Влияние ядохимикатов на живые организмы

Интегрированный научно-исследовательский проект по биологии, химии и экологии

на тему:

Химический состав пестицидов

и их влияние на живые организмы

Выполнили:

Ученики 10 класса

СреднеДевятовской средней школы

Лаишевского района РТ

Козлов Алексей

Демидов Виктор

Руководитель: Шкудов В.Н.

2008/09 учеб. год

Оглавление

1. Введение.        3
2. Классификация пестицидов.        4-6
3. Превращение пестицидов в клетках растений и животных.      7-10
4. Техника безопасности при работе с пестицидами.        11

5. Промышленные формы пестицидов.        12-13
6. Основные ингредиенты различных форм препаратов.        14

7.        Ход работы.        15-17

8. Результаты исследований.        18
9. Рекомендации и предложения.        19

10.        Список использованной литературы.        20

2. Классификация пестицидов.

Классификация пестицидов идет по трем признакам: ^ по объектам применения

^ по способу проникновения и характеру действия ^ по химическому строению

По объекту применения пестициды делятся, в зависимости от видов вредных организмов против которых они воздействуют. К основным группам пестицидов по

данной классификации относятся:

Пестициды можно разделить на следующие группы:

хлорсодержащие инсектициды;

органические эфиры фосфорной кислоты и карбаматы;

гербициды и фунгициды;

пестициды, используемые для борьбы с паразитами животных.

Хлорсодержащие инсектициды обладают устойчивостью и липолитическйми

свойствами и поэтому особенно опасно-их присутствие в пищевых-продуктах.

Органические эфиры фосфорной кислоты и карбаматы не накапливаются в

продуктах питания и поэтому не представляют интереса для гигиены молока.

Гербициды и фунгициды, среди которых имеется множество химических

соединений, как правило, мало устойчивы. Остатки гербицидов в молоке до сих пор

не обнаружены, в то время как в нем находят фунгицид — гексахлорбензол. Однако

это вещество обладает лишь незначительной токсичностью, поэтому определять его

содержание в молоке нецелесообразно.

4

Пестициды, как средства борьбы с паразитами, применяются для лечения фасциолеза и заболеваний, вызываемых личинками кожного овода. Препараты менихлофолан, оксиклозамид, нитроксинил и бромфенофос, применяемые в настоящее время для борьбы с фасциолезом, обнаруживаются в молоке в количестве 0,1 — 1 ррт; они разрушаются в течение 4—14 дней. Применяя массовые мероприятия по борьбе с фасциолезом или обработку коров в течение сухостойного периода, можно обеспечить получение доброкачественного молока. Чтобы препараты, используемые для борьбы с личинками кожного овода (трихлорфенол и др.), не попадали в молоко, следует у лактирующих коров обрабатывать этими препаратами только пораженные места (смазывая их с помощью ватного тампона); обработку повторять через определенный срок.

По способу проникновения в организм и характеру действия пестициды делятся на группы:

1. контактные;
2. кишечные;
3. фумиганты;
4. системные;

По способу проникновения в организм вредителей различают кишечные пестициды, проникающие через ротовые органы и кишечник, контактные — при контакте ядов с поверхностью тела вредителей, то есть через кожные покровы, фумигантные, попадающие в организм в парообразном или газообразном состоянии через дыхательные пути, и системные, легко проникающие в ткани растений или животных и поражающие вредителей, питающихся соком растений или животных. В зависимости от скорости разложения в почве пестициды разделяют на шесть групп; с периодом распада более 18 месяцев (хлорорганические препараты, соединения селена), около 18 (триазиновые гербициды, пиклорам, диурон и некоторые др.), около 12 (производные галоидбензойных кислот и некоторые амиды кислот), до 6 (нитрилы кислот, производные арилоксиуксусных кислот, трефлан и его аналоги, нитрофенолы и др.), до 3 (производные арилкарбаминовых,

алкилкарбаминовых кислот, некоторые производные мочевины и

5

гетероциклические соединения), менее 3 месяцев (органические соединения фосфора и др.). В сельском хозяйстве предпочтительней использовать вещества, разлагающиеся за вегетационный период, на аэродромах и в борьбе с зарастанием дорог — с большей продолжительностью действия.

По токсичности для человека и -теплокровных животных пестициды разделяют на 4 группы: сильнодействующие, высокотоксичные, среднетоксичные и малотоксичные. ЛД5о (наименьшая доза пестицидов, вызывающая смертность 50% подопытных животных) для пестицидов этих групп равна соответственно до 50, 50—200, 200—1000 и свыше 1000 мг/кг. Такое деление носит условный характер, так как токсичность пестицидов для человека и животных зависит не только от абсолютного значения смертельных доз препаратов, но и от др. его свойств: возможности отдалённых последствий пестицидов при систематическом воздействии на организм; способности его накапливаться в организме и окружающей среде; стойкости во внешней среде; бластомогенных свойств (способность вызывать опухоли), мутагенных (влияющих на наследственность), эмбриотоксичных (влияющих на развитие плода), тератогенных (вызывающих уродства), аллергенных (обусловливающих извращённую повышенную чувствительность организма к пестицидам ) и т.п.

По химическому составу выделяют три группы ядохимикатов:

1. неорганические пестициды: соединение меди, серы, цинка, ртути и т.д.
2. органические пестициды, наиболее значительная группа препаратов, представляющие собой различные производственные органические соединения(хлор органические соединения, фосфористые соединения, производные органических кислот- 24Д-финенилуксусная кислота, производные различных углеводородов и другие классы)
3. биопестициды - препараты растительного, грибного и бактериального происхождения

6

3. Превращение пестицидов в клетках растений и

животных.

Все клетки растений и животных имеют наружную мембрану, которая регулирует проникновение различных веществ в цитоплазму клетки.

Большинство органических пестицидов является липофильными соединениями поэтому хорошо проникают через липидный слой мембраны внутрь клетки. Проникновение неорганических ядохимикатов происходит или в виде отдельных катионов или анионов или в форме целой недиссоциируемой молекулы.

После проникновения в цитоплазму клетки пестициды вступают во взаимоотношение с химическими соединениями клетки, начинают оказывать воздействие на работу отдельных органоидов клетки.

Механизм действия различных классов пестицидов весьма различен и изучен ещё недостаточно. Например, органические соединения фосфора и эфиры алкилкарбаминовых кислот ингибируют фермент холинэстеразу членистоногих, производные тиомочевины блокируют окислительно-восстановительные процессы в организме насекомых. В зависимости от свойств пестициды и его назначения для обработки одного гектара требуется 0,2—40 кг (чаще 0,5—2 кг) пестицидов в пересчёте на активное вещество. Чтобы равномерно распределить такое небольшое количество пестицидов по обрабатываемой площади, их применяют в соответствующей препаративной форме (смачивающиеся порошки, концентраты эмульсий, дусты, растворы в воде и органических растворителях, аэрозоли, гранулы и др.) и вносят различными способами (опрыскивание, опыливание, фумигация, отравленные приманки, протравливание). В препаративную форму, кроме пестицидов, входят вспомогательные вещества, разбавители и эмульгаторы. Наиболее перспективны препараты для опрыскивания (смачивающиеся порошки, концентраты эмульсий, растворы в воде и органических растворителях), а также гранулы для нанесения на растения и внесения в почву. Особенно интересны растворы в нелетучих органических растворителях, используемые для ультрамалообъёмного опрыскивания (УМО), при расходе препарата от 0,5 до 10 л/га. Обработку с.-х. культур пестицидами проводят с помощью наземных машин и

авиации.

7

При завышенных, по сравнению с официально рекомендуемыми, дозах или концентрациях пестицидов, несоответствующих способах и сроках их применения, без учёта погодных условий пестициды вызывают ожог растений, снижение жизнеспособности пыльцы, гибель пестиков и значительно снижают урожай. Растения могут загрязняться пестицидами, приобретать неприятный запах и вкус (например, при использовании гексахлорана), а также накапливать пестициды на поверхности в виде ядовитых остатков, опасных для человека и животных. При систематическом применении пестицидов нередко возникает приобретённая устойчивость вредных организмов к пестицидам. Чтобы избежать выведения устойчивых рас вредителей к определённым пестицидам, необходимо иметь широкий ассортимент препаратов одного назначения и проводить плановое чередование их использования.

Влияние пестицидов на биоценозы сложно и многообразно. Особенно значительные нарушения биоценозов отмечаются при систематическом применении стойких высокотоксичных пестицидов (главным образом инсектицидов, акарицидов). Из-за уничтожения пестицидами паразитических и хищных членистоногих нередко наблюдается массовое размножение других вредных видов насекомых и клещей. Например, массовое размножение красного плодового клеща . при обработке плодовых ДДТ, отмеченное в ряде стран, в том числе и в СССР, объясняют гибелью хищных клещей тифлодромид, а кровяной тли (после применения этого же препарата) — уничтожением паразита тли афелинуса. Известно отрицательное действие при неправильном использовании пестицидов на человека, а также на пчёл, шмелей и др. насекомых опылителей, на рыб (при попадании в водоёмы), птиц, диких зверей, домашних животных, а также на природу в целом. Для предупреждения возможного вредного влияния пестицидов на человека, животных, растения, воду и т.д. необходимо при применении учитывать их действие не только на определённого вредителя, но и на биоценозы и предвидеть конечные результаты проводимых мероприятий. Важно строго соблюдать контроль за остаточными количествами пестицидов в пищевых продуктах,  правила по хранению, транспортировке  и  применению пестицидов,

8

которые обязательны для всех ведомств, а также для отдельных лиц, работающих с пестицидами. Большое внимание уделяется выделению, изучению, синтезу и разрабатыванию способов применения пестицидов новой природы действия, отличающихся высокой специфичностью,— половым аттрактантам (феромонам), антифидингам, хемостерилизаторам, веществам, обладающим действием ювенильного гормона, выделяемого прилежащими телами мозга насекомого. Введение насекомому ювенильного гормона или его аналогов на той стадии развития, когда гормон должен отсутствовать, приводит к нарушению метаморфоза или вызывает гибель насекомого. Высокая специфичность этих групп пестицидов , видимо, позволит в будущем избирательно истреблять определённые виды насекомых, не затрагивая биоценоза в целом. Пестициды должны превратиться из средств уничтожения вредителей в средства регуляции их численности. Наименьшая опасность применения пестицидов для полезных насекомых (энтомофагов, опылителей, медоносных пчёл) достигается при предпосевной обработке семян, посадочного материала, использовании пестицидов избирательного действия, обладающих меньшей токсичностью для энтомофагов, чем для фитофагов.

Возможность применения пестицидов регламентируется во всех развитых . странах соответствующими законами. Цель регламентации — допускать к обращению только те препараты, которые достаточно эффективны и приемлемы по гигиене труда и гигиене питания. В РФ используются отечественные и зарубежные пестициды, утвержденные Государственной комиссией по химическим средствам борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками при министерстве сельского хозяйства РФ. Ежегодно публикуется Список химических и биологических средств борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками, рекомендованных для применения в сельском хозяйстве. Список согласовывается с министерством здравоохранения РФ и утверждается министерством сельского хозяйства РФ. Пестициды следует использовать строго по назначению и лишь там, где химические средства защиты нельзя заменить биологическими. Для многих пестицидов установлены допустимые концентрации в воздухе рабочей зоны при

9

производстве   их   и   предельно   допустимые   остаточные   количества   в   пищевых продуктах.

Большинство пестицидов поступает в организм человека через органы дыхания, кожу, желудочно-кишечный тракт. Особенно опасны отравления пестицидами при обработке помещений и посевного материала. Хлорорганические пестициды обладают общим токсическим действием на организм; они обычно поражают внутренние органы (печень, почки) и нервную систему. Признаки отравления мало специфичны: общая слабость, головокружение, тошнота, раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей. Большинство фосфорорганических пестицидов легко проникает в организм через кожу и обладает выраженным антихолинэстеразным действием. Признаки острого отравления ими специфичны: слюнотечение, сужение зрачков, мышечные подёргивания, судороги. При остром отравлении ртутьорганическими пестицидами наблюдаются повышенное выделение слюны, металлический вкус во рту, тошнота, иногда -рвота, понос со слизью, головные боли, обморочное состояние. Все виды работ с пестицидами проводятся с обязательным использованием средств индивидуальной защиты (спецодежды, спецобуви, респиратора, противогаза, защитных очков и т.д.).

г

10

4. Техника безопасности при работе с пестицидами

едкое вещество        раздражающей вещество      радиоактивное вещество

1. Все работы, связанные с применением ядохимикатов должны быть механизированы и автоматизированы.
2. К работе с ядохимикатами допускаются лица, имеющие опыт в применении пестицидов прошедшие ежегодную медкомиссию и инструктаж по технике безопасности, который регистрируется в специальном журнале.
3. К работе не допускаются лица моложе 18 лет, беременные и кормящие женщины.
4. Ответственность за технику безопасности при выполнении химической обработки несут руководитель хозяйства и агроном по защите растений.
5. Все лица связанные с применением пестицидов должны обеспечиваться специальной одеждой и средствами индивидуальной защиты.
6. Продолжительность рабочего дня при химической обработке установлена в размере 6 часов, с особо опасными в размере 4 часов.
7. При выполнении мероприятий по защите растений запрещается есть, пить, курить.
8. Для проведений мероприятий по защите растений создается специальная бригада или звено, за которыми закрепляется техника.
9. Перед началом проведения работ проводится осмотр состояния техники для защиты растений и регулируется норма расхода препарата.
10. При среднесуточной температуре воздуха выше 20°С обработка производится в утренние или вечерние часы.

5. Промышленные формы пестицидов

12

13

6. Основные ингредиенты различных форм препаратов

Действующие вещество (д.в.)- ядовитый компонент пестицида

14

СХЕМА   ОПЫТА № 1

СХЕМА ОПЫТА №2

7. Ход работы.

При изучении различных форм пестицидов мы поставили задачу по выявлению их влияния на живые организмы. Местом проведения опытов были поля принадлежащие СПК «Девятовский» и опытный участок школы.

Первым проведенном опытом, был опыт с установлением определенного влияния различных марок пестицидных препаратов из классов хлорпроизводных, бористых, фосфорорганичкеских форм применения ядохимикатов. В результате в качестве опытного эксперимента были взяты поля использованные под яровую пшеницу.

В поле №1 не было внесено пестицидов.

В поле № 2 была произведена обработка препаратами марки ФАСТАК инсектицида 0,1 л/га фосфорорганического происхождения, препарат используется против трипсов, что повлекло за собой гибель дождевых червей, обитающих в пахотном слое почвы на 1 квадратный метр, и составили 66% от общего числа.

В поле №3 была произведена обработка пестицидом марки БАЛЕИТОН, который использовался против ржавчины злаков, в период колошения из расчета 0,5 кг/га, гибель дождевых червей при этом составила около 50%.

В поле №4 была произведена обработка пестицидом марки БАНВЕЛ из расчета 0,5 л/га против двудольных сорных растений - гибель дождевых червей составила 80% от общего числа.

В поле №5 были использованы препараты в комплексной обработке ФАСТАК+БАНВЕЛ+БАЛЕИТОН, что в итоге привело к массовой гибели дождевых червей в пахотном слое почвы, их гибель составила более 90%.

Опыты производились на светло-серых и серы почвах.

Нашим вторым направлением было изучение влияния пестицидов на живые организмы уже не в почве, а на поверхности растений. В качестве подопытных экспериментов были выбраны растения капусты, поврежденные гусеницами капустной белянки и растения картофеля, пораженные колорадским жуком и его личинками,  в течении  вегетации.  Опыты  проводились  в двух  повторениях  на

.-15

опытном участке школы Ср.Девятово. Обработка осуществлялась трех кратно с промежутком в 2 недели.

В первом опыте использовался инсектицид ДЕЦИС, который является инсектицидом контактного действия, то есть вызывает гибель организма путем сильных ожогов покровов тела насекомого. ДЕЦИС брался из расчета 0,1 л/га, опрыскивание производилось в ручную, опрыскивателем марки ЖУК с соблюдением всех правил техники безопасности при работе с опрыскивателем. В качестве остальных инсектицидов для опыта были взяты: ФАСТАК-10% водный раствор, Каратэ - 5% концентрированная эмульсия из расчета 0,1 — 0,15 л/га.

В результате опыта можно обнаружить что, при обработке одним препаратом у насекомых быстро вырабатывается резистентность, то есть приспособленность путем движущего отбора, что в конечном итоге приводит к появлению мутаций устойчивых форм насекомых против ожога яда.

Во втором опыте происходило чередование ДЕЦИСа с КАРАТЭ и благодаря этому количество вредоносных насекомых снизилось, но отбор в третьей обработке сохранился.

В третьем опыте постоянно брался новый препарат благодаря чему насекомые не успевали выработать приспособленность и быстро погибали. Поэтому обработку против насекомых необходимо вести каждый раз с внесением новых форм ядохимикатов.

Характеристика пестицидов использованных для опытов.

1.        БАЛЕЙТОН

25% смачивающий порошок. Препарат относится к среднетоксичному соединению для человека и теплокровных животных, обладает способностью передвижению в растениях сверху вниз. Относится к систематическим препаратам, по химическому составу представляет собой смесь металаксила и метиласпарагиновой кислоты. Норма расхода 0,5 кг/га.

2.        БАНВЕЛ

40% водный раствор. Препарат относится к группе кишечно-контактного действия,

является    среднетоксичным    для    человека    и    теплокровных    животных,    по

--

16

химическому составу представляет собой смесь производных бензойной кислоты. Норма расхода 0,15-0,5 л /га.

3.        ФАСТАК

10% концентрат-эмульсия, препарат относится к группе среднетоксичных для человека и теплокровных, контактного действия, по химическому составу представляет собой смесь дельтаметрина с ацетилхолитом. В результате попадания яда на тело насекомого происходит его впитывание в покрове тела, ожоги, сильное возбуждение нервной системы с последующими параличами норма расхода 0,1 л/га.

4.        КАРАТЭ.

5% концентрат-эмульсия. Препарат относится к среднетоксичным соединениям для человека и теплокровных, по химическому строению относится группе нитропроизводных фенола. По механическому действию является ингибитором синтеза хитина, поэтому особенно эффективен для уничтожения личинок, в меньшей степени яиц. Норма расхода 0,1-0,15 л/га.

5.        ДЕЦИС.

хлорорганический инсектицид. Высокая стойкость в окружающей среде. По типу действия препарат кишечно-контактного типа, вызывает нарушение нормальной деятельности нервной системы в результате чего происходит гибель насекомых. Норма расхода 0,1-0,2 л/га.

.-

17

8. Анализ результатов.

Результаты, полученные в опытах показали какое влияние оказывают пестициды на живые организмы, поэтому при их использовании необходимо сначала убедится в их степени вредности.

В опытах с дождевыми червями было показано, что последние годы складывается тенденция к постепенному сокращению дождевого червя в почве. Что в конечном итоге ведет к образованию корки на поверхности почвы медленному разложению органических веществ в почве. Некоторые страны специально занимаются выращиванием дождевых червей. Например, в Японии вермикультура -дождевые черви специально выращиваются для продажи в страны Европы и США, для получения более высоких урожаев, и стоят большие деньги. И наверное скоро если мы не откажемся от сплошной химизации земледелия и не будем использовать биологические методы борьбы, то нам тоже придется закупать дождевых червей, путем импорта из Японии.

В настоящее время разрабатываются спиральные пестициды, на основе синтетических пиретроидов, взятых из вытяжки ромашки аптечной и ромашки лекарственной, которые обладают высокой формой токсичности и биологической активности против вредителей, но мало токсичной по отношению к червям и пчелам.

Во втором опыте с колорадским жуком и личинками капустной белянки видно что пестициды являются одним из направлений появления мутантных форм насекомых. При неправильном использовании ядохимикатов, может произойти так, что эти насекомые путем движущего отбора могут стать до такой степени устойчивыми к действию ядов, что никакие даже самые сильные пестициды не смогут вызвать их гибель. Таким образом, изучение влияния ядохимикатов на живые организмы требует дальнейшего углубленного изучения и исследования.

18

9. Рекомендации и предложения

1. Применение слаботоксичных и нестойких форм пестицидов, на основе растительных, бактериальных и грибковых экстрактах.
2. Внедрение биологических методов борьбы с вредителями растений.
3. Соблюдение правил ведения севооборота.
4. Тщательная очистка семян с последующей обработкой.
5. Внесение строго оптимальных норм пестицидов с учетом их сроков внесения и быстроты распада в почве и воздухе.
6. Экологический подход к ведению земледелия.

-•

19

10 Список литературы.

1. Афанасьева А.И., Груздев Г.С.  и др. «Практикум по химической защите растений» , 1988
2. Безуглов В.Г. «Применение гербицидов в интенсивном земледелии», Москва, 1988
3. Груздев Г.С. «Химическая защита растений», М., 1987
4. инструкция по технике безопасности при хранении, транспортировке и применении пестицидов в сельском хозяйстве. М., 1985
5. Мельников Н.Н., Новожилов К.Р., «Справочник по пестицидам», М., 1985
6. Мельников Н.Н. «Пестицидам», М., 1987
7. «Охрана окружающей среды при использовании пестицидов», под редакцией Васильева В.Г., киев, 1988
8. Рекомендации по применению водорастворимых полимеров (полиэтиленгликолей) для предпосевной обработки семян зерновых культур против болезней. Казань, 1986
9. Список химических и биологических средств борьбы с вредителями, болезнями растений и регуляторов роста растений.

10.        Материал из Интернета