4 h ch3o x F f
^/u p
O
II
Свойства лямбда-цигалотрина представлены в работе [1]. Эмпирическая формула — С23Н19СШ3М03, молекулярная масса — 449.9 г/моль, агрегатное состояние — бесцветное кристаллическое вещество без запаха, давление паров при 20°С 1.5 • 10-9 Торр, растворимость в воде при 20°С 0.005 мг/дм3 (рН = 6.5), растворим в большинстве обычных органических растворителей,
коэффициент распределения н-октанол/вода lgKo/w = 6.9, температура плавления — 49.2°С, разлагается при нагревании выше 275°С с образованием токсических веществ. В водных растворах препарат устойчив при кислых значениях рН, в щелочной среде неустойчив.
Пестицид обладает контактным, кишечным и остаточным действием, а также отпугивающими вредителей свойствами, проявляет высокую эффективность в борьбе с вредителями листьев из отрядов Lepidoptera, Coleoptera, Hemoptera и др., включая тлей, жуков, гусениц, уничтожает или подавляет клещей, активен против мух, комаров, тараканов.
Норма расхода препарата — 0.1—0.2 л/га, расход рабочей жидкости — 200—400 л/га при одно- или двукратном наземном опрыскивании в период вегетации в условиях сельскохозяйственного производства и в личных подсобных хозяйствах.
Токсические свойства и поведение лямбда-ци-галотрина в почве и воде описаны в работе [2]. По классификации стойкости и подвижности пестицидов в почве лямбда-цигалотрин относится к среднестойким, потенциально неподвижным действующим веществам пестицидов. При внесении меченого 14С цигалотрина в почву, через 5 недель после обработки 28% внесенной радиоактивности было представлено собственно цигалотрином, 30% радиоактивности пришлось на долю СО2, около 3.5% — на долю 1Я8-^ис-^-2-хлоро-3,3,3-трифтор-проп-1-енил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты, остальное не удалось экстрагировать и идентифицировать.
Согласно расчетам, выполненным сотрудниками почвенного факультета МГУ им. М.В. Ломоносова по модели PEARL, в стандартных российских почвенно-климатических условиях вынос лямбда-цигалотрина за пределы 1 м слоя почв не прогнозируется. Расчеты в рамках комплекса моделей Swash [3] показали, что при норме применения препарата 20 г действующего вещества/га расчетная концентрация лямбда-цигалотрина в воде стандартного закрытого водоема (площадь — 1 га, глубина — 1м) прогнозируется на уровне 0.002 мкг/дм3 при средневзвешенной по времени концентрации в течение 100 дней — 0.0005 мкг/дм3.
Математическое моделирование служит важным инструментом сравнительного анализа для оценки экологической опасности и риска при разных сценариях внесения препаратов в почвы различного состава. Однако фактические значения концентраций действующего вещества в реальных водных объектах могут существенно отличаться от расчетных значений в сторону больших величин. Тем более что в определенных условиях (уклон местности, ливневые осадки, поверхностный смыв, половодье и пр.) поверхностных водных
Таблица 1. Острая и хроническая токсичность лямбда-цигалотрина для водных организмов
Тест-объект, вид токсичности, условия биотестирования Показатели, мг/дм3
Рыбы
Lepomis macrochirus, Cyprinus carpio, Gambusia, взрослые — острая токсичность (гибель 50% особей), статические условия LC50 (96 ч) = 0.00021
Cyprinodon variegates, ранние стадии развития — максимальная недействующая концентрация вещества, проточные условия NOEC (28 дней) = 0.00025
Зоопланктон
Daphnia magna — острая токсичность, статистические условия LC50 ( 48 ч) = 0.00036
Gammarus pulex:
взрослые — острая токсичность (50%-ный эффект) EC50 (96 ч) = 0.000016
личинки, наиболее чувствительные стадии — влияние на репродуктивность и скорость развития, полустатистические условия NOEC (21 день) = 0.000006
Водоросли
Selenastrum capricornutum — влияние на рост биомассы (50%-ный эффект), статистические условия EC50 (72 ч) > 0.3
объектов может достигать лямбда-цигалотрин, сорбированный частицами почвы.
В водной среде в условиях лабораторных опытов при рН = 5.2—7.0 лямбда-цигалотрин гидролитически устойчив, фотолитическое разложение протекает при значении времени полупревращения T50 = 20—25 дней — за счет расщепления эфирной связи с образованием 1RS-cis- или 1Я8-?гая,у-3-^Е-2-хлоро-3,3,3-трифторпропенил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновых кислот. В лабораторных условиях в системе вода/донный осадок разложение лямбда-цигалотрина при 20°C (pH = 7.2—7.8) характеризуется величинами T50 = 7—15 дней, T90 = 45—151 день.
Лямбда-цигалотрин относится к чрезвычайно токсичным действующим веществам пестицидов (1-й класс опасности) в отношении водных организмов (рыбы, зоопланктон) как по острой, так и по хронической токсичности. Данные по токсичности лямбда-цигалотрина для водных организмов [4] представлены в табл. 1. В отношении рыб клиниче
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.