Воздействие пестицидов на окружающую среду описывает широкий ряд последствий использования пестицидов. Непреднамеренные последствия пестицидов являются одним из основных факторов негативного воздействия современного промышленного сельского хозяйства на окружающую среду . Пестициды, поскольку они являются токсичными химикатами, предназначенными для уничтожения видов вредителей , могут влиять на нецелевые виды , такие как растения , животные и люди. Более 98% распыляемых инсектицидов и 95% гербицидов достигают места назначения, отличного от их целевых видов, поскольку они распыляются или распространяются по всем сельскохозяйственным полям. [1] Другие агрохимикаты , такие как удобрения , также могут оказывать негативное воздействие на окружающую среду.
Отрицательное воздействие пестицидов проявляется не только в области применения. Сток и дрейф пестицидов могут переносить пестициды в отдаленные водные среды или другие поля, пастбища, населенные пункты и неосвоенные территории. Другие проблемы возникают из-за ненадлежащих методов производства, транспортировки, хранения и утилизации. [2] Со временем повторное применение пестицидов повышает устойчивость вредителей, в то время как его воздействие на другие виды может способствовать возрождению вредителей. [3] Альтернативы интенсивному использованию пестицидов, такие как комплексная борьба с вредителями , и устойчивые методы ведения сельского хозяйства, такие как поликультура, смягчают эти последствия без применения вредных токсичных химикатов.
Экологическое моделирование показывает, что в глобальном масштабе более 60% мировых сельскохозяйственных земель (~24,5 млн км²) «подвержены риску загрязнения пестицидами более чем одним активным ингредиентом», и что более 30% находятся в зоне «высокого риска», из которых треть находится в регионах с высоким биоразнообразием. [4] [5] Каждый пестицид или класс пестицидов имеет определенный набор экологических проблем. Такие нежелательные эффекты привели к запрету многих пестицидов, в то время как правила ограничили и/или сократили использование других. Глобальное распространение использования пестицидов, включая использование старых/устаревших пестицидов, которые были запрещены в некоторых юрисдикциях, в целом увеличилось. [6] [7]
Мы использовали химические пестициды в течение многих лет из-за немедленной выгоды, которую получает агробизнес. От их экономической эффективности до их помощи в снижении распространения болезней и увеличении урожайности, эти пестициды, по-видимому, являются отличным ресурсом. Однако исследования показали, что химические пестициды могут вызывать серьезные проблемы для тех, кто их потребляет, и для окружающей среды вокруг них. [8] Они могут разрушать экосистемы и вносить всевозможные токсины в людей и животных, которые их потребляют. Даже неактивные ингредиенты, которые часто считаются нетоксичными, могут быть очень токсичными ингредиентами, которые наносят вред. Возможно, наиболее часто встречающаяся проблема с пестицидами — это их воздействие на опылителей. [8] Хотя эти химикаты предназначены для уничтожения вредителей, они также имеют тенденцию убивать или повреждать тех самых существ, которые поддерживают сельское хозяйство. Конечно, некоторые химические пестициды достаточно мягкие, чтобы не навредить полезным насекомым, но достаточно человеческой ошибки, чтобы то, что безвредно, стало вредным. Некоторые эффекты неизвестны из-за сложного и труднопредсказуемого эффекта комбинирования пестицидов. В некоторых случаях натуральные пестициды предлагают фермерам лучшую альтернативу. [9] Натуральные пестициды — это пестициды, которые встречаются в природе и производятся из минералов, растений и микроорганизмов. Хотя они не действуют так долго, как синтетические пестициды, и менее токсичны, они более безопасны для окружающей среды. (Это не означает, что они безопасны для людей, поскольку они все равно предназначены для уничтожения насекомых.) Конкретные типы натуральных пестицидов включают ботанические пестициды — природные химикаты, извлекаемые непосредственно из растений или минералов; биохимические пестициды — используют вещества, такие как растительные гормоны, которые могут мешать спариванию вредителей или другому поведению; и микробные пестициды — пестициды с микроорганизмами, такими как грибки, вирусы или бактерии, в качестве активного ингредиента. Другие вещи, такие как розмарин, бархатцы, хризантемы, лаванда и базилик, работают как естественное средство отпугивания определенных вредителей. [10]
Первые синтетические гербициды были обнаружены в 1930-х и 1940-х годах. Это была эпоха, когда стали доступны синтетические антибиотики, пластик и многие другие материалы. Синтетические пестициды быстро стали популярными после Второй мировой войны. Урожайность сельскохозяйственных культур значительно возросла благодаря открытию 2,4-Д . [11] [12] [13] [14] Многие заражения насекомыми были устранены с помощью ДДТ , что значительно снизило уровень заболеваемости тифом и малярией во всем мире. В 1962 году только в США было произведено около 85 000 000 килограммов ДДТ. [15]
Общественная обеспокоенность нежелательными экологическими эффектами химических веществ возникла в начале 1960-х годов с публикацией книги Рейчел Карсон «Безмолвная весна» . Вскоре после этого было показано, что ДДТ, первоначально использовавшийся для борьбы с малярией , и его метаболиты вызывают эффекты на уровне популяции хищных птиц. Первоначальные исследования в промышленно развитых странах были сосредоточены на острых эффектах смертности, в основном связанных с птицами или рыбами. [16]
Сегодня в мировом сельском хозяйстве используется более 3,5 миллиардов килограммов синтетических пестицидов в отрасли стоимостью более 45 миллиардов долларов. [17] В настоящее время ведущими производителями агрохимикатов являются Syngenta (ChemChina), Bayer Crop Science, BASF , Dow AgroSciences , FMC , ADAMA, Nufarm , Corteva , Sumitomo Chemical, UPL и Huapont Life Sciences. Bayer CropScience и ее приобретение Monsanto привели к рекордной прибыли в 2019 году в размере более 10 миллиардов долларов продаж, при этом доля гербицидов выросла на 22%, за ней следует Syngenta. [18]
В 2016 году Соединенные Штаты потребили 322 миллиона фунтов (146 056 743 кг) пестицидов, запрещенных в ЕС, 26 миллионов фунтов (11 793 402 кг) пестицидов, запрещенных в Бразилии, и 40 миллионов фунтов (18 143 695 кг) пестицидов, запрещенных в Китае, при этом большинство запрещенных пестицидов в Соединенных Штатах оставались неизменными или увеличивались за последние 25 лет, согласно исследованиям. [19]
В Соединенных Штатах использование обычных пестицидов достигло пика в 1979 году, а к 2007 году сократилось на 25 процентов по сравнению с пиковым уровнем 1979 года [20] , в то время как объем сельскохозяйственного производства в США увеличился на 43 процента за тот же период. [21]
Стойкие органические загрязнители (СОЗ) — это соединения, которые устойчивы к деградации и, таким образом, остаются в окружающей среде дольше своего предполагаемого срока. Некоторые пестициды, включая альдрин , хлордан , ДДТ , дильдрин , эндрин , гептахлор , гексахлорбензол , мирекс и токсафен , считаются СОЗ. Некоторые СОЗ обладают способностью улетучиваться и перемещаться на большие расстояния в атмосфере, чтобы осаждаться в отдаленных регионах. Такие химикаты могут обладать способностью к биоаккумуляции и биоусилению и могут биоусиливать (т. е. становиться более концентрированными) до 70 000 раз от их исходных концентраций. [42] СОЗ могут влиять на нецелевые организмы в окружающей среде и увеличивать риск для людей [43] путем нарушения работы эндокринной , репродуктивной и дыхательной систем . [42]
Период полураспада пестицидов представляет большой интерес. Некоторые пестициды быстро разлагаются в окружающей среде, другие, называемые стойкими, задерживаются, вызывая нежелательные эффекты. [44] и некоторые авторы утверждают, что модели оценки риска и воздействия пестицидов опираются на информацию , описывающую рассеивание из растений, и чувствительны к ней. [45]
Период полураспада пестицидов объясняется в двух информационных листках NPIC . Известные пути деградации: фотолиз , химическая диссоциация , сорбция , биоаккумуляция и метаболизм растений или животных . [46] [47] Информационный листок USDA , опубликованный в 1994 году, содержит коэффициент адсорбции почвы и период полураспада почвы для широко используемых в то время пестицидов. [48] [49]
Пестициды способствуют загрязнению воздуха. Дрейф пестицидов происходит, когда пестициды, взвешенные в воздухе в виде частиц, переносятся ветром в другие районы, потенциально загрязняя их. [50] Пестициды, которые применяются к посевам, могут улетучиваться и могут быть разнесены ветром в близлежащие районы, потенциально представляя угрозу для дикой природы. [51] Погодные условия во время применения, а также температура и относительная влажность изменяют распространение пестицида в воздухе. По мере увеличения скорости ветра увеличивается и дрейф распыления и воздействие. Низкая относительная влажность и высокая температура приводят к большему испарению распыления. Количество вдыхаемых пестицидов в наружной среде, поэтому часто зависит от сезона. [3] Кроме того, капли распыляемых пестицидов или частицы пестицидов, применяемых в виде пыли, могут переноситься ветром в другие районы, [52] или пестициды могут прилипать к частицам, которые разносятся ветром, таким как частицы пыли. [53] Наземное распыление обеспечивает меньший дрейф пестицидов, чем воздушное распыление . [54] Фермеры могут использовать буферную зону вокруг своего урожая, состоящую из пустой земли или несельскохозяйственных растений, таких как вечнозеленые деревья, которые будут служить ветрозащитой и поглощать пестициды, предотвращая их попадание в другие районы. [55] Такие ветрозащиты являются обязательными в Нидерландах . [55]
Пестициды, распыляемые на полях и используемые для фумигации почвы, могут выделять химикаты, называемые летучими органическими соединениями , которые могут реагировать с другими химикатами и образовывать загрязняющее вещество, называемое приземным озоном . Использование пестицидов составляет около 6 процентов от общего уровня приземного озона. [56]
В Соединенных Штатах было обнаружено, что пестициды загрязняют каждый ручей и более 90% скважин, отобранных в ходе исследования Геологической службы США . [57] Остатки пестицидов также были обнаружены в дождевых и грунтовых водах. [58] Исследования, проведенные правительством Великобритании, показали, что в некоторых образцах речной воды и грунтовых вод концентрации пестицидов превышали допустимые для питьевой воды. [59]
Воздействие пестицидов на водные системы часто изучается с использованием модели гидрологического транспорта для изучения движения и судьбы химикатов в реках и ручьях. Еще в 1970-х годах был проведен количественный анализ стока пестицидов для прогнозирования количества пестицидов, которые достигнут поверхностных вод. [60]
Существует четыре основных пути, по которым пестициды попадают в воду: они могут дрейфовать за пределы предполагаемой области при распылении, они могут просачиваться или вымываться через почву, они могут быть перенесены в воду в виде стока или могут быть пролиты, например, случайно или по неосторожности. [61] Они также могут быть перенесены в воду при эрозии почвы . [62] Факторы, которые влияют на способность пестицида загрязнять воду, включают его растворимость в воде , расстояние от места применения до водоема, погоду, тип почвы , наличие растущей культуры и метод, используемый для применения химиката. [63]
В регулировании Соединенных Штатов максимальные пределы допустимых концентраций [64] отдельных пестицидов в питьевой воде устанавливаются Агентством по охране окружающей среды (EPA) для общественных систем водоснабжения . [58] [63] (Федеральных стандартов для частных скважин нет.) Стандарты качества окружающей воды для концентраций пестицидов в водоемах в основном разрабатываются государственными экологическими агентствами под надзором EPA. Эти стандарты могут быть выпущены для отдельных водоемов или могут применяться по всему штату. [65] [66]
Соединенное Королевство устанавливает стандарты качества окружающей среды (EQS) или максимально допустимые концентрации некоторых пестицидов в водоемах, превышение которых может привести к токсичности. [67]
Европейский союз регулирует максимальные концентрации пестицидов в воде. [67]
Широкое использование пестицидов в сельскохозяйственном производстве может привести к деградации и повреждению сообщества микроорганизмов, живущих в почве , особенно когда эти химикаты используются чрезмерно или неправильно, поскольку химические соединения накапливаются в почве. [68] Полное воздействие пестицидов на почвенные микроорганизмы до сих пор не полностью изучено; многие исследования обнаружили пагубное воздействие пестицидов на почвенные микроорганизмы и биохимические процессы, в то время как другие обнаружили, что остатки некоторых пестицидов могут разлагаться и усваиваться микроорганизмами. [69] Влияние пестицидов на почвенные микроорганизмы зависит от стойкости, концентрации и токсичности применяемого пестицида, а также от различных факторов окружающей среды. [70] Это сложное взаимодействие факторов затрудняет получение окончательных выводов о взаимодействии пестицидов с почвенной экосистемой . В целом, долгосрочное применение пестицидов может нарушить биохимические процессы круговорота питательных веществ . [69]
Многие из химических веществ, используемых в пестицидах, являются стойкими загрязнителями почвы , воздействие которых может сохраняться десятилетиями и отрицательно влиять на сохранение почвы . [71]
Использование пестицидов снижает общее биоразнообразие в почве. Неиспользование химикатов приводит к повышению качества почвы , [72] с дополнительным эффектом, заключающимся в том, что большее количество органического вещества в почве позволяет лучше удерживать воду. [58] Это помогает повысить урожайность ферм в засушливые годы, когда органические фермы имели урожайность на 20-40% выше, чем их обычные аналоги. [73] Меньшее содержание органического вещества в почве увеличивает количество пестицида, которое покинет область применения, потому что органическое вещество связывается с пестицидами и помогает их разрушать. [58]
Деградация и сорбция являются факторами, которые влияют на стойкость пестицидов в почве. В зависимости от химической природы пестицида такие процессы напрямую контролируют транспортировку из почвы в воду, а затем в воздух и нашу пищу. Разложение органических веществ, деградация, включает взаимодействия между микроорганизмами в почве. Сорбция влияет на биоаккумуляцию пестицидов, которая зависит от органического вещества в почве. Было показано, что слабые органические кислоты слабо сорбируются почвой из-за pH и в основном кислотной структуры. Было показано, что сорбированные химикаты менее доступны для микроорганизмов. Механизмы старения плохо изучены, но по мере увеличения времени пребывания в почве остатки пестицидов становятся более устойчивыми к деградации и извлечению, поскольку они теряют биологическую активность. [74]
Фиксация азота , необходимая для роста сосудистых («высших») растений , затрудняется пестицидами в почве. [75] Было показано, что инсектициды ДДТ , метилпаратион и особенно пентахлорфенол влияют на химическую сигнализацию бобовых и ризобий . [75] Снижение этой симбиотической химической сигнализации приводит к снижению фиксации азота и, таким образом, снижению урожайности. [75] Образование корневых клубеньков у этих растений экономит мировой экономике 10 миллиардов долларов на синтетических азотных удобрениях каждый год. [76]
С другой стороны, пестициды оказывают некоторое прямое вредное воздействие на растения, включая плохое развитие корневых волосков, пожелтение побегов и замедление роста растений. [77]
Пестициды могут убивать пчел и в значительной степени способствуют снижению численности опылителей [78], потере видов, опыляющих растения, в том числе через механизм синдрома разрушения колоний [ 79] [80] [81] [82] [83] [ ненадежный источник? ] , при котором рабочие пчелы из улья или колонии западных медоносных пчел внезапно исчезают. Применение пестицидов к цветущим культурам может убить медоносных пчел [50] , которые действуют как опылители. По оценкам Министерства сельского хозяйства США и Службы лесного хозяйства США , фермеры США теряют не менее 200 миллионов долларов в год из-за снижения опыления сельскохозяйственных культур, поскольку пестициды, применяемые на полях, уничтожают около пятой части колоний медоносных пчел в США и наносят вред еще 15%. [1]
Исследования на животных в основном сосредоточены на рыбах, насекомых, птицах, земноводных и паукообразных. [16] Пестициды наносят вред многим видам животных, что заставляет многие страны регулировать использование пестицидов с помощью Планов действий по сохранению биоразнообразия . Животные, включая людей, могут быть отравлены остатками пестицидов, которые остаются в пище, например, когда дикие животные заходят на обработанные поля или близлежащие районы вскоре после распыления. [54]
Пестициды могут лишить некоторых животных основных источников пищи, заставляя их переезжать, менять рацион или голодать. Остатки могут перемещаться по пищевой цепи ; например, птицы могут пострадать, если они поедают насекомых и червей, которые потребляли пестициды. [50] Земляные черви переваривают органические вещества и увеличивают содержание питательных веществ в верхнем слое почвы. Они защищают здоровье человека, поглощая разлагающийся мусор и выступая в качестве биоиндикаторов активности почвы. Пестициды оказывают вредное воздействие на рост и размножение земляных червей. [84] Некоторые пестициды могут биоаккумулироваться или со временем накапливаться до токсичных уровней в телах организмов, которые их потребляют, явление, которое особенно сильно влияет на виды, находящиеся высоко в пищевой цепи. [50]
По оценкам Службы охраны рыбных ресурсов и диких животных США, в США ежегодно от пестицидов погибает 72 миллиона птиц. [86] Белоголовые орланы являются типичными примерами нецелевых организмов, на которых воздействует использование пестицидов. В 1962 году книга Рейчел Карсон «Безмолвная весна» раскрыла последствия биоаккумуляции пестицида ДДТ .
Птицы сельскохозяйственных угодий сокращаются быстрее, чем птицы любого другого биома в Северной Америке, сокращение, которое коррелирует с интенсификацией и расширением использования пестицидов. [87] На сельскохозяйственных угодьях Соединенного Королевства популяции десяти различных видов птиц сократились на 10 миллионов размножающихся особей в период с 1979 по 1999 год, предположительно из-за потери видов растений и беспозвоночных, которыми питаются птицы. По всей Европе по состоянию на 1999 год под угрозой исчезновения находились 116 видов птиц. Было обнаружено, что сокращение популяций птиц связано со временем и районами использования пестицидов. [88] Истончение яичной скорлупы, вызванное ДДЭ , особенно повлияло на популяции птиц в Европе и Северной Америке. [89] С 1990 по 2014 год численность обычных птиц сельскохозяйственных угодий сократилась в Европейском союзе в целом, а также во Франции, Бельгии и Швеции; в Германии, которая больше полагается на органическое земледелие и меньше на пестициды, сокращение было медленнее; В Швейцарии , которая не сильно полагается на интенсивное сельское хозяйство , после спада в начале 2000-х годов уровень вернулся к уровню 1990 года. [85]
В другом примере некоторые типы фунгицидов, используемые при выращивании арахиса, лишь немного токсичны для птиц и млекопитающих, но могут убивать дождевых червей, что, в свою очередь, может привести к сокращению популяции птиц и млекопитающих, которые ими питаются. [54]
Некоторые пестициды выпускаются в гранулированной форме. Дикие животные могут съесть гранулы, приняв их за зерна пищи. Нескольких гранул пестицида может быть достаточно, чтобы убить небольшую птицу. [54] Гербициды могут поставить под угрозу популяции птиц, сокращая их среду обитания. [54] Кроме того, разрушение естественной среды обитания и преобразование в другие типы землепользования (например, сельскохозяйственные, жилые) способствует сокращению численности этих птиц. Авициды представляют огромную угрозу прямого отравления нецелевых птиц. Поскольку отравленные птицы могут пролетать большие расстояния перед смертью, смерть нецелевых птиц часто остается незамеченной. Во многих странах вообще нет зарегистрированных пестицидов этой группы. В США зарегистрированные авициды относятся к пестицидам ограниченного использования и могут использоваться только сертифицированными операциями по борьбе с вредителями.
Рыба и другие водные биоты могут пострадать от воды, загрязненной пестицидами. [90] Поверхностный сток пестицидов в реки и ручьи может быть крайне губительным для водной флоры и фауны , иногда убивая всю рыбу в определенном ручье. [91]
Применение гербицидов в водоемах может вызвать гибель рыбы , когда мертвые растения разлагаются и потребляют кислород воды , заставляя рыбу задыхаться. Гербициды, такие как сульфат меди , которые применяются в воде для уничтожения растений, токсичны для рыб и других водных животных в концентрациях, аналогичных тем, которые используются для уничтожения растений. Повторное воздействие сублетальных доз некоторых пестицидов может вызвать физиологические и поведенческие изменения, которые сокращают популяции рыб, такие как оставление гнезд и выводков, снижение иммунитета к болезням и снижение избегания хищников. [90]
Применение гербицидов в водоемах может привести к гибели растений, от которых зависит среда обитания рыб. [90]
Пестициды могут накапливаться в водоемах до уровней, которые убивают зоопланктон , основной источник пищи для молодых рыб. [92] Пестициды также могут убивать насекомых, которыми питаются некоторые рыбы, заставляя рыбу перемещаться на большие расстояния в поисках пищи и подвергая ее большему риску со стороны хищников. [90]
Чем быстрее данный пестицид распадается в окружающей среде, тем меньшую угрозу он представляет для водной жизни. Инсектициды обычно более токсичны для водной жизни, чем гербициды и фунгициды. [90]
За последние несколько десятилетий популяции земноводных сократились по всему миру по необъяснимым причинам, которые, как полагают, разнообразны, но частью которых могут быть пестициды. [93]
Смеси пестицидов, по-видимому, оказывают кумулятивное токсическое воздействие на лягушек. Головастики из прудов, содержащих несколько пестицидов, дольше метаморфизируются и становятся меньше, когда это происходит, что снижает их способность ловить добычу и избегать хищников. [94] Воздействие на головастиков органохлоридного эндосульфана в концентрациях, которые, вероятно, встречаются в местах обитания вблизи полей, опрысканных этим химикатом, убивает головастиков и вызывает аномалии поведения и роста. [95]
Гербицид атразин может превратить самцов лягушек в гермафродитов , снижая их способность к размножению. [94] Сообщалось как о репродуктивных, так и нерепродуктивных эффектах у водных рептилий и амфибий. У крокодилов, многих видов черепах и некоторых ящериц отсутствуют хромосомы, различающиеся по полу, до оплодотворения во время органогенеза , в зависимости от температуры. Эмбриональное воздействие различных ПХБ на черепах вызывает смену пола. В Соединенных Штатах и Канаде сообщалось о таких расстройствах, как снижение успешности вылупления, феминизация, поражения кожи и другие аномалии развития. [89]
Пестициды могут попадать в организм через вдыхание аэрозолей , пыли и паров , содержащих пестициды; через ротовую полость при употреблении пищи/воды; и через кожу при прямом контакте. [96] Пестициды выделяются в почву и грунтовые воды, которые могут попасть в питьевую воду, а распыляемые пестициды могут дрейфовать и загрязнять воздух.
Влияние пестицидов на здоровье человека зависит от токсичности химиката, а также от продолжительности и масштаба воздействия. [97] Работники ферм и их семьи подвергаются наибольшему воздействию сельскохозяйственных пестицидов через прямой контакт. Каждый человек содержит пестициды в своих жировых клетках.
Дети более восприимчивы и чувствительны к пестицидам, [96] потому что они все еще развиваются и имеют более слабую иммунную систему , чем взрослые. Дети могут быть более подвержены воздействию из-за их более близкого расположения к земле и склонности класть незнакомые предметы в рот. Контакт рук со ртом зависит от возраста ребенка, во многом как воздействие свинца. Дети в возрасте до шести месяцев более склонны подвергаться воздействию через грудное молоко и вдыхание мелких частиц. Пестициды, попавшие в дом от членов семьи, увеличивают риск воздействия. Токсичные остатки в пище могут способствовать воздействию на ребенка. [98] Эпидемиологические исследования сообщили о неблагоприятных эффектах некоторых пестицидов при текущих уровнях воздействия на когнитивное развитие детей. [99] Химические вещества могут биоаккумулироваться в организме с течением времени.
Эффекты воздействия могут варьироваться от легкого раздражения кожи до врожденных дефектов , опухолей, генетических изменений, заболеваний крови и нервов, эндокринных нарушений , комы или смерти. [97] Эффекты развития были связаны с пестицидами. Недавний рост детских раковых заболеваний по всей Северной Америке, таких как лейкемия , может быть результатом мутаций соматических клеток . [100] Инсектициды, направленные на разрушение насекомых, могут оказывать вредное воздействие на нервную систему млекопитающих. При воздействии наблюдались как хронические, так и острые изменения. ДДТ и его продукт распада ДДЕ нарушают эстрогенную активность и, возможно, приводят к раку груди. Воздействие ДДТ на плод уменьшает размер мужского полового члена у животных и может привести к неопущению яичек . Пестицид может влиять на плод на ранних стадиях развития, внутриутробно и даже если родитель подвергся воздействию до зачатия. Репродуктивное нарушение может произойти из-за химической реактивности и структурных изменений. [101]
Устойчивость к пестицидам описывает сниженную восприимчивость популяции вредителей к пестициду , который ранее был эффективен для борьбы с вредителями. Виды вредителей развивают устойчивость к пестицидам посредством естественного отбора : наиболее устойчивые особи выживают и передают свои приобретенные наследственные изменения и признаки своему потомству. [102] Если у вредителя есть устойчивость, то это снизит эффективность пестицида — эффективность и устойчивость обратно пропорциональны . [103]
Случаи резистентности были зарегистрированы у всех классов вредителей ( т. е. болезней сельскохозяйственных культур, сорняков, грызунов и т. д. ) , причем «кризисы» в борьбе с насекомыми возникали на ранних этапах после введения использования пестицидов в 20 веке. Комитет по борьбе с резистентностью к инсектицидам (IRAC) определяет резистентность к инсектицидам как « наследственное изменение чувствительности популяции вредителей, которое отражается в повторяющейся неспособности продукта достичь ожидаемого уровня контроля при использовании в соответствии с рекомендациями на этикетке для данного вида вредителей » . [104]
Устойчивость к пестицидам растет. Фермеры в США потеряли 7% своих урожаев из-за вредителей в 1940-х годах; в 1980-х и 1990-х годах потери составили 13%, даже несмотря на то, что использовалось больше пестицидов. [102] Более 500 видов вредителей выработали устойчивость к пестицидам. [105] Другие источники оценивают это число примерно в 1000 видов с 1945 года. [106]
Хотя эволюция устойчивости к пестицидам обычно обсуждается как результат использования пестицидов, важно иметь в виду, что популяции вредителей также могут адаптироваться к нехимическим методам контроля. Например, северный кукурузный жук ( Diabrotica barberi ) приспособился к севообороту кукуруза-соя , проведя год, когда поле засеяно соей, в диапаузе . [107]
По состоянию на 2014 год [обновлять]лишь немногие новые средства от сорняков близки к коммерциализации, и ни одно из них не обладает новым, не вызывающим резистентности механизмом действия. [108] Аналогичным образом, по состоянию на январь 2019 года [обновлять]разработка новых инсектицидов стала более дорогой и сложной, чем когда-либо. [109]Нецелевые организмы также могут быть подвержены воздействию пестицидов. В некоторых случаях вредное насекомое, которое контролируется полезным хищником или паразитом, может процветать, если применение инсектицида убьет как вредителей, так и полезные популяции. Исследование, сравнивающее биологическую борьбу с вредителями и пиретроидный инсектицид для капустной моли , основного вредителя семейства капустных , показало, что популяция вредителей восстановилась из-за потери насекомых- хищников , тогда как биоконтроль не показал того же эффекта. [110] Аналогичным образом, пестициды, распыляемые для борьбы с комарами , могут временно подавлять популяции комаров, они могут привести к увеличению популяции в долгосрочной перспективе за счет нарушения естественного контроля. [50] Это явление, при котором популяция вида вредителя восстанавливается до равной или большей численности, чем она была до применения пестицида, называется возрождением вредителей и может быть связано с устранением его хищников и других естественных врагов. [111]
Потеря видов хищников может также привести к связанному явлению, называемому вторичными вспышками вредителей, увеличению проблем со стороны видов, которые изначально не были проблемой из-за потери их хищников или паразитов. [111] По оценкам, треть из 300 наиболее вредоносных насекомых в США изначально были вторичными вредителями и стали серьезной проблемой только после использования пестицидов. [1] Как при возрождении вредителей, так и при вторичных вспышках их естественные враги были более восприимчивы к пестицидам, чем сами вредители, в некоторых случаях приводя к тому, что популяция вредителей была выше, чем до использования пестицидов. [111]
Хотя различные меры по минимизации использования пестицидов применимы к садам [112] , они не имеют отношения к сельскому хозяйству в больших масштабах.
Биологические методы контроля, такие как устойчивые сорта растений и использование феромонов , были успешными и иногда навсегда решали проблему с вредителями. [113] Интегрированная борьба с вредителями (ИБВ) использует химическое использование только тогда, когда другие альтернативы неэффективны. ИБВ наносит меньший вред людям и окружающей среде. Фокус шире, чем на конкретном вредителе, учитывая ряд альтернатив борьбы с вредителями. [114] Биотехнология также может быть инновационным способом борьбы с вредителями. Штаммы могут быть генетически модифицированы (ГМ) для повышения их устойчивости к вредителям. [113]
До или во время разработки синтетических пестицидов было идентифицировано множество природных пестицидов, включая пиретрум , ротенон , никотин , сабадиллу и квассин . [115] Синтетические соединения оказались дешевле и гораздо эффективнее природных пестицидов. [116]
Биопестициды , такие как рапсовое масло и пищевая сода, которые содержат активные ингредиенты из натуральных веществ, являются экологически чистой альтернативой токсичным пестицидам. [117] Существует три категории биопестицидов: микробные пестициды, защитные средства, вносимые в растения (PIP), и биохимические биопестициды. Альтернативы пестицидам включают ряд генетических материалов, вводимых в растения, которые нацелены на определенного вредителя, и активные ингредиенты, которые контролируют спаривание и размножение определенных вредителей или убивают целевых вредителей. [117] Биопестициды эффективны в небольших количествах и быстро разлагаются, что делает их экологически чистой альтернативой пестицидам. [118] Они также часто используются в комплексной борьбе с вредителями (IPM) и являются важным компонентом стратегии IPM Великобритании по защите урожая. [119]
В Соединенных Штатах Агентство по охране окружающей среды (EPA) рекомендует правильное использование пестицидов и их утилизацию в соответствии с федеральными или индивидуальными государственными инструкциями для фермеров или коммерческих пользователей. [120] Коммерческим пользователям пестицидов рекомендуется следовать инструкциям по утилизации на этикетках пестицидов, применяя необходимые меры безопасности при утилизации опасных отходов. [120] Им также рекомендуется обращаться за помощью в местные агентства по утилизации нежелательных или неиспользованных пестицидов. [120]
Все еще существуют экологические проблемы, возникающие из-за стока и других негативных последствий пестицидов. Сток пестицидов в сточные воды и дрейф пестицидов в другие экосистемы привели к исследованиям по удалению и восстановлению пестицидов в окружающей среде. Были проведены исследования различных методов обработки загрязнения пестицидами, включая использование абсорбции активированным углем и передовых процессов окисления . Различные методы удаления пестицидов требуют различных затрат и могут иметь различные результаты удаления. Некоторые методы требуют недорогих технологий, но многие приводят к побочным продуктам, которые требуют дополнительных затрат на удаление или неоправданного воздействия на окружающую среду. [121]
Продолжаются исследования, посвященные удалению пестицидов. Например, исследование 2022 года продемонстрировало отличную эффективность удаления — 80% — для часто используемого пестицида хлорпирифоса с помощью использования магнитных растительных биоботов. [122]
Благодаря свойствам активированного угля, различные его типы были исследованы в качестве потенциального лечения для поглощения различных видов пестицидов. [123] Исследователи обнаружили применение активированного угля из семян мандарина для поглощения пестицидов. [124] Исследователи используют этот активированный уголь из семян мандарина в процессе удаления карбаматных пестицидов, которые связаны с повышенным риском рака и другими рисками для здоровья. [124] Было обнаружено, что поглощение активированным углем является успешным и экономически эффективным способом удаления пестицидов. [124]
Для борьбы с проблемой остатков пестицидов на фруктах и овощах использовались усовершенствованные окислительные процессы. AOP и его технологии использовались в попытках удаления загрязняющих веществ пестицидов из сточных вод с использованием различных химических реакций для выявления различных загрязняющих веществ. [125] Исследователи обнаружили, что этот метод удаления пестицидов с использованием сопряженного свободного хлора/ультразвука является успешным для удаления остатков пестицидов из овощей. [126]
Хотя поставщики называют сельскохозяйственные пестициды экономически и экологически обоснованными методами, последствия их использования могут включать токсичность, биоаккумуляцию, стойкость и физиологические реакции у людей и диких животных [127] , и несколько международных НПО, таких как Pesticide Action Network , выросли в ответ на экономическую деятельность этих крупных транснациональных корпораций. Исторически вклад PAN, нацеленный на « грязную дюжину», привел к договорам и глобальному экологическому законодательству, запрещающему стойкие органические загрязнители (СОЗ), такие как эндосульфан , а их кампания по предварительному обоснованному согласию (ПОС) для стран Глобального Юга, чтобы знать, какие опасные и запрещенные химические вещества они могут импортировать, способствовала кульминации Роттердамской конвенции о предварительном обоснованном согласии, которая вступила в силу в 2004 году. [128] Работа PAN, согласно их веб-сайту, включает в себя «переключение глобальной помощи с пестицидов», [129] в дополнение к общественному мониторингу и выполнению функции сторожевого пса для политических провалов Всемирного банка. [ 129] Кроме того, члены Сети действий по борьбе с пестицидами помогли в качестве соавторов Международной оценки сельскохозяйственных знаний, науки и технологий для развития (IAASTD), работая над тем, чтобы сосредоточить агроэкологические знания и методы ведения сельского хозяйства как решающие для будущего сельского хозяйства. [129]
{{cite book}}
: CS1 maint: местоположение ( ссылка ){{cite web}}
: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )