CC BY
23УДК 632.913:574
ЭКОТОКСИКОЛОГИЯ В ФИТОСАНИТАРНОМ УПРАВЛЕНИИ АГРОЭКОСИСТЕМАМИ
В.А. Захаренко
Россельхозакадемия, Москва
В статье рассмотрено развитие химической защиты растений в мире и России, роль отечественных ученых в становлении экотоксикологического направления в фитосанитарном управлении агроэкосистемами; особенности решения прикладных вопросов экотоксикологии за длительный период на уровне страны и в региональном аспекте. Обсуждено современное состояние экотоксикологии, ее организационные и законодательные аспекты.
В фитосанитарной науке развитие экотоксикологии связано, прежде всего, с освоением производства и широким использованием пестицидов начиная со средины прошлого столетия. Синтезируемые пестициды, применяемые с 1945 г., открыли новую эру защиты урожая от вредных организмов (вредители, возбудители болезней, сорные растения), новое направление интенсификации сельскохозяйственного производства. Этому способствовала высокая эффективность синтезированных хлорорганических инсектицидов (ДДТ, ГХЦГ и других), используемых в защите растений от вредителей, и гербицидов группы 2,4-Д и 2М-4Х - в защите посевов культурных растений от сорняков. Высокоэффективное подавление вредных организмов в результате применения химических средств защиты растений обеспечивало сокращение потерь урожая как минимум на 30%, существенную окупаемость затрат сельских товаропроизводителей на защитные мероприятия.
Открывалась большая перспектива для химической промышленности в производстве пестицидов, а для аграрного сектора - широкого использования. Химическое подавление вредных организмов относится к более чем 70 тыс. видов, из которых около 10% вызывают серьезные, экономически значимые потери (более трети потенциального урожая) (Pimentel, 1997). Привлекательность использования пестицидов непосредственно для фермеров была связана с экономикой химического метода защиты растений, с относительно низкими ценами на
пестициды по сравнению с ценами на сохраняемую продукцию растениеводства, с высокой его рентабельностью. Каждый затраченный доллар обеспечивал доход в виде сохраняемого урожая на сумму 4.4 долл. в США, (Pimentel et al., 1993). На первом этапе эйфория успеха затенила опасность пестицидов, их токсичность для человека и объектов природы.
Экономические стимулы (значительная рентабельность и потенциал использования пестицидов) обусловили высокие темпы роста производства и интенсивного применения пестицидов в мире, особенно в высокоразвитых странах (США, Западной Европы, Японии). Динамика объемов применения пестицидов в мире (по существу с 1960-х годов) выражалась следующими данными в стоимостной оценке: в 1945 г. на сумму 0.1 млрд долл., в 1960 - 0.5; 1970 -2.4; 1980 -11.6; 1990 -18.4; 2000 - 30.7 и 2008 г. - 52 млрд долл.
Однако, уже в первые годы практического освоения пестицидов было выявлено, что при недостаточной изученности влияния их на человека, полезную фауну и флору, отсутствии научно обоснованных регламентов использования химических средств защиты растений, общество несет большие и возрастающие с увеличением производства и использования пестицидов потери, вызванные опасностью проявления нежелательных эффектов по отношению к человеку и объектам природы.
Интенсивное использование пестицидов часто приводило к потере их эффективности. При подавлении целевых организмов ранее экономически незначимые
виды занимали в агроэкосистемах ниши подавленных видов вредных организмов и вызывали не меньшие потери. Возникала необходимость увеличения норм и кратности использования пестицидов. В результате возросла опасность пестицидов для человека, полезной фауны и флоры, а также загрязнения почвы, водных источников и т.д. Чувствительные виды при многократном воздействии одних и тех же пестицидов приобретали устойчивость. Требовалось сокращать объемы применения устаревших пестицидов, заменять их препаратами, обладающими новым механизмом действия и более высокой эффективностью.
Увеличение общих объемов применения пестицидов, связанного с расширением числа защищаемых культур и перечня вредных организмов, приводило к повышению пестицидной нагрузки в аг-роэкосистемах и др. Учащались чрезвычайные ситуации, связанные с отравлением работников на химических предприятиях, на транспорте и в сельском хозяйстве. Усилились риски косвенного отрицательного влияния на урожай (загрязнение его пестицидами), на потребителей продукции растениеводства, на полезную фауну и флору и на объекты окружающей среды (почва, вода и воздух).
Толчком к более глубокому изучению пестицидов в связи с возможными отрицательными эффектами, к пересмотру формирующейся идеологии массированного применения пестицидов послужило появление в США в 1962 г. книги Рэйчел Карсон "Безмолвная весна". В этой книге автор журналист-фармаколог описала пагубные последствия научно не обоснованного применения пестицидов. Публикации об опасности пестицидов появлялись и в России.
Следствием публикации явилось более глубокое осмысливание проблем защиты растений мировым сообществом. Сложились объективные условия для более разностороннего изучения пестицидов не только с позиций позитивного влияния на производство продукции растениеводства, но одновременно для вы-
Вестник защиты растений, 4, 2009 явления возможных побочных отрицательных эффектов на человека, полезные организмы и среду их обитания. Создались предпосылки развития новых научных разделов в экотоксикологиче-ской науке, ориентированных на проведение мониторинга загрязнения пестицидами и другими средствами, используемыми в защите растений, а также на разработку мер упреждения и ликвидации нежелательных последствий, связанных с пестицидами. В нашей стране, как и за рубежом, потребовалось развитие исследований, направленных на многостороннее изучение свойств химикатов в связи с воздействием пестицидов с двумя взаимосвязанными ветвями: влияния на человека (санитарно-гигиеническая токсикология) и на экосистемы (экотоксикология). Для определения рациональных направлений и уровней химической защиты растений требовалась объективная оценка соотношения экономической выгоды и реальной опасности, связанной с пестицидами.
Указанные глобального масштаба проблемы химии пестицидов, изучение нежелательных побочных эффектов их использования в России получили развитие уже в первые годы практического применения пестицидов. Развитие отечественной экотоксикологии было связано с работами ведущих ученых нашей страны: член-корр. РАН Н.Н.Мельникова (ВНИИХСЗР) - в области изыскания и разработки технологий промышленного производства пестицидов; академика РАМН - Медведя (ВНИИГИНТОКС) - по вопросам гигиенической токсикологии пестицидов и академика ВАСХНИЛ (в настоящее время академик РАСХН) К.В.Новожилова (ВИЗР) - по аграрному направлению экотоксикологии.
По вопросам экотоксикологии в фито-санитарии академик К.В.Новожилов одним из первых на основе собственных исследований разработал теоретическое обоснование направлениям развития экологической энтомотоксикологии в СССР (в докторской диссертации, 1986 г.). Экотоксикологическое направление начало развиваться и в области фитопа-
тологии в части фунгицидов; в области
гербологии - применительно к гербицидам.
Научные решения отечественных ученых нашли многостороннее приложение при обосновании и создании государственной системы экотоксикологического мониторинга. Учитывалась оценка последствий применения пестицидов в стране также при формировании их федерального ассортимента с учетом эко-токсикологических параметров, в системе испытаний, проведении контроля эффективного и безопасного использования пестицидов, при разработке фундаментальных и приоритетных научных программ, координации проблематики пестицидов с зарубежными странами.
В организации фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению аграрного сектора СССР до 1992 г. важная роль принадлежала Отделению защиты растений ВАСХНИЛ, а после - Отделению защиты растений Россельхозакадемии в составе подведомственных научно-исследовательских институтов - ВИЗР, ВНИИФ, ВНИИБЗР и ДВНИИЗР.
В ВИЗР - головной организации в системе ВАСХНИЛ по защите растений в СССР, а затем и в системе РАСХН Российской Федерации, К.В.Новожилов, возглавляя институт как его руководитель и непосредственный исполнитель, уделял большое внимание развитию научных исследований в области экотоксикологии.
Одним из важных этапов научно обоснованного решения вопросов эффективного и безопасного использования пестицидов в системе защиты растений был выпуск коллективной монографии "Интегрированная защита растений" (под научной редакцией академика
ВАСХНИЛ Ю.Н.Фадеева и академика К.В.Новожилова). Изложенные в книге принципы рационального (экономически эффективного и экологически минимально опасного) применения пестицидов являются основополагающими. Они и в настоящее время используются при разработке прогрессивных систем управления фитосанитарным состоянием агроцено-зов. Книга была переведена на разные
языки и издавалась за рубежом.
Результаты научных исследований в области экотоксикологии позволили обосновать объективные оценки фитоса-нитарных рисков и необходимые мероприятия по их управлению. Обоснованно в стране была создана система Госхим-комиссии, обеспечивающая порядок регистрации пестицидов, формирование эффективного и минимально опасного их ассортимента в стране, разработку методов контроля остатков пестицидов в окружающей среде, оценки степени опасности побочных эффектов и их упреждения. Идеология интегрированной защиты растений была принята при организации и развитии государственной службы защиты растений, при создании сети токсикологических лабораторий системы ВИЗР, а также КТЛ и ПКТЛ - в системе СТАЗР и ПИСХ.
Следует отметить, что созданная в СССР и функционировавшая долгие годы государственная служба защиты растений в России, до реформирования ее, по структуре и комплексному охвату решаемых вопросов фитосанитарии не имела аналогов в мире. В государственной службе совмещались производственно-организационные, контрольные, научные и образовательные функции в защите растений. Развернутая в СССР сеть государственной службы включала 2000 районных (межрайонных), областных (краевых), республиканских СТАЗР, 1550 пунктов сигнализации и прогноза вредителей, 175 механизированных хозрасчетных отрядов по борьбе с саранчовыми, сусликами и мышевидными грызунами; 700 биолабораторий, 102 КТЛ с общей численностью 30 тыс. человек, в т.ч. 16 тыс. дипломированных специалистов. Она обеспечивала надежную защиту страны на огромной территории от массовых нашествий вредителей и эпифитотий болезней.
Следует констатировать, что развитие химии пестицидов прежде всего в странах с интенсивным земледелием проходило в прошлом и происходит в настоящее время при высоких уровнях продуктивности сельского хозяйства, в условиях освоения новых достижений науки в области биотехнологии и генной инжене-
рии (на площадях свыше 100 млн га посевов трансгенных растений, устойчивых к вредным организмам), а также на значительных площадях устойчивых сортов, полученных методами традиционной селекции. Расширяется использование достижений информационных технологий в системах защиты растений. Однако при этом сохраняются высокие объемы использования пестицидов. Это связано с совершенствованием системы химической защиты растений (качество и безопасность пестицидов), с увязкой ее с новыми научными достижениями. Проявляющаяся тенденция роста использования пестицидов в стоимостной оценке происходит в результате опережающего роста цен на улучшенный ассортимент пестицидов при сокращающихся темпах роста объемов применяемых пестицидов по тоннажу.
В России, в отличие от других стран мира, не только не происходил рост объемов применения пестицидов, а даже проявлялся процесс существенного падения, связанный с реформированием экономики страны и аграрного сектора после 1992 г. В результате наша страна существенно отстает по показателям развития защиты растений от среднего мирового уровня, а также от стран с интенсивным земледелием с сопоставимыми площадями пашни (США, Китай), (табл. 1).
Таблица 1. Объемы применения пестицидов* 2001-2005 гг.
Показатели Мир США РФ
Объемы примене- 2500 860 14 (35)*
ния: тыс. т д.в 3.7 0.15
кг/га 1.63 (1.85) (0.3)*
Площадь пашни и многолетних насаждений,
млн га 1534 173 125
*В препаративной форме.
Низкий уровень защиты растений, в частности применения пестицидов, не позволяет сдерживать развитие вредных организмов и обусловливает неблагоприятное фитосанитарное состояние агро-экосистем: зарастание посевов сорными растениями, заселение вредителями и поражение растений возбудителями болезней, перевод земель в разряд бросовых, в связи с чем усуглубляется общее
Вестник защиты растений, 4, 2009 неблагоприятное фитосанитарное состояние агроэкосистем. Бросовые (не засеваемые площади) к 2007 г. превысили 40 млн га.
В складывающихся условиях проблема применения пестицидов становится особо актуальной для России, хотя остается таковой в целом для мирового земледелия, если учесть, что при достигнутом уровне защиты растений в мировом аграрном секторе сохраняется высокий процент потерь урожая, порядка 40% от потенциально производимой продукции растениеводства (Ouerke et al.,1994). При этом потери урожая в период вегетации оцениваются в среднем ежегодно 15% от вредителей, 13% - от болезней и 12% от сорняков, потери в период хранения убранной продукции превышают 20%.
Анализ потенциальных потерь урожая от вредных организмов в высокоразвитых странах свидетельствует о том, что с ростом интенсификации земледелия потенциальные потери в относительных показателях не снижаются. В течение почти столетней истории земледелия в США потенциальные потери урожая превышают 35%, в настоящее время составляют 37% (от вредителей-13%, от возбудителей болезней-12 и от сорняков -12%) несмотря на то, что в стране ежегодно в среднем на каждый гектар вносится 3 кг пестицидов. Сохраняющийся высокий уровень потерь при больших объемах использования пестицидов связан с возникновением новых рас традиционных видов вредных организмов, с происходящим процессом появление новых (вторичных) видов и с распространением карантинных объектов.
Химическая защита растений и в настоящее время остается экономически важным направлением интенсификации земледелия. Определено, что в США на химическую защиту растений затрачивается 8 млрд долл., а в результате предотвращаются потери продукции растениеводства на сумму 32 млрд долл. В случае неприменения пестицидов, биологических средств защиты растений, устойчивых сортов и других методов защиты растений потери урожая от вредных организмов выросли бы с 37 до 67% и
Вестник защиты растений, 4, 2009 достигли бы 100 млрд долл. в год.
При высоких объемах использования пестицидов повышается актуальность проблемы побочных эффектов, связанных с отрицательным влиянием пестицидов на здоровье населения не только в сфере аграрного сектора, но и в других отраслях экономики. В современном мире в среднем ежегодно регистрируется 26 млн случаев отравления людей, связанных с пестицидами, в т.ч. 3 млн серьезных отравлений и около 220 тыс. со смертельным исходом (UNEP, 1997).
Особо острая ситуация в отношении проявления рисков опасности пестицидов сохраняется в развивающихся странах. В ряде стран при относительно менее интенсивном использовании пестицидов (20% от общего объема используемых в мире) в результате нарушении регламентов их использования и недостаточного законодательного регулирования, а также при низком уровне знаний, техники безопасности в аграрном секторе часто проявляются нежелательные побочные эффекты пестицидов.
Сложная ситуация с опасностью использования пестицидов проявляется и в России при относительно невысоких уровнях интенсивности их использования в условиях реформирования сельского хозяйства. Реформирование социалистического сектора экономики в многоукладное капиталистическое (рыночное) производство привело к потере не только государственной службы защиты растений, но и к разрушению фитосанитарных внутрихозяйственных служб, к резкому уменьшению численности специалистов по защите растений, занятых в сельскохозяйственных предприятиях. Отрицательно сказывается на безопасности защиты растений отсутствие ее законодательной базы, прежде всего на федеральном уровне, отсутствие должной законодательной базы и в федеральных округах. Такое положение сдерживает осуществление общегосударственной политики в области фитосанитарного и отраслевого экотоксикологического мониторинга, освоения комплексных систем за-
щиты растений, ориентированных на упорядоченное применение пестицидов на основе сочетания химических методов защиты растений с биологическими и другими нехимическими методами.
Прогрессивное развитие экотоксико-логического направления в защите растений в новых условиях научно-технического прогресса возможно на основе использования новейших достижений в области биотехнологии, генной инженерии, новых информационных технологий ГИС и ГПС, дистанционного зондирования экосистем, сетевых технологий и сети Интернет. В химии создания более эффективных и менее опасных пестицидов создаются предпосылки развития новых направлений в области комбинаторной химии, создания действующих веществ на основе естественных молекул пестицидов и их аналогов и новых технологий применения химических средств в сельскохозяйственном производстве. Перспективным является совершенствование организационно-экономических принципов построения службы защиты растений, что в сочетании с прогрессом в научном обеспечении позволит развивать эффективную и безопасную систему защиты растений в стране.
При оценке перспектив развития эко-токсикологического направления в защите растений важным этапом является мониторинг и оценка объективного состояния агроэкосистем в России, учитывая более чем пятидесятилетний период применения пестицидов в стране.
Мониторинг экотоксикологического состояния агроэкосистем свидетельствует о существенных отрицательных эффектах высоко опасных для человека пестицидов на первых этапах их применения в земледелии. Последствия использования стойких пестицидов в агроэкосистемах на территории страны в течение 30-50 лет прошлого столетия без должного научного и законодательного обеспечения защиты растений привели к накоплению токсикантов в объектах окружающей среды в количествах, создающих проблемы опасности и в настоящее время.
Общая экотоксикологическая ция в агроэкосистемах страны определяется в связи с социально-экономическими особенностями развития ее на этапе интенсивного применения пестицидов в агроценозах России в составе СССР за период с 1945 г. по 1992 г. и последующего этапа, в условиях резкого спада производства и использования пестицидов в 1992-2009 гг. в реформированной Российской Федерации (табл. 2).
При решении вопросов рационального использования пестицидов в сложившейся ситуации следует учитывать природ-но-экономические условия страны. Российская Федерация несмотря на распад СССР и вычленение бывших социалистических республик остается самой большой державой в мире с территорией земли (17.1 млн км2), 1/3 - в европейской части и 2/3 - Сибирь и Дальний Восток -азиатской части. Продуктивные сельскохозяйственные земли (пашня, сенокосы и пастбища) составляют 13% общей земельной площади (в т.ч. пашня - 128 млн га или 8% земельных ресурсов страны). В России значительные запасы пресных вод. Россия по численности населения (144 млн чел.) занимает шестое место в мире (Глобальный экологический фонд, 2007).
Таблица 2. Динамика объемов применения пестицидов
Вестник защиты растений, 4, 2009 Общая экологическая ситуация загрязнения пестицидами окружающей среды
ситуа- занятым различными природными экоси-
„ 1986-Показатели 1990 1991- 1996- 20011995 2000 2005 2008
Поставка пестицидов, тыс. т
216.6 51.7 29.6 34.4 40.0*
Проведено защитных мероприятий, млн га
В т.ч. 69.0 34.2 28.4 36.0 56
гербицидами 32.4 16.3 16.0 21.0 34
инсектицидами 23.4 12.0 9.3 12.4 12
фунгицидами 13.2 5.8 2.9 3.1 10
Обработано, % от площади пашни и много-
летних насаждений
52.6 26.5 23.3 30.0 47.5
Внесено пестицидов на гектар пашни и мно-
голетних насаждений, кг
1.62 0.4 0.24 0.29 0.34
■"Предварительные данные.
Благодаря обширным территориям,
стемами, природно-ресурсному, интеллектуально-трудовому потенциалу Россия может играть ключевую роль в рациональном использовании природных ресурсов, в поддержании региональных (в стране) и глобальных функций биосферы.
Устойчивое развитие Российской Федерации, высокое качество жизни и здоровья ее населения, а также национальная безопасность, декларируемые правительственными документами, могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды (Экологическая доктрина Российской Федерации. М., 2003, 32 с.).
Основными задачами в свете реализации идеологии высокого качества жизни населения страны и практического приложения экотоксикологии в решении поставленных вопросов является разработка и осуществление мероприятий по сокращению отрицательного влияния опасности пестицидов на территориях, ранее загрязненных пестицидами. Важным также представляется упреждение загрязнения новых территорий в результате использования пестицидов с длительным периодом сохранения активности в объектах окружающей среды.
Превышение предельно допустимых концентраций пестицидов в почве, связанных с использованием пестицидов в России в дореформенный период (до 1992 г.), отмечается в настоящее время при относительно низкой интенсивности использования пестицидов в стране, в частности на территории Белгородской, Брянской, Московской, Оренбургской, Пензенской областей, Ставропольского края, республик Марий Эл, Удмуртия и Чувашия. Проблема реабилитации загрязненных почв - одна из актуальных экотоксикологических проблем, прежде всего для указанных территорий.
Второй сложной, требующей решения, является проблема запасов устаревших и запрещенных к использованию пестицидов на территории России, которые по
Вестник защиты растений, 4, 2009 предварительным данным составляют 24 тыс. т. (в т.ч. 10-15% составляет ДДТ, до 50% неизвестные препараты и их смеси). Пока не завершена полная комплексная инвентаризация устаревших и запрещенных к применению пестицидов и условий их захоронения. Значительные запасы таких пестицидов не захоронены или находятся на свалках.
Третьей проблемой является предотвращение загрязнения земель новыми пестицидами, опасность использования контрафактной продукции, составляющей на мировом рынке 7-9%, а на российском рынке пестицидов - около 20% всех продаж.
Во всех случаях для организации мероприятий по очищению и сохранению чистой окружающей среды первичными являются мероприятия мониторинга загрязнения среды и продукции сельскохозяйственного производства при проведении защитных мероприятий и производстве продукции на загрязненных землях.
Степень загрязнения территории страны в целом и в региональном аспекте связана с поставками и использованием пестицидов для защиты растений от сорных растений, вредителей и возбудителей болезней в дореформенный период (1986-1990 гг.). Процесс загрязнения аг-роэкосистем в дореформенный период при интенсивном использовании пестицидов был выше, чем в период реформирования аграрного сектора России, что связано с сокращением объемов химического метода защиты растений. Так, в 1988 г. при максимальных за всю историю объемах применения пестицидов (по данным ЦИНАО) в СССР при выборочном анализе 66126 проб почв в 34.1% были выявлены остатки, в т.ч. в 4.4% выше максимально допустимых уровней (МДУ). В 36038 пробах растительных образцов выявлено, соответственно, 26.2 и 5.7%; в РСФСР в 33712 почвенных пробах 38.4 и 3.6% соответственно; в 5567 растительных пробах 19.7 и 5.4%.
Сокращение уровня загрязнения почв после 1992 г. (по данным 2005 г.) связано с уменьшением объемов использования пестицидов (табл. 3).
Таблица 3. Региональный аспект динамики _применения пестицидов_
Поставки пес- Обработано пес-
Федеральные тицидов,т тицидами, тыс. га
округа 1986- 2005 1986- 2005
1990 1990
Центральный 52291 5898 16617 8522
Северо-Западный 3569 611 1218 484
Южный 81610 10221 23307 17710
Приволжский 38542 5412 16084 9710
Уральский 9126 2183 2737 2183
Сибирский 23997 2157 7930 5978
Дальневосточный 6223 1609 735
РФ 215556 25932 68949 45321
В среднем ежегодно в 1986-1990 гг. для защиты растений поставлялось на гектар обрабатываемой площади: в Центральном федеральном округе 2.3 кг пестицидов в препаративной форме, обработано 73% посевов; в Северо-Западном, соответственно, - 0.35 и 34%; в Южном - 1.16 и 116%; в Приволжском -0.45 и 45.3%; в Уральском -0.32 и 32.3%; в целом по России -1.83 кг/га и 58.6% из общей посевной площади 117705 тыс. га. Россия по интенсивности использования приближалась к среднему мировому уровню.
Загрязнение пестицидами в современном земледелии характеризуется показателем, в значительной степени сложившимся в первый период интенсивного использования стойких хлорорганических соединений (прежде всего ДДТ) и, в меньшей степени, используемых в послереформенный период.
Контроль уровней загрязнения агро-экосистем, осуществляемый службами экотоксикологического мониторинга
УГМС (управления гидрометеорологической службы) Росгидромета, а также службами защиты и агрохимической службой Министерства сельского хозяйства страны, показывает особенности пестицидного загрязнения почв в региональном аспекте в связи с объемами ис-пользоваия пестицидов (табл. 3). Данные этих организаций используются в настоящей публикации.
По состоянию на 2005 г. сетевыми подразделениями Росгидромета были выборочно обследованы и оценены земли различного типа на территории 36 субъектов Российской Федерации. В почвах определены остатки пестицидов 25 на-
именований: хлорорганических- ДДТ, ГХЦГ и дилор и их метаболитов; фосфо-рорганических - паратион-метил (мета-фос), фозалон и диметоат (фосфамид), пиретроидов - дельтаметрин (децис), фенвалерат (сумицидин), альфа ципер-метрин (фастак); гербицидов группы триазинов - атразин, симазин, промет-рин, пропазин, семерон, симазин; триф-луралина (трефлан), трихлорацетата натрия (ТХАН), далапона и пиклорама.
На основании выполненных работ выявлено, что наиболее сложной остается проблема загрязнения агроценозов ДДТ. Производство и использование ДДТ в сельском хозяйстве началось в СССР в 1946-1947 гг. В 1969-1970 гг. ДДТ был исключен из списка пестицидов, используемых в СССР. Однако в течение последующих 16 лет (до 1986 г.) сохранялось производство 10 тыс. т в год, а до конца 80-х годов препарат использовался в порядке исключения. В результате около 20% плодородных земель СССР были в разной степени загрязнены ДДТ. При санитарной норме его содержания в почве 0.5-1 мг/кг во многих местах количество ДДТ превышало в 5-10 раз.
В 2005 г. суммарная площадь, загрязненная пестицидами на выборочно обследуемых угодьях, составляла весной 1.21 тыс. га и осенью 0.94 тыс. га соответственно 6.7 и 5.55%, от общей площади 35 тыс. га (6%). При этом загрязнение почв 2,4-Д отмечено на 13.5% обследованной площади весной и 12.6% (от обследованной 5.6 тыс. га) осенью; ДДТ - 2% от обследованной площади 31.7 тыс.га и триф-торалина - 1.5% весной и 0.55% осенью от обследованных площадей 9.5 тыс. га. Загрязнение почвы на посевах не превышало 3 ПДК, но значительно превышало в местах захоронения пестицидов (Глобальный экологический фонд, 2007).
Приведенные данные свидетельствуют о том, что в России сохраняется высокая опасность от ранее применявшихся пестицидов, обладающих длительным периодом сохранения активности и возможного отрицательного последействия на чувствительные культуры, прежде всего в связи с опасностью ухудшения
Вестник защиты растений, 4, 2009 качества урожая. Существенным остается загрязнение почв ДДТ, а также остатками применяемых в настоящее время новых препаратов, в частности гербицидов группы 2,4-Д и трифлуралина.
Четкое определение загрязненных полей и участков с географической их привязкой позволит применять научно обоснованные мероприятия по сдерживанию отрицательного влияния загрязнителей на продуктивность растений и по реабилитации загрязненных площадей.
Обобщенные данные подразделений агрохимической службы, проводящих определение содержания остаточных количеств пестицидов в почвах, подтверждают данные Росгидромета по доле площадей сельскохозяйственных угодий, загрязненных пестицидами. Данные также свидетельствуют об уменьшении загрязненных площадей в годы реформирования аграрного сектора (табл. 4).
Таблица 4. Содержание остаточных количеств пестицидов в почвах сельхозугодий
Группа пестицидов
Число Доля проб от числа про-анали- анализированных,% зиро- С обнару- С остат-ванных женными ками вы-проб остатками ше ПДК Конец 1980-х годов
Инсектициды 20489 25.4 4.5
в т.ч ХОП 17661 26.2 11.7
ФОП 2863 20.8 0.4
Пиретроиды 145 16.5 10.0
Гербициды 25842 34.7 4.9
в т.ч триазины 16449 34.3 7.1
Группы 2,4-Д 5370 35.4 2.5
Прочие 4023 36.2 2.3
Фунгициды и
протравители 562 20.6 2.9
Середина 1990-х годов
Инсектициды 5378 12.7 0.3
в т.ч ХОП 3227 12.2 0.3
ФОП 1370 12.3 0.15
Пиретроиды 775 14.5 0.3
Гербициды 7079 22.6 0.7
в т.ч триазины 1284 8.6 1
Группы 2,4-Д 3398 11.3 1
Прочие 2397 39.2 0.13
Фунгициды и
протравители 139 0 0
Данные оценки суммарного загрязнения среды, представленные Госэпидемнад-зором России, свидетельствуют о большей
Вестник защиты растений, 4, 2009 опасности загрязнения пестицидами почв, которые являются резерваторами пестицидов, и в свою очередь загрязняют воды, воздух и урожай выращиваемых культур (табл. 5). С уменьшением в ассортименте пестицидов с длительным периодом сохранения активности проявляется общая тенденция сокращения загрязнения почв. Остатки токсикантов групп ДДТ и ГХЦГ среди указанных проб с превышением МДУ, составляют 22% от общих остатков загрязнителей.
Таблица 5. Содержание остаточных количеств
в объектах окружающей среды и пищевых _продуктах_
Наименование объекта
Количество проб, не отвечающих нормативам, % 1996 1997 1998 1999 2000
Почва 3.06 2.73 2.10 1.20 1.79
Питьевая вода 0.89 1.06 0.3 0.35 0.38
Атомосфер-
ный воздух 0 0 0 0 0
Пищевые про- 2.37 0.4 0.19 0.17 0.22
дукты
По данным контроля, 9.1 млн т растительной продукции, выращенной в 2001 г. на площади 4.7 млн га (12.3% от площади посева, обработанной пестицидами), выявлено 0.38% продукции, загрязненной выше ПДК.
Практическая значимость работ, связанных с экотоксикологической оценкой опасности пестицидов-загрязнителей, определяется экономическими показателями. Для принятия решений по сокращению опасности загрязнителей важными являются стоимостные показатели потерь, связанных с загрязнением объектов окружающей среды, растений и урожая.
Наиболее разработанной является методология и непосредственная оценка экотоксикологической опасности пести-
цидов в США, где на сельскохозяйствен-
Программа обеспечения безопасности использования пестицидов
ных культурах используется 3 кг/га пестицидов. На проведение защитных мероприятий на всей площади расходуется 8 млрд долл., а стоимость сохраняемой продукции растениеводства составляет 32 млрд долл. В США остатки пестицидов обнаруживаются в 35% пищевых продуктов, при этом в 1-3% - выше предельных допустимых уровней (остатки определяются для 1/3 веществ из 800 веществ, используемых в стране. По результатам обследований, проведенных медицинскими учреждениями, выявлено, что 1% раковых заболеваний связан с применением пестицидов. Отрицательное влияние на птиц в результате прямого действия и поедания отравленных насекомых оценивается суммой 2 млрд долл (гибель 67 млн птиц, или 10% от общей численности популяций ежегодно). Учтена дополнительная потребность в пестицидах для подавления вредных организмов, развивших устойчивость, которая оценивается суммой 520 млн долл., а также токсичность инсектицидов для теплокровных, рыб и пчел в результате загрязнения поверхностных и грунтовых вод, почвы, воздуха и пищевых продуктов. Суммарные потери от пестицидов в результате отрицательного влияния на человека, полезные организмы и среду обитания оцениваются в США суммой 9 млрд долл. (Рю1еШ, Ртеп1е1, 2005. По существу, указанная сумма отражает потенциал реализации мероприятий по сдерживанию отрицательных экотокси-кологических последствий применения пестицидов и одновременно служит показателем сокращения их эффективности для общества. Если учесть, что в США используется 40% мирового объема пестицидов, то можно предположить, что общемировая опасность пестицидов оценивается суммой 22.2 млрд долл, при положительном эффекте в виде сохраняемого урожая на сумму 80 млрд долл.
В мире проблема снижения опасности химических средств защиты растений -одна из актуальных, решаемая на основе комплексных систем безопасного обращения с пестицидами. Обычно эти системы разрабатываются и реализуются на ос-
новании государственных программ.
В Российской Федерации обеспечение экологической безопасности в аграрном секторе страны регламентируется "Основами государственной политики в области обеспечения химической и биологиче-
ской безопасности Российской Федерации на период до 2010 г. и на дальнейшую перспективу", утвержденными Президентом Российской Федерации в декабре 2003 г. Документ определяет цель, основные принципы, приоритетные направления, задачи и меры государственной поддержки в области обеспечения химической и биологической безопасности личности, общества и государства, а также механизмы реализации политики в этой области.
Государственный мониторинг загрязнения окружающей среды, как обязательный элемент в обеспечении научно обоснованных мероприятий обеспечения экологической и биологической безопасности, осуществляет Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Однако, непосредственное Государственное управление в области обращения с химическими веществами и обеспечения экотоксикологиче-ской безопасности Российской Федерации осуществляется Министерством сельского хозяйства в соответствии с положением о министерстве, которое самостоятельно принимает планы проведения агротехнических, агрохимических, мелиоративных, фитосанитарных и проти-воэрозионных мероприятий в области обеспечения плодородия земель сельскохозяйственного назначения.
В плане научного обеспечения ведущая роль в разработке и реализации экотоксикологических программ принадлежит Россельхозакадемии, специализированному ее подразделению - Отделению защиты растений, которое реализует программы фундаментальных и приоритетных исследований по научному обеспечению агропромышленного комплекса страны и аналогичные координационные программы.
В современном ассортименте пестицидов в сельскохозяйственном производстве практически отсутствуют пестициды группы длительно сохраняющих активность в объектах окружающей среды. Однако, это не означает полной безопасности использования пестицидов. Реально существует опасность токсического
Вестник защиты растений, 4, 2009 последействия в севообороте гербицидов классов сульфонилмочевин и имидазали-нонов. При нарушении регламентов обращения с пестицидами (сроки, нормы, техника, технология внесения пестицидов) реальна опасность их накопления и загрязнения биотических и абиотических элементов агроэкоситем. Соответственно, важным элементом является мониторинг и проведение на его основе мероприятий по взаимоувязанному управлению рисками опасности пестицидов на основе научно обоснованных систем их применения на всех этапах сельскохозяйственного производства.
В системе сельскохозяйственного производства вопросами применения пестицидов занималось и в настоящее время занимается Министерство сельского хозяйства. В МСХ СССР указанные функции были возложены на Управление растениеводства, химизации и защиты растений. Регистрацией пестицидов занималась межведомственная Государственная комиссия по химическим средствам борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками. Подобная структура действовала в МСХ РФ после 1991 г. В МСХ РФ функционировал Департамент растениеводства, химизации и защиты растений, в состав которого входил Отдел химизации и защиты растений и Рабочая группа по организации проведения регистрационных испытаний, экспертизы результатов регистрационных испытаний пестицидов и агрохимикатов (группа выполняла функции Госхимкомиссии, которая в ходе реформирования была упразднена). Отдел надзора решает общие вопросы по химической защите растений, курирует работу службы защиты растений.
Вторым подразделением, связанным с вопросами практического безопасного применения пестицидов в сельском хозяйстве, является Отдел контроля за безопасным использованием пестицидов и агрохимикатов в структуре Федеральной службы по ветеринарному и фитоса-нитарному надзору. В функции Отдела входят вопросы научного обеспечения регистрации пестицидов и решение проблемы утилизации и уничтожения уста-
Вестник защиты растений, 4, 2009 ревших пестицидов, реабилитации загрязненных почв.
Процедура регистрации играет важную роль в формировании эффективного экотоксикологического и медикотоксико-логического безопасного ассортимента пестицидов и регламентов их применения. В ходе регистрации нового пестицида специалисты-эксперты оценивают досье на действующее вещество и препарат (регламенты применения, эффективность, поведение в окружающей среде, токсичность для человека и тестовых организмов). При формировании досье обязательными являются данные лабораторных и полевых испытаний по оценке эффективного действия на целевые организмы, избирательности к культурному растению, по определению длительности сохранения активности, миграционной способности и накопления в объектах окружающей среды.
При регистрации пестицидов учитываются экотоксикологические показатели, характеризующие опасность отрицательного влияния их на биотические и абиотические элементы агроэкосистем (табл. 6).
Регистрация препарата гарантирует его безопасность для человека, полезной фауны и флоры при соблюдении рекомендуемых регламентов. Государственная регистрация пестицидов и агрохими-катов осуществляется МСХ РФ и Рос-сельхознадзором с привлечением других министерств и ведомств в соответствии с Федеральным законом от 19.07.1977 г. №109-ФЗ «О безопасном обращении с пестицидами и агрохимикатами», Приказом МСХ РФ от 21.02.2005 г. №22 «Об утверждении Порядка государственной регистрации пестицидов и агрохимикатов» и приказом Минздрава РФ от 31.01.2002 г. №24 «О токсиколого-гигиенической экспертизы пестицидов и агрохимика-тов».
Перечень пестицидов и агрохимика-тов, прошедших процедуры регистрации и перерегистрации, сводится в "Государственный каталог пестицидов и агрохи-микатов, разрешенных для применения на территории Российской Федерации".
Таблица 6. Показатели влияния пестицидов на биотические (нецелевые организмы) и абиотические элементы агроэкосистем (Горбатов и др., 2008)
Среды Процесс (организм) Показатель
Почва Разложение Период полураспада (DT50)
Сорбция Коэффицент сорб-ции(К| Koc)
Вода Разложение Период полураспада (DT50)
Сорбция донными Коэффицент сорб-осадками ции (Kd Koc)
Растворение Растворимость в воде (S)
Воз- Испарение Константа Генри (H)
дух Разложение Разложение (DT50)
Жи- Биоаккумуляция Коэффициент био-
вые аккумуляции (BCF)
орга-низ- Млекопитающие (крысы) ld50 NOEL
мы Птицы (один вид lc50 NOEL
наземных и один LD50 NOEL
вид водоплавающих птиц)
Зем- Насекомые (ме- LD50
ля доносные пчелы)
Почвенные организмы (дождевые черви) lc50 noel
Почвенные организмы (почвенные микроорганизмы)
Показатели трансформации углерода и азота, % к контролю
Вода
Рыбы (один вид рыб, обитающих в холодных водоемах, и один - в теплых водоемах)
LC50 NOEL
Зоопланктон (дафнии)_
LC50 NOEL
Водоросли (пресноводные зеленые и диатомовые водоросли; цианобактерии (сине-зеленые водоросли)_
Вопросами научного обеспечения эффективного и экологически безопасного применения пестицидов занимается Россельхозака-демия - Отделение защиты растений с подведомственными научно-исследовательскими и координируемыми институтами.
Практическими вопросами примене-
ECx NOEL
ния пестицидов в хозяйствах занимаются агрономы по защите растений и специалисты станций защиты растений, а также специалисты общего профиля и сельские товаропроизводители.
Специалисты станций защиты растений контролируют соблюдение технологий применения пестицидов, качество пестицидов, накопление остаточных количеств в растительной продукции и в объектах окружающей среды.
Контроль за экотоксикологическими последствиями применения пестицидов возложен на токсикологические подразделения службы защиты растений, агрохимических и ветеринарной служб, находящихся в подчинении Минсельхоза РФ. Кроме того, вопросами обнаружения остатков в объектах окружающей среды и продуктах питания занимаются ведомственные службы Минздрава РФ (сан-эпидемслужба) и Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.
Схема научного обеспечения защиты растений в России представлена вертикалью организаций. Эти организации обеспечивают этапы исследований, освоения результатов, доведение информации до пользователей (специалисты, сельские товаропроизводители).
Научные работы по государственным программам фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации, а также координация работ по аналогичной тематике осуществляются Отделением защиты растений Россельхозакадемии в составе ВИЗР, ВНИИФ, ВНИИБЗР и ДВНИИЗР, а также подразделениями по защите растений НИИ Россельхозакадемии других отделений, РАН, РАМН и ВУЗов.
Отделением определен перечень НИИ, имеющих структурные подразделения по защите растений с высоким уровнем квалификации кадров и материально-технической базой, отвечающих требованиям квалифицированного проведения регистрационных испытаний. Перечень утвержден Министерством сельского хозяйства Российской Федерации
Вестник защиты растений, 4, 2009 (Управлением растениеводства, химизации и защиты растений) для проведения испытаний биологической эффективности пестицидов и разработки регламентов их применения. В перечне 61 научное учреждение, из которых 52 из системы Россельхозакадемии (29 - отделения растениеводства, 12 - земледелия, 4 - защиты растений, 2 - мелиорации, водного и лесного хозяйства). Утвержденный перечень учреждений представлен на сайте Минсельхоза Российской Федерации в разделе документов Управления растениеводства, химизации и защиты растений. Научно-методическое обеспечение регистрационных полевых испытаний для указанных учреждений осуществляется Отделением защиты через головное учреждение ВИЗР.
В текущем году начато формирование пакета документов нормативной базы для новой структуры регистрационной службы (ранее Госхимкомиссии с целью научного обеспечения регистрационных испытаний). В 2008 г. подготовлены, обсуждены Научно-техническим советом Минсельхоза России "Методические указания по регистрационным испытаниям инсектицидов, акарици-дов, моллюскоцидов и родентицидов в сельском хозяйстве", завершена редакция соответствующих методических указаний по группам фунгицидов, гербицидов и индукторам устойчивости растений для обсуждения в Минсельхозе России.
Освоение результатов возложено на пользователей федерального уровня и специалистов регионального уровня соответствующих служб - Федеральные и региональные органы, связанные с защитой растений ФГУ "Россельхозцентра" -Отдел защиты растений, районные и межрайонные отделы; Федеральная служба по ветеринарному и фитосани-тарному надзору, ФГУ " Всероссийский центр карантина растений", региональные референтные центры.
Информационно-консультативная служба и СМИ включают издания: ежемесячный журнал "Защита и карантин растений" для специалистов, ученых и практиков; научно-теоретический журнал "Вестник защиты растений" (Россельхозакадемия,
Вестник защиты растений, 4, 2009 ВИЗР); газета "Защита растений" (издатель: ООО "Издательство Агрорус); сайты в Интернете - Минсельхоза России и НИИ Отделения защиты растений.
Пользователями информации являются ученые, руководители, специалисты и непосредственные сельские товаропроизводители.
Основными направлениями развития новых знаний об экотоксикологических основах устойчивого развития сельскохозяйственного производства, связанными с защитой растений, являются:
- исследование экосистем и их средо-образующих функций, пределов устойчивости и экотоксикологической емкости;
- разработка экотоксикологически эффективных технологий производства продукции растениеводства;
- разработка принципов использования средств защиты растений в целях сохранения абиотических и биотических элементов экосистем; методов сохранения биологического разнообразия;
- анализ распространения экотоксикантов и разработка методов контроля и снижения негативных последствий этих процессов;
- разработка методологии и методов эколого-экономической оценки экотоксико-логических последствий защитных мероприятий для использования при принятии решений в области управления фитосани-тарным состоянием агроэкосистем;
- разработка экотоксикологических кри-
териев рисков в целях создания системы управления качеством агроэкосистем;
- разработка средств и методов упреждения и ликвидации загрязнений, реабилитации элементов окружающей среды и утилизации опасных отходов;
- разработка и развитие современных методов экотоксикологического мониторинга, а также информационных технологий в целях управления в области охраны экоценозов и окружающей среды.
Отделением защиты растений в составе подведомственных НИИ осуществляется законотворческая деятельность. Придавая важное значение законодательному обеспечению службы защиты растений, Отделение защиты растений осуществляет разработку технических регламентов - "О требованиях фитосани-тарной безопасности на территории Российской Федерации"(2008 г.); участвует в разработке проекта федерального закона "О внесении изменений в Федеральный закон "О безопасном обращении с пестицидами и агрохимикатами". В 2008 г. внесло предложение в Минсельхоз России о включении в его положения вопросов, регламентирующих деятельность государственных функций службы, обоснование целесообразности разработки проекта Федерального закона "Защита культурных растений".
Глобальный экологический фонд. Проект заключительного отчета по проекту PDF-B. Подпрограмма СОЗ PDF-B. Российская Федерация: Создание в Российской Федерации потенциала для внедрения Стокгольмской Конвенции о СОЗ и разработки Национального плана выполнения. Министерство природных ресурсов Российской Федерации. М, 2007, 235 с.
Экологическая доктрина РФ. М., 2003., 32 с.
Pioletti M.and Pimentel D. Environmental Risks of pesticide versus genetic engeneering for agricultural pest control // J. of Agricultural Environmental Ethics. 2005, 12, 3. р. .279-303.
Горбатов В.С., Матвеев Ю.М., Кононова Т.В. Экологическая оценка пестицидов: источники информации. Нива Татарстана, 2008, 6, с. 30-32
ECOTOXICOLOGY IN THE PHYTOSANITARY MANAGEMENT OF AGROECOSYSTEMS
V.A.Zakharenko
The article discusses the development of chemical plant protection in the World and in the Russian Federation, the role of local scientists in establishment of ecotoxicological concept in phytosanitary management of agroecosystems, the peculiarities of solution of the practical questions in ecotoxicology during the long period on a country level and in regional aspect. A modern state of ecotoxicology and its scientific, organizational and legislative support are discussed.
