Очищення від пестицидів
Міністерство загальної та професійної освіти України
САРАТІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім.Н.Г.Чернишевського
Кафедра технічної хімії та каталізу
ОЧИЩЕННЯ ВІД ПЕСТИЦИДІВ
З Д І Р Ж А Н І Є
1.Шляхи надходження пестицидів. 4
2.Основні класи пестицидних препаратів. 5
3.Основні методи аналізу об'єктів навколишнього середовища, що містять пестициди. 11
4.Хімічні засади знешкодження природних об'єктів від пестицидів.
5.Технологічні схеми знешкодження пестицидів.
ВСТУП
Пестициди (отрутхімікати) - хімічні препарати для захисту сільськогосподарської продукції, рослин, для знищення паразитів у тварин, для боротьби з переносниками небезпечних захворювань тощо.
За останні десятиліття кількість різних типів пестицидів сильно зросла, тільки в США їхня кількість досягла 900. За даними А.В. Яблокова (1988), нашій країні 1986г. було застосовано пестицидів у середньому близько 2 кг на 1 га (приблизно на 87% ріллі) або близько 1,4 кг на душу населення, а в США 1,6 кг на 1 га (на 61% ріллі) або 1,5 кг на душу населення.
Пестициди поширюються великі простори, дуже віддалені від місць їх застосування. Багато хто з них може зберігатися в ґрунтах досить довго (період напіврозпаду ДДТ у воді оцінюється в 10 років, а для діелдрину він перевищує 20 років). При використанні навіть найменш летких компонентів понад 50% активних речовин у момент дії переходять прямо в атмосферу, а для таких пестицидів, як ДДТ та діелдрін, характерна дистиляція з парами води на земній поверхні. Ця частина пестицидів, що не досягли рослин, підхоплюється вітром і осідає в районах суші або океану, дуже віддалених від зонзастосування речовини. Вони зрештою потрапляють у різні екосистеми, включаючи океан, прісноводні водоймища, наземні біоми та ін., у значних кількостях накопичуються в ґрунтах і збільшують свої концентрації під час руху по трофічних ланцюгах.
Пестициди широко використовуються в сільському та лісовому господарстві, для регулювання росту рослин і зашиті їх від різних шкідників та хвороб, видалення бур'янів, збереження запасу зерна, захисту тварин від екопаразитів, знищення переносників інфекційних захворювань людини та тварин, а також у ряді галузей промисловості. боротьби зі шкідливими організмами, що порушують перебіг технологічних процесів.
Найбільш поширеними групами пестицидів є:гербециди, що застосовуються для боротьби з бур'янами, головним чином у злакових культурах;інсекцициди- для знищення шкідливих комах у культурах бавовнику, кукурудзи, рису та ін;фунгіциди- для боротьби із хворобами рослин.
В результаті циркуляції пестицидів у навколишньому середовищі вони присутні в атмосфері, ґрунті, рослинах та воді.
.5 1. Шляхи надходження пистицидів
Надходження пестицидів у ґрунт крім прямого внесення їх або з протруєним ними зерном, пов'язане з поливом рослин та стоком опадів з поверхні рослин, зносом препаратів при авіаобробці полів, лісових угідь тощо.
Можливість накопичення пестицидів у ґрунті визначається умовами їх застосування (нормами витрати, кратністю обробки), стабільністю та розчинністю препаратів, типом ґрунту, його рН, температурою та вологістю, умовами вимивання, інактивуючою дією рослин, глибиною проникнення тощо.
Перебуваючи у ґрунті, пестициди піддаються дії абіотичних факторів (світла,повітря, води), істотну роль їх розкладанні грають мікроорганізми. У процесах гідролізу, окислення, демітілювання та інших пестициди розкладаються, іноді з утворенням токсичних продуктів.
Для запобігання накопиченню пестицидів у ґрунті вдаються до збільшення інтервалу часу між їх введенням та збиранням урожаю, до зменшення кратності обробки, зниження витрат препаратів шляхом добавки утискувачів, що перешкоджають їх зносу за зону обробки, упорядкування зберігання та транспортування пестицидів. Все це зменшує, проте не виключає можливості забруднення ґрунту.
Забруднення поверхні водойм відбувається кількома шляхами. Пестициди можуть потрапляти у воду при змиві з ґрунтового покриву та рослин, при знесенні хвилі препарату, в процесі аерообробки, при неправильній технології обприскування та запилення, за рахунок надходження забруднених ними ґрунтових вод у районах зрошуваного землеробства, при попаданні води, що фільтруються з зрошувальних систем, і нарешті внаслідок вимивання пестицидів із ґрунту.
Масштаб винесення пестицидів визначається кількістю, способом і часом внесення препаратів у ґрунт, їх розчинністю, стійкістю до розкладання, здатністю сорбуватися ґрунтом та мігруванням.
рувати за її профілем, інтенсивністю ерозійних процесів, типом
ґрунтів, рельєфом місцевості, об'ємом та інтенсивністю випадання
Крім описаних шляхів забруднення, що по суті не піддаються регулюванню, пестициди можуть надходити у водоймища цілеспрямовано - для знищення бур'янів і комах, а також зі стічними водами підприємств, що виробляють або використовують їх, зокрема тепличних господарств.
2. Основні класи пестицидних препаратів
Як пестициди в народному господарстві використовуютьсярізноманітні класи органічних речовин. Найбільш відомими з них є наступні; фосфороорганічні сполуки, похідні карбамінових кислот, нітропохідні фенолу, похідні сечовини, хлорорганічні сполуки, арилоксиалкілкарбонові кислоти та їх похідні, азотовмісні гетероциклічні сполуки.
2.1 Фосфорорганічні сполуки
Фосфороорганічні сполуки широко використовують у народному господарстві як активні інсектециди, акарициди, дефоліанти, гербециди та ін. Цьому сприяє не тільки широкий чпектр пестицидної дії, але й відносно мала стабільність цих сполук у зовнішньому середовищі.
Незважаючи на низьку стабільність фосфороорганічних пестицидів, час перебування їх у воді може виявитися цілком достатнім для надходження препаратів, що не розклалися, в оброблювану з водостічних споруд воду. Лімітуються фосфороорганічні пестициди у воді за органолептичною ознакою шкідливості, і значення ГДК складають 0,1-0,003 мг/дм 3 , що набагато нижче кількостей, що допускаються за токсикологічною ознакою. У більшості випадків фосфороорганічні пестициди являють собою рідкі або кристалічні речовини, добре розчинні у воді і багатьох органічних розчинниках. Всі вони леткі та термічно стійкі.
Загальна будова фосфорорганічних речовин, що мають біологічну активність і використовуються як пестициди, виг-
лядить так:
Порушення такої структури зазвичай призводить до втрати біологічної активності. Як найбільш відомі з'єднання цього ряду можна представити наступні:
2.2 Похідні карбамінових кислот
Відповідно до хімічної будови похідних карбамінових кислот (карбаматів) їх підрозділяютьна кілька груп:
1. Арилові ефіри N-алкілкарбамінової кислоти
2. Алкілові ефіри N-арилкарбамінової кислоти
3. Ефіри тіолкарбамінової кислоти
4. Ефіри дитіокарбамінових кислот
5.Солі заміщених дитіокарбамінових кислот.
Незважаючи на схожість будови, окремі групи карбаматів істотно різняться між собою як за хімічними, так і пестицидними властивостями.
2.3 Похідні нітрофенолу
Вперше нітрофеноли були запропоновані для боротьби зі шкідливими на-
секомими ще в минулому столітті, але свого значення як
хімічних засобів захисту рослин не втратили і дотепер
часу. Пестициди цього класу використовують як селективні
контактних гербецидів, інсектецидів, фунгіцидів та акарицидів.
Всесільськогосподарську практику широко застосовують 2,4-динітрофенол (ДНФ), 2-метил-4,6-динітрофенол (ДНОК), 2,4-динітро-6-втор-бутілфенол (діносеб) та інші препарати. Використовують також і ефіри динітрофенолів: акрекс [(о-ізопропіл-о-(2,4-динітро-6-ізобутилфенол) карбонат], каратан (2,4-динітро-6-втор-октилфенілкротонат), нітрофен (2,4- дихлор-4-нітродифеніловий ефір), аретит (6-втор-бутил-2,4-динітрофенолу ацетат) та ін.
Більшість похідних нітрофенолів токсичні для гідробіонітів, теплокровних тварин та людини. Характеризуються вони політропною дією, викликаючи зміни центральної нервової системи, печінки, нирок, є також алергенами. Динітрофеноли порушують обмін речовин у клітині, зокрема роз'єднують процеси окисного фосфолювання із втратою багатих енергії сполук АТФ та ін. Ефіри нітрофенолів значно менш токсичні, ніж відповідні вільні нітрофеноли. Так ЛД50 для диносеба і акрексу рівні 25-50 і 119-142 мг/кг.Нормуються нітропохідні фенолів у водоймах господарсько-побутового призначення за санітарно-токсикологічною ознакою шкідливості. Значення їх ГДК складають від 0,03 до 0,2 мг/дм 3 .