Воздействие пестицидов на окружающую среду описывает широкий ряд последствий использования пестицидов. Непредвиденные последствия применения пестицидов являются одним из основных факторов негативного воздействия современного промышленного сельского хозяйства на окружающую среду . Пестициды, поскольку они представляют собой токсичные химические вещества, предназначенные для уничтожения видов вредителей , могут воздействовать на нецелевые виды , такие как растения , животные и люди. Более 98% распыляемых инсектицидов и 95% гербицидов достигают пункта назначения, отличного от их целевого вида, поскольку они распыляются или распределяются по целым сельскохозяйственным полям. [1] Другие агрохимикаты , такие как удобрения , также могут оказывать негативное воздействие на окружающую среду.
Негативное воздействие пестицидов проявляется не только в сфере применения. Сток и дрейф пестицидов могут переносить пестициды в отдаленные водные объекты или на другие поля, пастбища, населенные пункты и неосвоенные территории. Другие проблемы возникают из-за плохой практики производства, транспортировки, хранения и утилизации. [2] Со временем повторное применение пестицидов повышает устойчивость вредителей, а его воздействие на другие виды может способствовать возрождению вредителей. [3] Альтернативы интенсивному использованию пестицидов, такие как комплексная борьба с вредителями , и методы устойчивого ведения сельского хозяйства, такие как поликультура, смягчают эти последствия без вредного применения токсичных химикатов.
Экологическое моделирование показывает, что во всем мире более 60% мировых сельскохозяйственных угодий (~24,5 млн км²) «подвергается риску загрязнения пестицидами более чем одним активным ингредиентом», и что более 30% находятся в «высоком риске», из которых треть находятся в зоне риска. регионы с высоким биоразнообразием. [4] [5] Каждый пестицид или класс пестицидов сопряжен с определенным набором экологических проблем. Такие нежелательные эффекты привели к запрету многих пестицидов, в то время как нормативные акты ограничили и/или сократили использование других. Глобальное распространение использования пестицидов, включая использование старых/устаревших пестицидов, запрещенных в некоторых юрисдикциях, в целом возросло. [6] [7]
Мы годами использовали химические пестициды из-за непосредственных выгод, которые получает агробизнес. Эти пестициды, начиная с их экономической эффективности и заканчивая помощью в уменьшении распространения болезней и увеличении урожайности сельскохозяйственных культур, представляются отличным ресурсом. Однако исследования показали, что химические пестициды могут вызвать серьезные проблемы для тех, кто их потребляет, и для окружающей среды. [8] Они могут разрушать экосистемы и доставлять всевозможные токсины людям и животным, которые их потребляют. Даже неактивные ингредиенты, которые часто считаются нетоксичными, могут оказаться очень токсичными ингредиентами, причиняющими вред. Пожалуй, наиболее распространенной проблемой, связанной с пестицидами, является их воздействие на опылителей. [8] Хотя эти химикаты предназначены для уничтожения вредителей, они также имеют тенденцию убивать или наносить ущерб тем самым существам, которые поддерживают сельское хозяйство. Конечно, некоторые химические пестициды достаточно мягкие, чтобы не причинить вреда полезным насекомым, но достаточно человеческой ошибки, чтобы сделать то, что безвредно, вредным. Некоторые эффекты неизвестны из-за сложного и трудно предсказуемого эффекта от комбинирования пестицидов. В некоторых случаях природные пестициды предлагают фермерам лучшую альтернативу. [9] Природные 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 человека, поскольку они по-прежнему предназначены для уничтожения насекомых.) Конкретные типы природных пестицидов включают растительные пестициды – химические вещества природного происхождения, извлеченные непосредственно из растений или минералов; биохимические пестициды — используют такие вещества, как растительные гормоны, которые могут мешать спариванию вредителей или другому поведению; и микробные пестициды - пестициды с такими микроорганизмами, как грибы, вирусы или бактерии, в качестве активного ингредиента. Другие растения, такие как розмарин, бархатцы, хризантемы, лаванда и базилик, действуют как естественное средство отпугивания определенных вредителей. [10]
Первые синтетические гербициды были открыты в 1930-х и 1940-х годах. Это была эпоха, когда стали доступны синтетические антибиотики, пластмассы и многие другие материалы. Синтетические пестициды быстро стали популярными после Второй мировой войны. Урожайность сельскохозяйственных культур значительно возросла благодаря открытию 2,4-D . [11] [12] [13] [14] Многие случаи заражения насекомыми были устранены с помощью ДДТ , что значительно снизило уровень заболеваемости сыпным тифом и малярией во всем мире. В 1962 году только в США было произведено около 85 миллионов килограммов ДДТ. [15]
Общественная обеспокоенность по поводу нежелательного воздействия химических веществ на окружающую среду возникла в начале 1960-х годов с публикацией книги Рэйчел 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 острой смертности, в основном затрагивающей птиц и рыб. [16]
Сегодня более 3,5 миллиардов килограммов синтетических пестицидов используется в мировом сельском хозяйстве в промышленности стоимостью более 45 миллиардов долларов. [17] В настоящее время ведущими производителями агрохимической продукции являются Syngenta (ChemChina), Bayer Crop Science, BASF , Dow AgroSciences , FMC , ADAMA, Nufarm , Corteva , Sumitomo Chemical, UPL и Huapont Life Sciences. Bayer CropScience и приобретение Monsanto привели к рекордной прибыли в 2019 году в размере более 10 миллиардов долларов от продаж, при этом доля гербицидов выросла на 22%, за ней следует Syngenta. [18]
В 2016 году Соединенные Штаты потребили 322 миллиона фунтов [ПРЕОБРАЗОВАТЬ] пестицидов, запрещенных в ЕС, 26 миллионов фунтов [ПРЕОБРАЗОВАТЬ] пестицидов, запрещенных в Бразилии, и 40 миллионов фунтов пестицидов, запрещенных в Китае, причем большинство запрещенных пестицидов оставались неизменными или Согласно исследованиям, в США за последние 25 лет этот показатель увеличился. [19]
В Соединенных Штатах использование обычных пестицидов достигло пика в 1979 году, а к 2007 году оно сократилось на 25 процентов по сравнению с пиковым уровнем 1979 года [20] , в то время как сельскохозяйственное производство в США увеличилось на 43 процента за тот же период. [21]
Стойкие органические загрязнители (СОЗ) – это соединения, которые устойчивы к разложению и поэтому остаются в окружающей среде дольше положенного срока. Некоторые пестициды, в том числе альдрин , хлордан , ДДТ , дильдрин , эндрин , гептахлор , гексахлорбензол , мирекс и токсафен , считаются СОЗ. Некоторые СОЗ обладают способностью улетучиваться и перемещаться по атмосфере на большие расстояния, осаждаясь в отдаленных регионах. Такие химические вещества могут иметь способность к биоаккумуляции и биоусилению , а также могут биоусиливать (т.е. становиться более концентрированными) в 70 000 раз по сравнению с их первоначальными концентрациями. [42] СОЗ могут воздействовать на нецелевые организмы в окружающей среде и увеличивать риск для человека [43] из-за нарушений в эндокринной , репродуктивной и дыхательной системах . [42]
Большой интерес представляет период полураспада пестицидов . Некоторые пестициды быстро разлагаются в окружающей среде, другие, называемые стойкими, задерживаются, вызывая нежелательные последствия. [44] и некоторые авторы утверждают, что модели оценки риска и воздействия пестицидов основаны на информации, описывающей их рассеивание растениями, и чувствительны к ней. [45]
Период полураспада пестицидов объясняется в двух информационных бюллетенях NPIC . Известные пути разложения включают фотолиз , химическую диссоциацию , сорбцию , биоаккумуляцию и метаболизм растений или животных . [46] [47] В информационном бюллетене Министерства сельского хозяйства США , опубликованном в 1994 году, перечислены коэффициент адсорбции почвой и период полураспада в почве для широко используемых в то время пестицидов. [48] [49]
Пестициды способствуют загрязнению воздуха. Дрейф пестицидов происходит, когда пестициды взвешиваются в воздухе, когда частицы переносятся ветром в другие районы, потенциально загрязняя их. [50] Пестициды, применяемые к сельскохозяйственным культурам, могут испаряться и разноситься ветром в близлежащие районы, потенциально создавая угрозу для дикой природы. [51] Погодные условия во время применения, а также температура и относительная влажность влияют на распространение пестицида в воздухе. По мере увеличения скорости ветра увеличивается снос и воздействие брызг. Низкая относительная влажность и высокая температура приводят к большему испарению брызг. Поэтому количество вдыхаемых пестицидов во внешней среде часто зависит от сезона. [3] Кроме того, капли распыляемых пестицидов или частицы пестицидов, нанесенных в виде пыли, могут переноситься ветром в другие районы, [52] или пестициды могут прилипать к частицам, которые разносятся ветром, например, к частицам пыли. [53] При наземном опрыскивании происходит меньший снос пестицидов, чем при распылении с воздуха . [54] Фермеры могут использовать буферную зону вокруг своего урожая, состоящую из пустых земель или несельскохозяйственных растений, таких как вечнозеленые деревья, которые будут служить ветрозащитными полосами и поглощать пестициды, предотвращая их перенос в другие районы. [55] Такие ветрозащитные полосы требуются по закону в Нидерландах . [55]
Пестициды, которые распыляются на поля и используются для фумигации почвы, могут выделять химические вещества, называемые летучими органическими соединениями , которые могут вступать в реакцию с другими химическими веществами и образовывать загрязнитель, называемый приземным озоном . На использование пестицидов приходится около 6 процентов общего уровня приземного озона. [56]
По данным исследования Геологической службы США , в Соединенных Штатах пестициды загрязняют каждый ручей и более 90% колодцев, отобранных для отбора проб . [57] Остатки пестицидов также были обнаружены в дождевых и грунтовых водах. [58] Исследования правительства Великобритании показали, что в некоторых пробах речной и подземной воды концентрации пестицидов превышали допустимые для питьевой воды. [59]
Воздействие пестицидов на водные системы часто изучается с использованием гидрологической модели транспорта для изучения движения и судьбы химических веществ в реках и ручьях. Еще в 1970-х годах был проведен количественный анализ стоков пестицидов, чтобы предсказать количество пестицидов, которые попадут в поверхностные воды. [60]
Существует четыре основных пути, по которым пестициды попадают в воду: они могут выноситься за пределы предполагаемой территории при распылении, они могут просачиваться или выщелачиваться через почву, они могут переноситься в воду в виде стоков или могут быть разлиты. , например, случайно или по небрежности. [61] Они также могут попасть в воду в результате эрозии почвы . [62] Факторы, влияющие 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 соответствии с законодательством США максимальные пределы допустимой концентрации [64] отдельных пестицидов в питьевой воде устанавливаются Агентством по охране окружающей среды (EPA) для общественных систем водоснабжения . [58] [63] (Федеральных стандартов для частных колодцев не существует.) Стандарты качества окружающей воды для концентрации пестицидов в водоемах в основном разрабатываются государственными агентствами по охране окружающей среды под надзором Агентства по охране окружающей среды. Эти стандарты могут быть выпущены для отдельных водных объектов или могут применяться по всему штату. [65] [66]
Соединенное Королевство устанавливает стандарты качества окружающей среды (EQS) или максимально допустимые концентрации некоторых пестицидов в водоемах, при превышении которых может возникнуть токсичность. [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 до конца изучено; Многие исследования выявили пагубное воздействие пестицидов на почвенные микроорганизмы и биохимические процессы, в то время как другие обнаружили, что остатки некоторых пестицидов могут разлагаться и ассимилироваться микроорганизмами. [69] На воздействие пестицидов на почвенные микроорганизмы влияют стойкость, концентрация и токсичность применяемых пестицидов, а также различные факторы окружающей среды. [70] Такое сложное взаимодействие факторов затрудняет сделать однозначные выводы о взаимодействии пестицидов с почвенной экосистемой . В целом, длительное применение пестицидов может нарушить биохимические процессы круговорота питательных веществ . [69]
Многие из химикатов, используемых в пестицидах, являются стойкими загрязнителями почвы , воздействие которых может сохраняться десятилетиями и отрицательно влиять на сохранение почвы . [71]
Использование пестицидов снижает общее биоразнообразие почвы. Отсутствие использования химикатов приводит к повышению качества почвы [ 72] с дополнительным эффектом, заключающимся в том, что большее количество органических веществ в почве способствует более высокому удержанию воды. [58] Это помогает повысить урожайность ферм в засушливые годы, когда урожайность органических ферм на 20-40% выше, чем на традиционных фермах. [73] Меньшее содержание органических веществ в почве увеличивает количество пестицидов, которые покинут область применения, поскольку органические вещества связываются и помогают расщеплять пестициды. [58]
Разложение и сорбция являются факторами, влияющими на стойкость пестицидов в почве. В зависимости от химической природы пестицида такие процессы напрямую контролируют его транспортировку из почвы в воду, а затем в воздух и нашу пищу. Разрушение органических веществ, деградация, предполагает взаимодействие микроорганизмов в почве. Сорбция влияет на биоаккумуляцию пестицидов, которые зависят от органических веществ в почве. Показано, что слабые органические кислоты слабо сорбируются почвой из-за pH и преимущественно кислой структуры. Показано, что сорбированные химические вещества менее доступны для микроорганизмов. Механизмы старения плохо изучены, но по мере увеличения времени пребывания в почве остатки пестицидов становятся более устойчивыми к разложению и экстракции, поскольку они теряют биологическую активность. [74]
Фиксации азота , необходимой для роста сосудистых («высших») растений , препятствуют пестициды в почве. [75] Было показано, что инсектициды ДДТ , метилпаратион и особенно пентахлорфенол мешают химической передаче сигналов бобовых и ризобий . [75] Уменьшение этой симбиотической химической передачи сигналов приводит к снижению фиксации азота и, следовательно, к снижению урожайности сельскохозяйственных культур. [75] Образование корневых клубеньков на этих растениях ежегодно экономит мировой экономике 10 миллиардов долларов на синтетических азотных удобрениях . [76]
С другой стороны, пестициды оказывают прямое вредное воздействие на растения, включая плохое развитие корневых волосков, пожелтение побегов и замедление роста растений. [77]
Пестициды могут убивать пчел и сильно влияют на сокращение количества опылителей , [78] потерю видов, опыляющих растения, в том числе через механизм синдрома распада колоний , [79] [80] [81] [82] [83] [ ненадежный источник ? ] при котором рабочие пчелы из улья или западной семьи медоносных пчел внезапно исчезают. Применение пестицидов к цветущим культурам может привести к гибели медоносных пчел , [50] которые действуют как опылители. По оценкам Министерства сельского хозяйства США и USFWS , американские фермеры теряют не менее 200 миллионов долларов в год из-за снижения опыления сельскохозяйственных культур, поскольку пестициды, применяемые на полях, уничтожают около пятой колонии медоносных пчел в США и наносят вред еще 15%. [1]
Исследования на животных в основном сосредоточены на рыбах, насекомых, птицах, амфибиях и паукообразных. [16] Многие виды животных страдают от пестицидов, что заставляет многие страны регулировать использование пестицидов с помощью Планов действий по сохранению биоразнообразия . Животные, включая людей, могут отравиться остатками пестицидов, оставшимися в продуктах питания, например, когда дикие животные заходят на обработанные поля или близлежащие территории вскоре после распыления. [54]
Пестициды могут уничтожить основные источники пищи некоторых животных, заставляя их переезжать, менять свой рацион или голодать. Остатки могут перемещаться вверх по пищевой цепи ; например, птицы могут пострадать, если поедят насекомых и червей, употребляющих пестициды. [50] Дождевые черви переваривают органические вещества и увеличивают содержание питательных веществ в верхнем слое почвы. Они защищают здоровье человека, поглощая разлагающийся мусор и служа биоиндикаторами активности почвы. Пестициды оказывают вредное воздействие на рост и размножение дождевых червей. [84] Некоторые пестициды могут биоаккумулироваться или накапливаться до токсичных уровней в телах организмов, которые их потребляют с течением времени, и это явление особенно сильно влияет на виды, занимающие высокие места в пищевой цепи. [50]
По оценкам Службы охраны рыбы и дикой природы США , ежегодно в Соединенных Штатах от пестицидов погибает 72 миллиона птиц. [86] Белоголовые орланы являются частыми примерами нецелевых организмов, на которых влияет использование пестицидов. Книга Рэйчел Карсон « Тихая весна» раскрыла последствия биоаккумуляции пестицида ДДТ в 1962 году.
Численность птиц на сельскохозяйственных угодьях сокращается быстрее, чем в любом другом биоме Северной Америки, и это сокращение коррелирует с интенсификацией и расширением использования пестицидов. [87] В сельскохозяйственных угодьях Соединенного Королевства в период с 1979 по 1999 год популяции десяти различных видов птиц сократились на 10 миллионов размножающихся особей, предположительно из-за утраты видов растений и беспозвоночных, которыми птицы питаются. По состоянию на 1999 год по всей Европе 116 видов птиц находились под угрозой. Было обнаружено, что сокращение популяций птиц связано со временем и районами использования пестицидов. [88] Вызванное ДДЕ истончение яичной скорлупы особенно затронуло популяции птиц Европы и Северной Америки. [89] С 1990 по 2014 год количество обычных сельскохозяйственных птиц сократилось в Европейском Союзе в целом, а также во Франции, Бельгии и Швеции; в Германии, которая больше полагается на органическое сельское хозяйство, а не на пестициды, спад был 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 слегка токсичны для птиц и млекопитающих, но могут убивать дождевых червей, что, в свою очередь, может сократить популяции птиц и млекопитающих, которые ими питаются. [54]
Некоторые пестициды выпускаются в гранулированной форме. Дикие животные могут съесть гранулы, приняв их за пищевые зерна. Нескольких гранул пестицида может быть достаточно, чтобы убить небольшую птицу. [54] Гербициды могут поставить под угрозу популяцию птиц, сокращая их среду обитания. [54] Кроме того, разрушение естественной среды обитания и преобразование в другие типы землепользования (например, сельскохозяйственное, жилое) способствует сокращению численности этих птиц. Авициды представляют собой огромную угрозу прямого отравления нецелевых птиц. Поскольку отравленные птицы могут пролетать большие расстояния, прежде чем умереть, 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 в сертифицированных операциях по борьбе с вредителями.
Рыба и другая водная биота могут пострадать от воды, загрязненной пестицидами. [90] Поверхностный сток пестицидов в реки и ручьи может быть весьма смертельным для водных организмов , иногда убивая всю рыбу в конкретном ручье. [91]
Применение гербицидов в водоемах может привести к гибели рыб , когда мертвые растения разлагаются и поглощают кислород воды , удушая рыбу. Гербициды, такие как сульфат меди , которые вносятся в воду 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 популяцию рыб, например, 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 уровня, который убивает зоопланктон , основной источник пищи для молоди рыб. [92] Пестициды также могут убивать насекомых, которыми питаются некоторые рыбы, заставляя рыбу путешествовать дальше в поисках пищи и подвергая ее большему риску со стороны хищников. [90]
Чем быстрее тот или иной пестицид разлагается в окружающей среде, тем меньшую угрозу он представляет для водной флоры и фауны. Инсектициды обычно более токсичны для водных организмов, чем гербициды и фунгициды. [90]
За последние несколько десятилетий популяция амфибий во всем мире сократилась по необъяснимым причинам, которые, как полагают, разнообразны, но частью которых могут быть пестициды. [93]
Смеси пестицидов оказывают кумулятивное токсическое воздействие на лягушек. Головастикам из прудов, содержащих несколько пестицидов, требуется больше времени для метаморфоза , и при этом они становятся меньше, что снижает их способность ловить добычу и избегать хищников. [94] Воздействие на головастиков хлорорганического эндосульфана в количествах, которые, вероятно, встречаются в местах обитания вблизи полей, опрыскиваемых этим химикатом, убивает головастиков и вызывает отклонения в поведении и росте. [95]
Гербицид атразин может превратить самцов лягушек в гермафродитов , снижая их способность к размножению. [94] Сообщалось как о репродуктивных, так и о нерепродуктивных эффектах у водных рептилий и амфибий. У крокодилов, многих видов черепах и некоторых ящериц отсутствуют хромосомы, различающиеся по полу, до момента 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 нарушениях, как снижение успешности вылупления, феминизация, поражения кожи и другие аномалии развития. [89]
Пестициды могут попасть в организм при вдыхании аэрозолей , пыли и паров , содержащих пестициды; через пероральный контакт при употреблении пищи/воды; и через воздействие на кожу при прямом контакте. [96] Пестициды попадают в почву и грунтовые воды, которые могут попасть в питьевую воду, а распыленные пестициды могут попасть в воздух и загрязнить воздух.
Воздействие пестицидов на здоровье человека зависит от токсичности химического вещества, а также продолжительности и силы воздействия. [97] Сельскохозяйственные рабочие и члены их семей подвергаются наибольшему воздействию сельскохозяйственных пестицидов при прямом контакте. В жировых клетках каждого человека содержатся пестициды.
Дети более восприимчивы и чувствительны к пестицидам [96] , поскольку они все еще развиваются и имеют более слабую иммунную систему, чем взрослые. Дети могут быть более подвержены воздействию из-за их большей близости к земле и склонности класть в рот незнакомые предметы. Контакт из рук в рот зависит от возраста ребенка, так же, как и воздействие свинца. Дети в возрасте до шести месяцев более склонны к воздействию через грудное молоко и вдыхание мелких частиц. Пестициды, попавшие в дом от членов семьи, увеличивают риск заражения. Токсичные остатки в пище могут способствовать заражению ребенка. [98] Эпидемиологические исследования сообщили о неблагоприятном воздействии некоторых пестицидов при нынешних уровнях воздействия на когнитивное развитие детей. [99] Химические вещества могут биоаккумулироваться в организме с течением времени.
Последствия 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 заболеваемости раком у детей по всей Северной Америке, например, лейкемией , может быть результатом мутаций соматических клеток . [100] Инсектициды, направленные на уничтожение насекомых, могут оказывать вредное воздействие на нервную систему млекопитающих. В экспозициях наблюдались как хронические, так и острые изменения. ДДТ и продукт его распада ДДЕ нарушают эстрогенную активность и, возможно, приводят к раку молочной железы. Воздействие ДДТ на плод уменьшает размер мужского полового члена у животных и может привести к неопусканию яичек . Пестициды могут повлиять на плод на ранних стадиях развития, в утробе матери и даже если родитель подвергся воздействию до зачатия. Репродуктивное нарушение может произойти из-за химической реакции и структурных изменений. [101]
Устойчивость к пестицидам означает снижение восприимчивости популяции вредителей к пестицидам , которые ранее были эффективными для борьбы с вредителями. Виды вредителей развивают устойчивость к пестицидам посредством естественного отбора : наиболее устойчивые экземпляры выживают и передают приобретенные наследственные изменения своим потомкам. [102] Если вредитель обладает устойчивостью , это снизит эффективность пестицида – эффективность и устойчивость обратно пропорциональны . [103]
Случаи устойчивости были зарегистрированы у всех классов вредителей ( т.е. болезней сельскохозяйственных культур, сорняков, грызунов и т. д. ), при этом «кризисы» в борьбе с насекомыми произошли сразу после начала использования пестицидов в 20 веке. Определение устойчивости к инсектицидам, данное Комитетом по борьбе с устойчивостью к инсектицидам (IRAC), — это « наследственное изменение чувствительности популяции вредителей, которое отражается в неоднократной неспособности продукта достичь ожидаемого уровня контроля при использовании в соответствии с рекомендациями на этикетке. виды вредителей » . [104]
Устойчивость к пестицидам возрастает. Фермеры в США потеряли 7% своего урожая из-за вредителей в 1940-х годах; за 1980-е и 1990-е годы потери составили 13%, хотя пестицидов использовалось больше. [102] Более 500 видов вредителей выработали устойчивость к пестицидам. [105] По другим источникам, с 1945 года это число составляет около 1000 видов. [106]
Хотя эволюцию устойчивости к пестицидам обычно обсуждают как результат использования пестицидов, важно иметь в виду, что популяции вредителей также могут адаптироваться к нехимическим методам борьбы. Например, северный кукурузный жучок ( Diabrotica barberi ) приспособился к кукурузно-соевому севообороту , проведя год, когда поле засеяно соей, в диапаузе . [107]
По состоянию на 2014 год [update]лишь немногие новые средства борьбы с сорняками близки к коммерциализации, и ни одно из них не обладает новым, не вызывающим резистентности способом действия. [108] Аналогичным образом, по состоянию на январь 2019 года [update]открытие новых инсектицидов стало более дорогим и трудным, чем когда-либо. [109]Пестициды также могут поражать нецелевые организмы. В некоторых случаях насекомое-вредитель, контролируемое полезным хищником или паразитом, может процветать, если применение инсектицидов убивает как вредителей, так и полезные популяции. Исследование, сравнивающее биологическую борьбу с вредителями и пиретроидный инсектицид для ромбовидной моли , основного насекомого-вредителя семейства капустных , показало, что популяция вредителей восстановилась из-за исчезновения насекомых-хищников , тогда как биоконтроль не показал такого же эффекта. [110] Аналогичным образом, пестициды, распыляемые для борьбы с комарами, могут временно снизить популяцию комаров. В долгосрочной перспективе они могут привести к увеличению популяции, нанеся ущерб естественным средствам борьбы с ними. [50] Это явление, при котором популяция видов вредителей увеличивается до такой же или большей численности, чем до использования пестицидов, называется возрождением вредителей и может быть связано с уничтожением их хищников и других естественных врагов. [111]
Утрата видов хищников также может привести к родственному явлению, называемому вторичными нашествиями вредителей, — увеличению проблем со стороны видов, которые изначально не представляли собой проблему из-за исчезновения их хищников или паразитов. [111] Примерно треть из 300 наиболее вредных 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, что в некоторых случаях приводило 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 масштабе.
Биологические меры борьбы, такие как устойчивые сорта растений и использование феромонов , оказались успешными и иногда навсегда решают проблему с вредителями. [113] Комплексная борьба с вредителями (IPM) использует использование химикатов только тогда, когда другие альтернативы неэффективны. ИЗВ наносит меньший вред человеку и окружающей среде. Фокус шире, чем на конкретном вредителе, и рассматривается ряд альтернативных методов борьбы с вредителями. [114] Биотехнология также может стать 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 были идентифицированы многие природные пестициды, включая пиретрум , ротенон , никотин , сабадиллу и квасин . [115] Синтетические соединения оказались дешевле и гораздо эффективнее натуральных пестицидов. [116]
Биопестициды , такие как масло канолы и пищевая сода, которые содержат активные ингредиенты из натуральных веществ, являются экологически чистой альтернативой токсичным пестицидам. [117] Существует три категории биопестицидов; микробные пестициды, средства защиты растений (PIP) и биохимические биопестициды. Альтернативы пестицидам включают введение в растения ряда генетических материалов, нацеленных на конкретного вредителя, а также активных ингредиентов, которые контролируют спаривание и размножение определенных вредителей или уничтожают 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 британской стратегии IPM по защите сельскохозяйственных культур. [119]
В Соединенных Штатах Агентство по охране окружающей среды (EPA) предлагает правильное использование пестицидов и их утилизацию в соответствии с федеральными или отдельными государственными рекомендациями для фермеров или коммерческих пользователей. [120] Коммерческим пользователям пестицидов рекомендуется следовать инструкциям по утилизации, указанным на этикетках пестицидов, при этом применяя необходимые меры безопасности при утилизации опасных отходов. [120] Им также рекомендуется обратиться за помощью к местным агентствам по утилизации ненужных или неиспользованных пестицидов. [120]
Все еще существуют экологические проблемы, возникающие в результате стоков 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 борьбы с загрязнением пестицидами, включая использование абсорбции активированным углем и передовых процессов окисления . Различные методы удаления пестицидов требуют разных затрат и могут иметь разные результаты удаления. Некоторые методы требуют недорогих технологий, но многие приводят к образованию побочных продуктов, удаление которых требует дополнительных затрат или неоправданному воздействию на окружающую среду. [121]
В настоящее время проводятся исследования, посвященные удалению пестицидов: например, исследование 2022 года продемонстрировало превосходную эффективность удаления часто используемого пестицида хлорпирифоса на 80% за счет использования магнитных биоботов для растений. [122]
Из-за свойств активированного угля были исследованы различные его типы в качестве потенциальных средств для поглощения различных видов пестицидов. [123] Исследователи обнаружили применение активированного угля из семян мандарина для поглощения пестицидов. [124] Исследования используют активированный уголь из семян мандарина в процессе удаления карбаматных пестицидов, которые связаны с повышенным риском развития рака и других рисков для здоровья. [124] Было обнаружено, что абсорбция активированным углем является успешным и экономически эффективным способом удаления пестицидов. [124]
Передовые процессы окисления использовались для решения проблемы остатков пестицидов на фруктах и овощах. АОП и его технологии использовались при удалении пестицидов из сточных вод с использованием различных химических реакций для воздействия на разные загрязнители. [125] Исследователи обнаружили, что этот метод удаления пестицидов с использованием связанного свободного хлора и ультразвука эффективен при удалении остатков пестицидов из овощей. [126]
Несмотря на то, что поставщики называют это экономически и экологически обоснованной практикой, воздействие сельскохозяйственных пестицидов может включать токсичность, биоаккумуляцию, стойкость и физиологические реакции у людей и дикой природы [127] , а некоторые международные неправительственные организации, такие как Pesticide Action Network , поднялись в ответ на экономическая деятельность этих более крупных транснациональных корпораций. Исторически вклад PAN, нацеленный на « Грязную дюжину» , привел к заключению договоров и глобального экологического законодательства , запрещающих стойкие органические загрязнители (СОЗ), такие как эндосульфан , а также к их кампании по предварительному информированному согласию (ПОС), позволяющей странам Глобального Юга знать, какие опасные и Запрещенные химические вещества, которые они , возможно , импортируют , способствовали принятию Роттердамской конвенции о предварительном обоснованном согласии, которая вступила в силу в 2004 году. ] в дополнение к мониторингу сообщества и надзору за провалами политики Всемирного банка. [129] Кроме того, члены Сети действий по пестицидам помогли стать соавтором Международной оценки сельскохозяйственных знаний, науки и технологий в целях развития (IAASTD), стремясь сосредоточить агроэкологические знания и методы ведения сельского хозяйства как имеющие решающее значение для будущего сельского хозяйства. [129]
{{cite book}}
: CS1 maint: location (link){{cite web}}
: CS1 maint: archived copy as title (link)