Поведение пестицидов в почве

Пестициды вносят в почву для уничтожения почвообитающих вредителей, нематод, сорняков, возбудителей бактериальных и грибных заболеваний. Попадают они в почву и после обработки надземных органов растений: смываются выпадающими осадками, сносятся ветром.

Пестициды могут поступать в почву в виде их остатков, содержащихся в листьях, корнях и т. д. В почве в зависимости от условий они могут оставаться в неизмененном состоянии и сохранять свою токсичность в течение более или менее продолжительного времени.

Свойство пестицидов противостоять разлагающему действию физических, химических и биологических (биохимических и мик­робиологических) процессов характеризует их стойкость (персистентность).

Продолжительность сохранения пестицидов в почве зависит от их химических и физических свойств, дозы, формы препарата (порошок, жидкость и т. д.), типа почвы, ее влажности, температуры и физических свойств, состава почвенной микрофлоры, видового состава произрастающих растений, особенностей обработки почвы.

По скорости разложения в почве пестициды делятся на группы.

Необходимо отметить, что во многих случаях тип почвы, особенно ее микрофлоры, определяет в основном продолжительность разложения большинства пестицидов. Вещества, внесенные в почву в виде гранул, сохраняются в ней более продолжительное время, чем порошковидные или жидкие.

Передвижение пестицидов в почве. Пестициды и их метаболиты находятся в почве в лабильном состоянии со всеми тремя ее фазами и в связи с этим могут передвигаться по почвенному профилю в горизонтальном и вертикальном направлениях. Этот процесс происходит под действием молекулярной диффузии с капиллярной влагой, нисходящего тока гравитационной воды, корневой системы растений и в результате перемещения при обработке почвы. На более значительные расстояния пестициды передвигаются с током воды, возникающим после дождя или орошения. Скорость и глубина вертикального перемещения зависят от растворимости в воде препарата, особенностей его адсорбции и десорбции, летучести, а также от интенсивности испарения почвенной влаги.

При продолжительном дожде или орошении слабоадсорбируемые гидрофильные вещества движутся вниз по профилю почвы вместе с водой. С наступлением сухой погоды при повышенном испарении раствор пестицида по капиллярам поднимается к поверхности почвы. Когда испарение и вымывание уравновешиваются, хорошо растворимые в воде пестициды движутся вниз, а плохо растворимые задерживаются в верхнем слое почвы. Если концентрация веществ в почвенном растворе снижается из-за разложения, вымывания или испарения, то часть их, адсорбированных почвенными коллоидами, вследствие десорбции может вновь поступать в почвенный раствор.

Разложение пестицидов в почве. Пестициды видоизменяются или полностью разлагаются в почве в результате физико-химических процессов, микробиологического разложения, поглощения высшими растениями и почвенной фауной. Детоксикация многих пестицидов происходит вследствие адсорбции перегноем и другими коллоидами или образования стойких комплексов. Удаляются препараты из почвы в результате улетучивания, испарения с водяными парами, передвижения за пределы корнеобитаемого слоя, вымывания дождевыми, талыми, оросительными, грунтовыми и почвенными водами.

Роль физических факторов в инактивации пестицидов в почве. Пестициды, вносимые в почву, снижают активность благодаря адсорбции их почвенными коллоидами. Степень адсорбции большинства препаратов во многом зависит от содержания гумуса в почве. Установлена зависимость адсорбции некоторых пестицидов от рН. Важное значение для степени адсорбции пестицидов имеют механический состав, содержание глинистой и илистой фракций и особенно природа и происхождение глинистых минералов, которые различаются величиной поверхности частиц и строением кристаллической решетки. Степень адсорбции пестицидов почвой во многом зависит от ее влажности. Чем больше воды поглощают коллоиды, тем меньше остается свободных мест для сорбции препаратов. Характер адсорбции зависит от химической структуры пестицида, его основности, от свойств его функциональных групп образовывать водородные и дипольные связи. Адсорбция пестицидов в почве зависит от ее температуры. Осадки и повышение температуры способствуют десорбции поглощенных почвой пестицидов. Испарение с водяными парами является одним из факторов потери токсичности в почве инсектицидов.

Физико-химическое и химическое разложение пестицидов в почве. Пестициды могут разлагаться под действием солнечного света. Гидролитические и окислительные превращения многих пестицидов в почве значительно снижают их токсическое действие. При этом важную роль играют химическая структура препарата и его свойства.

Разложение пестицидов почвенными микроорганизмами. Разложение в почве большинства препаратов связано с микробиологической деятельностью. Чем лучше условия для развития почвенных микроорганизмов, тем интенсивнее идет микробиологическое разложение пестицидов. Характер распада органических соединений зависит от особенностей того или иного фермента, продуцируемого микроорганизмами. В ряде случаев этот распад на определенных этапах осуществляется с участием нескольких ферментов, выделяемых различными микроорганизмами.

Окисление пестицидов в почве микроорганизмами протекает весьма разнообразно.

Фосфорорганические инсектициды разлагаются в почве с участием микроорганизмов. Так, разложение метафоса в тяжелосуглинистой почве идет наиболее интенсивно при повышенной влажности и температуре 30°С и связано с гидролизом или восстановлением до аминформы.

Фунгициды наименее подвержены микробиологическому распаду в почве из-за сильного бактерицидного и фунгитоксического действия.

Разложение гербидидов значительно ускоряется при повышении влажности и температуры почвы.

Поглощение и детоксикация пестицидов растениями. Накопление стойких веществ в почве в ряде случаев приводит к перемещению их в стебли, листья и корнеплоды. Уровень содержания в них пестицида определяется абсорбцией, поступлением и разложением его в растении и почве. В целом интенсивность миграции препарата из почвы в растение и накопление в продуктивных органах зависят от содержания его в почве, хотя не во всех случаях наблюдается прямая связь между этими показателями.

Поглощение и вынос пестицидов из почвы растениями в значительной мере зависят от их видовых особенностей. В свою очередь, выращиваемая культура оказывает влияние на содержание пестицидов в почве и скорость их детоксикации. В целом в посевах пропашных культур и на паровом поле она интенсивнее.

Большинство препаратов в устойчивых растениях быстро дестабилизируется благодаря наличию в них механизмов быстрой детоксикации. Им принадлежит особая роль в удалении гербицидов из почвы.

Влияние пестицидов на активность почвенной микрофлоры и фауны. Пестициды, вносимые в почву, могут изменять состав почвенной микрофлоры.

У почвенных микроорганизмов отмечена различная чувствительность к действию фосфорорганических инсектицидов. При усложнении клеточной структуры микроорганизмов наблюдается повышенная чувствительность к этим соединениям. В то же время названные препараты действуют как фактор изменчивости микроорганизмов, который затрагивает их морфологические, культуральные и физиологические признаки. Почвенные фунгициды и фумиганты, как правило, действуют отрицательно на почвенную микрофлору. Общим показателем воздействия пестицидов на почвенную микрофлору может быть биологическая активность почвы или интенсивность почвенного дыхания (поглощение О₂, выделение СО₂).

Изменение активности почвенных ферментов при определенных условиях характеризует действие пестицидов на микробиологическую деятельность в почве. Влияние препаратов на биологические процессы в ней наиболее четко выявляется лишь при повторном или многократном их применении.

Характер и степень воздействия пестицидов на почвенную фауну зависят от свойств препаратов, их содержания в почве, состава фауны, почвенно-климатических условий.

В одних случаях пестициды стимулируют размножение почвенной фауны, в других – вызывают ее угнетение и гибель.

Менее опасны для почвенной фауны нестойкие, быстро разлагающиеся пестициды. Большую опасность представляют стойкие соединения при их избыточном накоплении.

Фосфорорганические инсектициды на почвенную фауну воздействуют непродолжительно.

Большинство фунгицидов и гербицидов также оказывает незна­чительное влияние на почвенную фауну, так как они сравнительно быстро разлагаются в почве.