Факультет агрохимии, почвоведения и экологии

Кафедра агроэкологии

Вопросы производства экологически чистой продукции

в современных условиях

Стр.

Введение 3

1. Понятие экологически чистой продукции 5
2. Источники загрязнения продуктов питания и кормов. Способы снижения загрязнения 7

3.1. Тяжелые металлы 7

3.2. Нитраты и нитриты 9

3.3. Пестициды 12

3.4. Регуляторы роста растений 13

3.5. Лекарственные средства 14

1. Разработка экологически безопасных методов производства продукции

4.1. Способы очистки почв от загрязнителей (на примере смородины)

4.2. Экологически безопасная система удобрения в севообороте и получение экологически чистой продукции растениеводства

4.3. Экологически чистая технология возделывания овса

4.4. Экологически чистые методы лечения маститов у коров

1. Производство сельскохозяйственной продукции как объект

Экологического законодательства

Заключение

Приложения

Список литературы

Введение

В последние десятилетия в результате хозяйственной деятельности человека наблюдается рост числа и интенсивности физических и химических факторов, оказывающих негативное влияние на окружающую среду. Крупные радиационные аварии приводят к увеличению радиационного фона и накоплению долгоживущих искусственных радионуклидов в природной среде. Возрастает загрязнение разнообразными химическими веществами в результате выбросов промышленных предприятий. Негативное влияние на агроценозы могут оказывать электромагнитные излучения, связанные с истощением озонового слоя.

Сельскохозяйственная деятельность человека приводит к значительному изменению природных экосистем, возрастанию масштабов эрозии, загрязнению поверхностных и грунтовых вод, деградации почв, загрязнению тяжелыми металлами, нитратами, пестицидами в результате интенсивной химизации и увеличения отходов животноводческих комплексов и предприятий по переработке продукции.

Экология сельского хозяйства включает два блока проблем. С одной стороны, это оценка воздействия природных факторов на функционирование сельского хозяйства и производство продукции в масштабах, обеспечивающих полноценное питание населения и потребности промышленности в сырье. С другой стороны, это оценка влияния способов ведения сельского хозяйства на окружающую среду и качество получаемой продукции.

Задачи агроэкологии:

1. Разработка экологической концепции развития и совершенствования сельскохозяйственного производства.
2. Прогнозирование экологических последствий сельскохозяйственного природопользования.
3. Разработка технологий ведения производства, обеспечивающих экологически безопасное функционирование сельского хозяйства.
4. Разработка нормативной базы по содержанию химических токсикантов и радиоактивных веществ в компонентах агроэкосистем и производимой сельскохозяйственной продукции.
5. Разработка систем ведения сельского хозяйства в условиях техногенного загрязнения.

Сельскохозяйственные экосистемы – основной источник снабжения населения пищевыми продуктами (зерном, овощами, молоком, мысом и др.).

Урожайность культивируемых растений и продуктивность сельскохозяйственных животных, качество продукции растительного и животного происхождения во многом зависят от биотического круговорота химических элементов. Геохимическая обстановка, сложившаяся в аграрных ландшафтах, влияет на условия минерального питания растений, а через пищевые цепи – на сельскохозяйственных животных и на самого человека. Поэтому геохимический состав растений и животных, продуктов их переработки, потребляемых человеком в пищу, является мощным экологическим фактором, влияющим на состояние людей, на их устойчивость или, наоборот, восприимчивость к заболеваниям.

Одной из причин, неблагоприятно влияющих на химический состав растительных и животных организмов, является широкое применение в сельском хозяйстве минеральных удобрений и пестицидов. При внесении в почву больших доз азотных удобрений в растениях накапливаются соли азотной и азотистой кислот. Нитраты и особенно нитриты являются ядовитыми. Они могут стать причиной нитратно-нитритных токсикозов. Отравления нитрато-нитритами овец и крупного рогатого скота отмечены во многих хозяйствах.

Пестициды – яды широкого действия. Загрязняя среду, они включаются в геохимические циклы, накапливаются в организмах растений и животных. Растительная и животная пища, загрязненная ядохимикатами, может стать причиной отравления людей. Эпидемии, обусловленные изменением геохимической обстановки вследствие применения пестицидов, зарегистрированы во многих странах СНГ и мира.

В основе мероприятий, направленных на производство экологически чистых продуктов питания растительного и животного происхождения, лежат регуляция и оптимизация геохимических циклов, и охрана сельскохозяйственных экосистем от загрязнений. Эта сложная многоплановая работа должна проводиться агрономами, животноводами, ветеринарными и медицинскими врачами, объединенными экологической идеей.

2. Понятие экологически чистой продукции

Производство экологически безопасной продукции – ключевая задача при экологизации сельскохозяйственной деятельности. Понятие «экологически безопасная сельскохозяйственная продукция» основано на праве людей на здоровую и плодотворную жизнь в гармонии с природой.

Под экологически безопасной сельскохозяйственной продукцией понимают такую продукцию, которая в течение принятого для различных ее видов «жизненного цикла» (производство – переработка – потребление) соответствует установленным органолептическим, общегигиеническим, технологическим и токсикологическим нормативам и не оказывает негативного влияния на здоровье человека, животных и состояние окружающей среды.

Острые проблемы современности – недоедание и голод – усугубляются болезнями и смертностью в результате употребления некачественных продуктов, а ведь на Земле достаточно ресурсов, разработаны решения и технологии, которые дают возможность навсегда покончить с этими явлениями. Не хватает, к сожалению, лишь обязательств и ответственности.

Считается, что из ядов, регулярно попадающих в организм человека, около 70 % поступает с пищей, 20 % - из воздуха и 10 % - с водой. В России примерно 30 % продукции загрязнено нежелательными ингредиентами. Загрязнено также до 70 % питьевой воды. Наряду с такими источниками загрязнения, как энергетика (особенно ТЭС), промышленность, транспорт, есть «критические точки», вызывающие загрязнение продукции и окружающей среды, и в агросфере. Проблему получения качественного продовольствия в условиях негативного антропогенного воздействия на окружающую природную среду, в том числе и в процессе сельскохозяйственного производства, можно решить на основе экологизации сложившихся систем ведения сельского хозяйства.

Загрязнение продукции растениеводства и животноводства различными вредными веществами обусловлено множеством взаимосвязанных процессов в сопряженных средах и компонентах экосистем (рис. 1, Приложение 1). При этом во многих регионах не только возрастает прямое действие химических веществ, но и усложняется проявление этих воздействий.

Для получения экологически безопасной продукции необходимо иметь достоверные исходные данные об эколого-токсикологической обстановке в агроэкосистемах, особенно испытывающих пресс многолетнего интенсивного использования агрохимикатов. Работу следует начинать с оценки эколого-токсикологического состояния агроэкосистем, прежде всего – почвенного покрова. Стремление повысить продуктивность возделываемых культур и выращиваемых животных без надлежащего учета природоохранных требований привело к необоснованному увеличению объемов применения минеральных удобрений, пестицидов и мелиорантов. Выбросы промышленных производств и транспорта, коммунальные отходы поставляют в естественные и искусственные экосистемы соединения полихлорированных бифенилов, серы, тяжелых металлов. Среди природных загрязнителей выделяют афлотоксины и другие микотоксины (рис. 2, Приложение 1).

Для оценки и предотвращения негативного воздействия продуктов питания на здоровье человека и кормов на сельскохозяйственных животных оперируют такими понятиями, как предельно допустимая концентрация (ПДК), допустимое остаточное количество (ДОК) или максимально допустимые уровни (МДУ) вещества в них. Эколого-токсикологический норматив – концентрация вещества в продукции (продуктах питания, кормах), которая в течение неограниченно продолжительного времени не вызывает отклонений в состоянии здоровья человека и животных. ПДК химических веществ в пищевых продуктах устанавливают при этом с учетом допустимого суточного поступления (ДСП) или допустимой суточной дозы (ДСД), поскольку разнообразие рациона и его химического состава не позволяют нормировать допустимое содержание химического вещества в каждом пищевом продукте.

Пределы содержания загрязняющих веществ в пищевых продуктах и кормах устанавливают на основании результатов изучения токсичности препаратов для различных организмов. При содержании в продукции загрязняющих веществ в количествах, превышающих ПДК, ДОК или МДУ, такую продукцию в пищу или на корм использовать не разрешается.

При оценке степени токсичности элемента для растений учитывают концентрацию элемента. При этом не должно быть снижения продуктивности растений, накопления агрохимиката в растениях, кормах и пищевых продуктах выше ПДК. Летальная концентрация вызывает гибель растения.

3. Источники загрязнения продуктов питания и кормов.

Способы снижения загрязнения

Источниками загрязнения сельскохозяйственной продукции могут служить самые разные факторы. В большинстве своем, какая-либо культура размещается в пределах ограниченной территории и много лет возделывается на одном и том же месте. В силу этого многократные химические обработки приводят к накоплению остаточных количеств вредных соединений как в почве, так и в самих растениях.

К этому добавляются загрязняющие вещества из атмосферы, оседающие как на надземной части, так и поступающие в почву. Загрязнение участков может происходить за счет вод, поступающих с верхних частей водосбора.

Пестициды, применяемые в сельском хозяйстве, накапливаются в почве, растениях и продукции, и, зачастую, делают ее непригодной для детского питания. Кроме того, внесение избыточного количества минеральных удобрений также может негативно сказываться на качестве произведенной продукции.

Не последним фактором, играющим важную роль при производстве сельскохозяйственной продукции, является компетентность специалистов, занимающихся разработкой систем земледелия. Неправильная оценка и халатность может привести к негативным последствиям.

3.1. Тяжелые металлы

Наиболее опасными загрязняющими веществами признаны тяжелые металлы: свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, цинк, никель. Примерно 90% тяжелых металлов, поступающих в окружающую среду, аккумулируются почвами. Затем они мигрируют в природные воды, поглощаются растениями и поступают в пищевые цепи.

Поступая в растения, тяжелые металлы распределяются неравномерно в их органах и тканях. Следовательно, изучение особенностей аккумуляции тяжелых металлов в растениях может помочь ограничить их поступление в организм человека и животных. Зачастую корневые системы содержат больше цинка, чем надземные органы. В надземной части цинк концентрируется преимущественно в старых листьях. Корни пшеницы отличаются более высоким содержанием свинца и кадмия по сравнению с листьями. Уровень накопления тяжелых металлов в репродуктивных органах растений значительно ниже, чем в вегетативных, и зависит от биологических особенностей культуры, физиологической роли элемента, его содержания в почве и доступности растениям.

Органы накопления ассимилятов (корнеплоды, клубни, плоды) содержат значительно меньше тяжелых металлов, чем вегетативная масса растений. Это можно считать положительным фактором, поскольку именно они составляют хозяйственно ценную часть основных овощных культур.

Механизмы поглощения, транспорта и метаболизма тяжелых металлов в органах и тканях растений тесно связаны с видовыми особенностями возделываемых культур. Знание закономерностей распределения тяжелых металлов в растении дает возможность разработать достоверные методы оценки качества урожая, выяснить механизм аккумуляции в процессе роста растений. Важно знать особенности распределения тяжелых металлов в овощных культурах. В корнеплодах моркови содержание металлов убывает от кончика до головки. Для железа характерно высокое содержание в головке и равномерное содержание в остальной части корнеплода. В центральной части содержится повышенное количество цинка и свинца, в коре – повышенное количество меди, кадмия и железа.

Для нижней части корнеплодов свеклы характерно превышение содержания всех элементов, кроме меди. Наименьшее содержание меди и железа отмечено в средней части корнеплода. В центральном цилиндре наблюдается повышенное количество цинка и свинца, в коре – меди, марганца, кадмия и железа. Минимальное количество кадмия, цинка и свинца находится в мякоти клубней картофеля. Повышенное количество железа характерно для периферической части клубней. Медь распределена равномерно по всей части массы. Капуста отличается от всех овощных культур повышенным содержанием цинка и пониженным – кальция. Содержание всех элементов возрастает примерно в 3-5 раз от внешних листьев кочана к кочерыге. Распределение свинца в капусте белокочанной имеет сортовую специфику.

Наибольшее количество свинца в репродуктивных органах зерновых культур, гречихи и подсолнечника сосредоточено в зародыше зерновки, плода и семени. Для зеленных культур характерно более высокое содержание свинца в черешках, чем в листовых пластинках. Растения салаты отличаются высоким содержанием свинца в корнях, тогда как растения петрушки и хрена – наименьшим. Наибольшее количество свинца во всех органах растения наблюдается у укропа, щавеля и салата.

Зная распределение тяжелых металлов в отдельных зонах и тканях растений, можно оценить их опасность в зависимости от объема, занимаемого ими в данном органе. Предложены меры по снижению уровня содержания тяжелых металлов в растениях. Одним из важнейших звеньев производства экологически чистой продукции является нормирование содержания тяжелых металлов. В табл. 1, приведенной в Приложении 2, указаны ПДК тяжелых металлов в пищевых продуктах. По своей сути, эти данные являются лишь «опорными точками» для сравнительных оценок. Имеющиеся ПДК загрязнителей позволяют сравнивать качественное состояние продукции по уровню ее загрязненности, разрабатывать и реализовывать необходимые охранные мероприятия.

Применяя такие агротехнические приемы, как известкование, внесение минеральных и органических удобрений, можно на разных стадиях производства свести к минимуму вероятность накопления тяжелых металлов в вырабатываемой продукции. На серых лесных почвах, например, внесение навоза способствовало снижению содержания свинца и кадмия в надземных органах амаранта примерно на 12% по сравнению с контролем. Образующиеся металлоорганические комплексы малоподвижны или не способны к преодолению клеточных мембран на границе между почвой и корнем.

Уменьшение токсичности металлов для растений должно основываться на мероприятиях, направленных на повышение содержания гумуса в почве (внесение органических удобрений, использование сидератов, запашка соломы). Токсичность соединений хрома снижается при внесении в почву торфа. Снижение содержания тяжелых металлов в урожае растений при локальном внесении минеральных удобрений объясняется тем, что подкисляющее действие удобрений проявляется только в очаге расположения их в почве. При подкислении повышается подвижность тяжелых металлов в почве и усиливается их поступление в растения.

При известковании кислых почв поступление металлов в растения уменьшается, что способствует образованию комплексных соединений органических веществ почвы с тяжелыми металлами. При повышении уровня рН тяжелые металлы выпадают из почвенного раствора в осадок в виде карбонатов, гидроксидов и фосфатов.

На процессы детоксикации тяжелых металлов положительно влияют фосфорные удобрения. Фосфаты цинка и свинца представляют собой труднорастворимые соединения. Существенному снижению поступления кадмия, свинца, меди и цинка способствует применение цеолитов, которые, как емкие ионообменники, поглощают подвижные формы элементов и снижают, тем самым, их поступление в растения. Благодаря цеолитам удается снизить загрязнение продукции на 30%.

Среди биологических приемов следует выделить выращивание толерантных сортов и культур, используемых в пищу или в качестве корма, возделывание технических и лесных культур, разведение цветов.

3.2. Нитраты и нитриты

Проблема различных соединений азота в сельскохозяйственной продукции тесно связана с крайне низкой культурой земледелия. Неграмотное применение азотных удобрений в высоких и сверхвысоких дозах ведет к тому, что избыток азота в почве вызывает поступление нитратов в растения в больших количествах. Азотные удобрения способствуют увеличению поступления из самой почвы нитратов, образующихся при минерализации органического вещества. Нитраты представляют собой соли азотной кислоты, нитриты – соли азотистой кислоты. Соли азотной кислоты используются в качестве удобрений: нитрат натрия – натриевая селитра, нитрат калия – калиевая селитра, нитрат аммония – аммиачная селитра.

В естественных условиях (в лесу или на лугу) содержание нитратов в растениях небольшое (1...30 мг/кг сухой массы), и они почти полностью переходят в органические соединения. В культурных растениях при возделывании на удобренной почве количество нитратов возрастает во много раз (40...20 000 мг/кг сухой массы). Нитраты присутствуют во всех средах: почве, воде, воздухе. Сами нитраты не отличаются высокой токсичностью, однако под воздействием микроорганизмов или в процессе химических реакций восстанавливаются до нитритов, опасных для человека и животных. В организме нитриты участвуют в образовании более сложных и опасных соединений – нитрозаминов, обладающих канцерогенными свойствами.

Наибольшее количество нитратов содержится в горчице салатной, эстрагоне, петрушке, редисе, капусте пекинской, свекле столовой, салате, моркови. Низким содержанием отличаются томат, баклажан, чеснок, горошек и фасоль.

Особое внимание следует уделять динамике содержания нитратов в овощах и продуктах их переработки. Для контролирования этого процесса разработаны и установлены ПДК для продукции как открытого, так и защищенного грунта (Приложение 3, табл. 2). Для снижения содержания нитратов в продуктах питания важно правильно выбрать способ выращивания культур, способы хранения и переработки и методы контроля.

Следует отметить неравномерное распределение нитратов в растениях. В генеративных органах нитраты отсутствуют или содержатся в малых количествах по сравнению с вегетативными. В корне, стебле и черешках листьев их значительно больше, чем в листовой пластинке. В табл. 3 (Приложение 3) приведены данные по содержанию нитратов в различных органах и частях растений.

Рациональная система применения удобрений, позволяющая уменьшить вероятность накопления нитратов в растениеводческой продукции, предполагает правильное определение форм, доз и сроков внесения. Лучшие формы азотных минеральных удобрений – сульфат аммония и мочевина. Обязательным условием применения азотных удобрений является их сочетание с фосфорными и калийными, в рекомендуемом сочетании N : P : K = 1: 0,6: 1,8. Внесение фосфорных и калийных удобрений способствует снижению количества нитратов в растениях.

На содержание нитратов влияет применение органических удобрений. Внесение навозы, прокомпостированного с соломой или торфом, делает почву более рыхлой и не позволяет накапливаться нитратам в продукции. Хорошие результаты лают и зеленые удобрения (клевер, люпин, вика, горох). Благодаря хорошо развитой корневой системе, их корни проникают на большую глубину и рыхлят почву.

Овощные культуры формируют урожай высокого качества при оптимальной густоте стояния, обеспечивающей минимальное накопление нитратов. Для моркови эта величина составляет 150-180 растений на 1 м 2 , для свеклы столовой – 70-100, капусты – 10-12, петрушки – 90-100, редьки – 20-25, репы – 25-30. Содержание нитратов в овощных культурах возрастает на 30-40 % при выращивании в тени деревьев или ягодников. Поэтому их лучше размещать на хорошо освещенных участках.

Убранную продукцию следует правильно хранить и перерабатывать, поскольку нарушение условий хранения может также вызвать повышение количества нитратов в конечном продукте. Хранение свежеубранных овощей при низкой температуре предотвращает образование нитратов. При хранении овощей и картофеля в оптимальных условиях (температура и влажность воздуха) количество нитратов во всех видах продукции снижается, что можно проследить по данным из табл. 4 (Приложение 3).

К снижению количества нитратов приводит как предварительная подготовка к переработке (очистка, мойка), так и собственно обработка продукции. При варке картофеля, например, потери нитратного азота составляют 40-80 %, при жарении – 15 %. В табл. 5 (Приложение 3) приведены данные по снижению содержания нитратов в различных продуктах в процессе варки.

В томатном соке, подвергающемся термической обработке, количество нитратов уменьшается в два раза. При 57 %-ном выходе сока из моркови и 80 %-ном выходе сока из свеклы столовой значительная часть нитратов переходит в жидкую фазу. Количество их в соке зависит от вида продукции (табл. 6, Приложение 3).

При хранении свежих овощей при комнатной температуре может происходить микробиологическое превращение нитратов в нитриты, в результате чего содержание последних увеличивается. Количество нитритов также возрастает при оттаивании замороженной продукции в течение длительного времени. Из мясных продуктов наибольшее количество нитритов обнаружено в солонине и ветчине, наименьшее в сосисках. Сыры, как правило, не содержат заметного количества нитритов.

3.3. Пестициды

В агроэкосистемы наряду с удобрениями поступают различные соединения, используемые в качестве средств защиты растений, именуемые в целом пестицидами. Они могут приводить к образованию злокачественных опухолей у человека. Примерно 70 % применяемых соединений поступает в организм с мясом, молоком и яйцами, и 30 % - с растительной пищей.

Основная причина накопления пестицидов в продукции – нарушение правил применения препаратов. При оценке возможного допуска нового препарата проводят экотоксикологическую проверку. При этом следует делать упор на выявление характерных особенностей поведения пестицида в окружающей среде, а также его действие на растения и животных. Необходимо знать все процессы прохождения загрязняющих веществ через организм растений и животных, питающихся этими растениями (рис. 3, рис. 4, Приложение 4).

Критерием оценки содержания пестицидов является ПДК или ДОК. Наиболее часто в пищевых продуктах содержатся остатки дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) и изомеров гексахлорциклогексана (ГХЦГ), а фосфоорганические пестициды нестабильны и практически не накапливаются.

Для того, чтобы избежать возможности аккумуляции остаточных количеств пестицидов в окружающей среде, снизить риск возникновения резистентных видов вредных организмов, необходимо чередовать препараты с разным механизмом действия. Использование отдельных приемов защиты не обеспечивает долговременного эффекта, поэтому необходима интегрированная защита растений, учитывающая сочетание химических методов с биологическими и агротехническими мероприятиями.

Растения по степени накопления остаточных количеств хлорорганических пестицидов (ХОП) в продуктивных органах располагаются в следующем порядке: морковь >петрушка>картофель>свекла>многолетние травы>томат>кукуруза>капуста белокочанная. В корнеплодах ХОП накапливаются в большем количестве, чем в мякоти.

Хлорорганические пестициды в течение нескольких десятилетий занимали одно из первых мест по масштабам использования в сельском хозяйстве России. ХОП устойчивы к высоким температурам, солнечной радиации, действию сильных кислот и щелочей. Эти свойства предопределяют длительное сохранение в окружающей среде препаратов (период полураспада в почве 10-15 лет), способность циркулировать в природе и распространяться на большие расстояния. Длительное применение ХОП приводит к значительному накоплению как самих препаратов, так и их метаболитов.

Среди пестицидов обнаружено немало соединений, обладающих канцерогенными свойствами. Попадая в организм, они могут вступать в реакции нитрозирования, образуя канцерогенные соединения. Это свойство препаратов объясняется также и наличием канцерогенных примесей.

Отдельное направление биологической защиты – использование препаратов на природной основе. Следует помнить и о некоторых общедоступных приемах. Например, высушенные и измельченные литься картофеля, помещенные в хранилище вместе с клубнями, снижают на 40 % потери продукта при хранении. Настой зеленого перца с чесноком или табаком весьма эффективен против колорадского жука. Важно также учитывать потенциальные возможности самоочищения экосистем и их компонентов. Огромное количество пестицидов, циркулирующих в атмосфере, осаждается в почве, вызывая загрязнение сельскохозяйственной продукции.

Таким образом, поддержание условий, необходимых для нормальной жизнедеятельности растения, способствует ограничению применения пестицидов.

3.4. Регуляторы роста растений

Регуляторы роста растений – химические соединения с высокой биологической активностью. Их применяют в небольших количествах, чтобы повлиять на рост, развитие и жизнедеятельность растений, облегчить уборку урожая, улучшить его качество и сохранность.

Регуляторы роста делятся на две категории: природные и синтетические. Природные – это соединения, присущие растениям и выполняющие роль фитогормонов (абсцизовая кислота, ауксины, гиббереллины, цитокинины, этилен). Данные соединения не опасны для человека благодаря выработавшимся у него механизмам их биотрансформации. Однако из-за сложностей в технологии изготовления и дороговизне производства природные регуляторы роста не получили пока широкого распространения.

Синтетические препараты производят химическим или микробиологическим путем. В основном, они являются малостойкими веществами с периодом полураспада около одного месяца. Степень опасности большинства искусственных регуляторов роста для организмов почти не изучена. Однако обнаружена способность накопления некоторых регуляторов в организме.

Низкие концентрации препаратов обычно не обнаруживаются с помощью применяемых методов химического анализа. Другой, иммуноферментный анализ позволяет установить наличие регуляторов роста, свидетельствую об изменении процессов синтеза белка. Предполагается также возможность негативного влияния регуляторов, связанная с нарушением внутриклеточного обмена и образования токсинных соединений. Поэтому возникает необходимость создания таких технологий, которые исключали бы попадание этих веществ в продукты питания.

3.5. Лекарственные средства

Пищевые продукты могут загрязняться различными лекарственными препаратами, применяемыми для лечения заболеваний сельскохозяйственных животных. Некоторые из этих веществ могут достаточно долго сохраняться в продуктах животноводства и попадать в организм человека. Особенно опасны антибиотики, нитрофураны и гормональные препараты. Около половины производимых антибиотиков применяются в животноводстве. В Великобритании почти вся птица, более половины свиней, коров и крупного рогатого скота получают корма, содержащие антибиотики.

В нашей стране до 1995 года использовали около 58 наименований препаратов. Антибиотики добавляются в корм, используются в качестве добавок в лед при транспортировке замороженной продукции, в качестве консервантов. Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) предложены нормативы по содержанию антибиотиков в продуктах животноводства (табл. 7, Приложение 5).

Нитрофураны обладают высокой антимикробной активностью, их применяют для борьбы с инфекциями, устойчивыми к другим препаратам. Выведение их из организма зависит от препарата и вида животного. В связи с этим существуют определенные сроки отмены препаратов перед убоем. В одних случаях этот период составляет пять дней, в других достигает двадцати суток. ПДК для нитрофуранов на сегодняшний день не установлены. Считается, что эти вещества не должны содержаться в пище человека. Под вопросом находится и допустимость содержания их в кормах.

В некоторых продуктах питания животного и растительного происхождения содержатся природные гормоны и гормоноподобные соединения. Существует второй путь попадания гормональных препаратов в пищу – использование этих веществ для стимуляции роста животных, улучшения усвояемости кормов, ускорения полового созревания. Естественные гормональные вещества – инсулин и соматропин – достаточно быстро метаболизируются в организме и выводятся, либо разрушаются в процессе приготовления пищи.

В практике сельскохозяйственного производства преимущественно применяют искусственные гормональные препараты, эффективность которых иногда в сто раз выше, чем естественных. Искусственные препараты более устойчивы, однако накапливаются в организме животных в значительных количествах, обладая при этом мутагенными и канцерогенными свойствами.

В соответствии с медико-гигиеническими требованиями установлены допустимые уровни содержания некоторых препаратов в продуктах питания: мясо животных, птицы и продукты переработки – эстрадиол-17в – 0,0005 мг/кг и тестостерон – 0,015 мг/кг. Молоко и молочные продукты, казеин - эстрадиол-17в – 0,0002 мг/кг, масло сливочное – 0,0005 мг/кг.

Применение широкого спектра лекарственных препаратов в практике сельскохозяйственного производства требует строгого соблюдения гигиенических правил, направленных на максимальное снижение содержания рассмотренных веществ в пищевых продуктах. В связи с высокой долей импортного продовольствия требуется тщательный контроль содержания тех или иных препаратов в пищевых продуктах.

4. Разработка экологически безопасных методов производства продукции

Решением проблем загрязнения в области сельского хозяйства на протяжении многих лет занимаются ученые всего мира. В России эта область только начинает развиваться, но уже существует множество методик, способов и разработок, рассматривающих сельское хозяйство как экологически безопасную деятельность. Раздел включает некоторые работы и опыты, проведенные в Центрально-Черноземном регионе.

4.1. Способы очистки почв от загрязнителей (на примере смородины)

В настоящее время изучаются три способа очистки почвы от тяжелых металлов и остатков пестицидов:

1. «Прожаривание» и промывание.

2. Посев и выращивание растений.

3. Переработка верхнего слоя почвы червями.

Для всесторонней проработки предлагается примерная технология очистки почв и удобрения культуры по следующим схемам (на примере черной смородины).

1. Посев трав-очистителей, сжигание вегетативной массы на ТЭЦ, утилизация отходов.
2. Посев трав-очистителей, переработка вегетативной массы червями, приготовление удобрений (вермикомпосты), удобрение смородины, утилизация остатков червей.

Экологическая чистота достигается возделыванием трав, вытесняющих сорняки, органической системой восстановления плодородия (чередующиеся посевы трав на зеленое удобрение) и механической обработкой почвы в сочетании с удобрением органической массы. Таким образом, устраняются источники технологического загрязнения (минеральные удобрения, гербициды, яды и т. д.). Система строится последовательно на всех этапах 11-польного культурооборота.

Схема 11-польного культурооборота для возделывания черной смородины по экологически безопасной системе.

1 – 2 поля. Травы бобовые. 2-й год использования на зеленой удобрение (люпин многолетний, донник белый двулетний, люпин алкалоидный).

3 поле. Травы крестоцветные на зеленое удобрение (горчица белая, редька масличная). Посадка смородины осенью.

4 поле. Смородина молодая. Содержание междурядий под черным паром.

5 поле. Смородина молодая. Под черным паром подкроновое пространство. Междурядье под сидеральной культурой (ежа сборная, костер).

6 – 11 поля. Смородина плодоносящая. Междурядья под сидеральной культурой (козлятник, люпин однолетний). Черный пар под кроной кустов.

11 поле. Смородина плодоносящая. Черный пар в междурядьях. Раскорчевка в 11 поле осенью.

4.2. Экологически безопасная система удобрения в севообороте и получение экологически чистой продукции растениеводства

Многие исследователи отмечают, что длительное применение высоких дох минеральных удобрений в севообороте оказывает существенное негативное влияние на биологическую активность почв, повышает ее токсичность и приводит к появлению в продуктах питания вредных для здоровья человека и животных веществ.

Влияние возрастающих доз минеральных и органических удобрений и их совместного внесения рассматривалось на примере урожайности и сахаристости корней сахарной свеклы. Длительный стационарный опыт закладывался на черноземе типичном в 4-польном зернопропашном севообороте. Дозы и соотношение минеральных удобрений под свеклу изменяли от N 90 P 90 K 90 до N 180 P 180 K 180 с интервалом по 30 кг каждого элемента. Органические удобрения (полуперепревший навоз) вносили в норме 20, 40 и 60 т/га один раз за ротацию севооборота. При совместном внесении к органическим прибавляли минеральные удобрения в соотношении N 120 P 120 K 120 .

При минеральной системе удобрения в среднем за 11 лет наиболее высокая урожайность отмечена на дозе N 180 P 180 K 180 . Но с экономической и экологической точек зрения эта доза не имела преимуществ перед дозой N 120 P 120 K 120 , давшей средний урожай. При органической системе наивысшая урожайность наблюдалась при внесении дозы 60 т/га навоза. Наиболее высокая урожайность свеклы была получена при совместном внесении удобрений в дозе 60 т/га навоза + N 120 P 120 K 120 . Сахаристость на данном варианте составила 18,5 %, что превысило все предыдущие показатели.

Таким образом, совместное внесение под сахарную свеклу органических и минеральных удобрений умеренных доз позволяет получить наибольший урожай, значительно уменьшить экологическую нагрузку на почву за счет снижения дозы минеральных удобрений и получать экологически безопасную продукцию растениеводства.

Для построения экологически безопасной системы удобрения в севообороте можно придерживаться следующих принципов:

1. Нормы удобрений под культуры севооборота должны быть минимально достаточными для получения планируемого уровня урожайности и воспроизводства плодородия почв.
2. Необходимо соблюдать предел насыщения севооборота минеральными удобрениями, при котором минимизируются негативные экологические последствия в почве, и обеспечивается получение экологически безопасной продукции растениеводства.
3. Следует добиваться исключения возможности загрязнения продукции растениеводства избыточным поступлением элементов питания в растения, особенно наиболее экологически вредных – азота и металлов.

4.3. Экологически чистая технология возделывания овса

Многолетние исследования, выполненные на серых лесных почвах, показали, что овес можно возделывать в плодосменном севообороте со значительным снижением уровня применения средств химизации. При размещении овса после картофеля, удобренного перепревшим навозом (80 т/га), зеленым удобрением (редька масличная 8-10 т/га) и соломой (6-7 т/га), следует полностью исключить из технологий применение минеральных удобрений. При этом будет использовано последействие фосфорной муки и известковых удобрений.

Исключение минеральных удобрений способствует тому, что у растений типа овса практически не развиваются подгон и подсед. Это, в свою очередь, резко повышает равномерность созревания овса, снижает разнокачественность зерна и содержания в нем нитратов. Кормовые и технологические достоинства зерна при этом возрастают. От применения гербицидов (аминной соли 2,4-Д и диалена) также следует отказаться.

Исключительно эффективный агротехнический прием по борьбе с засоренностью посевов – довсходовое боронование. Его проводят при проростке у семян овса не более половины семени, то есть на 4 – 5-й день посева. Для боронования используются средние (БЗСС-1,0) или посевные бороны (ЗБП-0,6А). При этом уничтожается 60 -70 % сорняков в фазе «белых нитей». Однако необходимо соблюсти достаточно глубокую заделку семян при посеве – 4 – 5 см.

Применение средств химической защиты растений от вредителей и болезней не проводится. Обработка производится лишь в годы сильного распространения болезней. Также снижается необходимость применения ретордантов, что позволяет им меньше накапливаться в продукции.

Освоение данной энергосберегающей технологии позволяет получать чистое от вредных веществ и их соединений зерно овса с минимальным риском загрязнения окружающей среды.

4.4. Экологически чистые методы лечения маститов у коров

Получение экологически чистой продукции животноводства является одной из первостепенных задач ветеринарной науки и практики. Особое место в этой проблеме занимают скрытые маститы у коров, которые имеют большое распространение. Для лечения животных с этим заболеванием наиболее часто применяют препараты, содержащие в своем составе антибиотики, которые длительное время выделяются с молоком и оказывают отрицательное влияние на организм человека (аллергические реакции, появление антибиотикоустойчивых штаммов микроорганизмов, угнетение иммунологических реакций, трансплацентарное токсическое влияние на плод) и технологию производства молочнокислых продуктов.

Учитывая это обстоятельство, ученые А.В. Ходаков и А.А. Ковальчук испытали для лечения коров, больных скрытым маститом, препараты хлорофиллипт (2 % масляный раствор), диоксидин (1 % водный раствор), томицид и фуравит, которые не содержат в своем составе антибиотики.

Эффективность указанных препаратов сравнивали с мастисаном А, Б, Е и мастидином. Все указанные выше препараты вводили интрацистернально в дозе 10 мл по общепринятой методике.

В ходе исследований установлено, что терапевтическая эффективность хлорофиллипта, диоксидина, томицида и фуразита составила соответственно 83,33 %, 83,30 %, 93,33 % и 93,75 %. Эффективность же препаратов, содержащих антибиотики, при лечении коров со скрытым маститом была в пределах 40,0 60,0 %.

Весьма перспективным и экологически чистым является также лечение скрытого мастита коров непрерывным ультразвуком интенсивностью 0,8 – 1,2 вт/см 2 в течение 5 – 10 минут. Эффективность этого метода лечения составила 88,33 %, что также дает возможность избегать применения антибиотикотерапии.

5. Производство сельскохозяйственной продукции как объект

экологического законодательства

Деятельность предприятий аграрно-промышленного комплекса и сельскохозяйственных организаций в целях производства продуктов питания для населения и сырья для предприятий является объектом экологического законодательства. В настоящее время в России принято значительное число нормативных правовых актов, закрепляющих юридически существование этого вида деятельности, связанного с природопользованием, и регулирующих правоотношения между его участниками.

Одним из основных правовых документов является Федеральный Закон «Об охране окружающей среды» от 10. 01. 02 г. № 7 – ФЗ. В соответствии с содержанием закона, необходимо соблюдать требования в области охраны окружающей среды (природоохранные требования). Это предъявляемые к хозяйственной или иной деятельности обязательные условия, ограничения или их совокупность, установленные законами, иными нормативными правовыми актами, природоохранными нормативами, государственными стандартами и иными нормативными документами в области охраны окружающей среды.

Статья 42. Требования в области охраны окружающей среды

при эксплуатации объектов сельскохозяйственного назначения

1. При эксплуатации объектов сельскохозяйственного назначения должны соблюдаться требования в области охраны окружающей среды, проводиться мероприятия по охране земель, почв, водных объектов, растений, животных и других организмов от негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду.
2. Сельскохозяйственные организации, осуществляющие производство, заготовку и переработку сельскохозяйственной продукции, иные сельскохозяйственные организации при осуществлении своей деятельности должны соблюдать требования в области охраны окружающей среды.
3. Объекты сельскохозяйственного назначения должны иметь необходимые санитарно-защитные зоны и очистные сооружения, исключающие загрязнения почв, поверхностных и подземных вод, водосборных площадей и атмосферного воздуха.

Статья 49 . Требования в области охраны окружающей среды

при использовании химических веществ в сельском хозяйстве

1. Юридические и физические лица обязаны выполнять правила производства, хранения, транспортировки и применения химических веществ, используемых в сельском хозяйстве, требования в области охраны окружающей среды, а также принимать меры по предупреждению негативного влияния хозяйственной и иной деятельности и ликвидации вредных последствий для обеспечения качества окружающей среды, устойчивого функционирования естественных экологических систем в соответствии с законодательством Российской Федерации.
2. Запрещается применение токсичных химических препаратов, не подвергающихся распаду.

Закон также раскрывает понятие загрязнения. Согласно Статье 1, загрязнение окружающей среды – это поступление в окружающую среду вещества и (или) энергии, свойства, местоположение или количество которых оказывают негативное воздействие на окружающую среду. В связи с этим, рассматривается такое понятие, как загрязняющее вещество – вещество или смесь веществ, количество и (или) концентрация которых превышают установленные для химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов нормативы и оказывают негативное воздействие на окружающую среду.

Заключение

В условиях техногенного и антропогенного загрязнения проблема ведения сельского хозяйства требует разработки новых подходов и практических рекомендаций по созданию оптимальных соотношений между регулированием состояния природной среды и уровнем антропогенного воздействия. Необходима разработка систем земледелия, с одной стороны, обеспечивающих повышение продуктивности агроценозов, сохранение плодородия почв, снижение уровня загрязнения получаемой продукции химическими токсикантами и радиоактивными веществами, а с другой, - гарантирующих экологически безопасное функционирование сельскохозяйственного производства.

Решение этой проблемы возможно только при комплексном системном подходе, обеспечивающем оптимизацию взаимоотношений между состоянием природной среды, техногенной нагрузкой и особенностями ведения сельского хозяйства. Разработка систем ведения земледелия с учетом воздействия природных и антропогенных факторов и обеспечивающих экологически безопасное функционирование сельскохозяйственного производства является задачей агроэкологии.

Список литературы

1. Круглов Н.М., Якименко О.Ф. Экологически чистая технология производства ягод черной смородины. Учебное пособие.– В.: ВГАУ, 1996. – 43 с.
2. Шевченко В.Е., Коренев Г.В., Житин Ю.И. Экологические проблемы сельскохозяйственного производства. Тезисы докладов международной конференции. – В.: ВГАУ, 1994. – 157 с.
3. Черников В.А., Алексахин Р.М. Агроэкология. Учебник для вузов. – М.: «Колос», 2000. – 536 с.
4. Федеральный закон об охране окружающей среды. – М.: «Книга сервис», 2003. –48 с.
5. Серов Г.П. Экологический аудит. Концептуальные и организационно-правовые основы. – М.: «Экзамен», 2000. – 768 с.

ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ И ЭКОТОКСИКОЛОГИИ

по предмету: «Экотоксикология»

по теме: «Определение возможности получения экологически безопасной продукции растениеводства в условиях загрязнения агроценозов поллютантами»

Выполнила студентка 5 курса

Введение

1. Характеристика вредных организмов культуры

2. Агротехнические и агрохимические мероприятия, уменьшающие токсичность поллютантов

3. Регламенты и нормативы природоохранного использования химических и биологических средств защиты растений

4. Расчет экологической нагрузки используемых химических средств защиты растений

5. Свойства и регламентирование тяжелых металлов

6. Характеристика экотоксикологической ситуации, сложившейся под влиянием радионуклидов

7. Регламентирование нитратов в продукции растениеводства

8. Методы контроля за содержанием токсикантов в природных средах и сельскохозяйственной продукции

9. Пути и меры снижения вредного влияния токсикантов

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Деградация агрофитоценозов, экосистем различного уровня обусловлена нерациональным применением удобрений, мелиорантов, средств защиты растений, биологически активных продуктов, разрушением почв под влиянием механических обработок, распашкой территории выше допустимых пределов, неграмотным осушением и орошением, поступлением в почву отходов сельскохозяйственного производства и сельских поселений, нефтепродуктов и отходов переработки сельскохозяйственной продукции. При ведении сельскохозяйственного производства отмечаются нарушения почв, вод, приземного слоя воздуха, растительного покрова, биоты, ландшафта. Отмечена тенденция к накоплению в экосистемах различного уровня таких приоритетных загрязнителей, как: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель, мышьяк, медь, цинк), радионуклидов (цезий-137, стронций-90), микотоксинов, фитотоксинов, нитратов, нитритов и т.д. Происходит изменение свойств, процессов и режимов, трофических цепей, саморазвития и саморегулирования систем и подсистем, связанных с изменением аккумуляции, трансформации и миграции вещества, энергии и информации.

Нарушение экологических законов при использовании земель приводит к падению плодородия почв, к загрязнению водной и воздушной среды, к снижению качества сельскохозяйственной продукции. Качество сельскохозяйственной продукции предопределяется отсутствием каких-либо загрязнителей, способных вызвать острые или хронические изменения в состоянии здоровья человека.

Из большинства веществ, поступающих в окружающую среду из антропогенных источников, особое место занимают тяжелые металлы. Проблема тяжелых металлов в современных условиях производства глобальная, т.к. они являются генетическими ядами, поскольку аккумулируются в организме с отдаленным эффектом действия, проявляющимся в наследственных заболеваниях, умственных расстройствах, вызывая сердечнососудистые заболевания, тяжелые формы аллергии, канцерогенный и эмбриотропный эффект у организма, поэтому необходимы соответствующие меры по предотвращению загрязнения окружающей среды. Все тяжелые металлы обладают высокой токсичностью, миграционной способностью, а также канцерогенными и мутагенными свойствами. Особое значение необходимо придавать загрязнению почвы и воды редкими и рассеянными элементами, обладающими биоцидными свойствами, например Hg, Kd, Pb, As, Se.

Повышенный уровень нитратного азота в различных природных компонентах, с одной стороны, снижает биологическую ценность продуктов питания и кормов, а с другой – оказывает через них негативные последствия на человека и животных. Нарушения в технологии ведения хозяйства, нерациональное использование удобрений ведет к ухудшению качества окружающей среды. Образующиеся и накапливающиеся нитраты в почве и воде становятся экологическим фактором, определяющим не только режим питания растений, обмен веществ и величину продуктивности, но и качество урожая, воды и воздуха.

Ионизирующие излучения обладают высокой биологической активностью. Они способны вызвать ионизацию любых химических соединений биосубстратов, образование активных радикалов и этим индуцировать длительно протекающие реакции в живых тканях. Поэтому результатом биологического действия радиации является нарушение нормальных биохимических процессов с последующими функциональными и морфологическими изменениями в клетках и тканях.

Микотоксины вредны для клетки уже в незначительных концентрациях. Механизм действия микотоксинов заключается в блокировке жизненно важных аминокислот (аланина, тирозина, триптофана) и образовании аминосоединений (аминов). У растений под влиянием токсичных веществ гриба теряется тургор, обесцвечиваются листья, отмечается побурение сосудов и ухудшаются обменные процессы.

Для получения экологически безопасной продукции невозможно добиться без проведения мониторинга (слежения) за содержанием тяжелых металлов, радионуклидов, нитратов, пестицидов в окружающей среде, т.к. значительная часть их аккумулируется в почве. Затем они мигрируют в природные воды, поглощаются растениями и поступают в пищевые цепи. Мониторинг включает в себя следующие основные направления: наблюдение за состоянием окружающей среды и факторами, воздействующими на неё; оценку физического состояния окружающей среды и уровня ее загрязнения; прогноз состояния окружающей среды в результате возможных загрязнений и оценку этого состояния.

Мероприятий, с помощью которых реализуется стратегия снижения отрицательных последствий распространения загрязнителей в окружающей среде, включает широкий спектр человеческой деятельности и должны быть направлены, прежде всего, на предупреждение загрязнения объектов окружающей среды, разработку новых приемов экологически безопасного воздействия на окружающую среду, в том числе на продукцию, производимую человеком. Применяя такие агротехнические приемы, как известкование, внесение минеральных и органических удобрений, использование биологически активных веществ можно на разных стадиях производства свести к минимуму вероятность накопления основных поллютантов в почве, а, следовательно, и в растениеводческой продукции.

Целью курсовой работы является – изучение отдельных поллютантов, особенностей их поведения в окружающей среде, воздействия на растения и живые организмы, а также разработка мероприятий по снижению токсичности токсикантов и получение экологически чистой продукции растениеводства.

Раздел 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ВРЕДНЫХ ОРГАНИЗМОВ

Сельскохозяйственное производство несет огромные потери от болезней, вредителей и сорняков. Характерными вредителями злаков являются злаковые мухи, злаковые тли. Большой вред сельскому хозяйству наносят и инфекционные болезни, вызываемые грибами, что выражается в значительном снижении урожайности сельскохозяйственных культур. Особенно значительные потери урожая происходят в результате присутствия сорных растений, которые выносят питательные вещества и влагу из почвы, затеняют культурные растения, а во многих случаях и загрязняют продукцию ядовитыми веществами и семенами, вызывающими отравление человека и животных. Качество растениеводческой продукции во многом зависит от развивающихся болезней, вредителей и наличия сорняков. Нарушения физиологических процессов при заболевании растительных организмов чаще проявляется в следующем: в ослаблении фотосинтеза, в нарушении интенсивности дыхательных процессов, в нарушении транспортировки в растения воды и питательных веществ, а также продуктов фотосинтеза; в нарушении синтеза ростовых и запасных веществ. Все это сказывается на урожайности и качестве сельскохозяйственной продукции.

Общие потери урожая от вредителей, болезней и сорняков в мире составляет 34% от потенциально возможного урожая.

Таблица 1

Характеристика вредных объектов

Название вредного организма	Вредящая фаза и характер повреждений / внешние признаки проявления болезни	Приуроченность повреждений к фенофазам растений	Условия, благоприятные для распространения вредителя и возникновения и развития болезни
Злаковые мухи	Личинки повреждают стебель (минируют), растение отстает в росте, пожелтение листьев, частичное или полное отсутствие зерен в метелке	Прорастание, третий лист, кущение, начало выхода в трубку	Высокая влажность, оптимальная температура 15-24˚С
Злаковые тли	Личинки и взрослые тли сосут сок из листьев и молодых колосьев, растения отстают в росте, зерно щуплое, появляется белополосатость	Выход в трубку, начало стеблевания, колошение, цветение, налив, молочно-восковая спелость	Повышенная влажность воздуха, теплая погода
Фузариозная корневая гниль	Несовершенные грибы рода Fusarium, конидии. Поражаются первичные и вторичные корни рас-тения, подземные междоузлия, основание стебля. Пожелтение и увядание листьев, белостебельность, неполная озерненность	Всходы, взрослые растения	Неустойчивая погода, резкие колебания влаги в почве. Дождливая прохладная весна, чаще поражаются растения с пониженным тургором из-за недостатка влаги, превышение нормы высева.
Пыльная головня	Мицелий и споры, зараженные метелки выметываются позже, у больных растений метелка разрушается полностью	Колошение, цветение	Оптимальная t 20-25˚С, высокая влажность воздуха, ветреная погода, поздние посевы.
Овсюг обыкно-венный	Засоряет посевы, забирает питательные вещества из почвы, посевы изрежены, растения отстают в росте. Засоряет зерно при уборке	Всходы, взрослые растения	Для прорастания оптимальная t 16-25˚С, преобладание в севообороте яровых колосовых.
Щирица запроки-	Засоряет посевы, забирает питательные вещества из почвы, посевы изрежены, угнетают и подавляют рост растений.	Сильнее поражаются всходы	Для прорастания оптимальная t 26-36˚С. Рыхлые почвы. Глубина прорастания 3 см. Лучше всходят семена, покрытые почвой. Вредоносен на посевах позднего срока сева.
Ярутка полевая	Засоряет посевы, забирает питательные вещества из почвы, растения отстают в росте. Засоряет зерно при уборке	Всходы, взрослые растения	Увлажненные, удобренные поля. Глубина прорастания 4-5 см. Всхожесть перезимовавших семян – 100%.
Белена черная	Засоряет посевы, забирает питательные вещества из почвы, растения отстают в росте. Засоряет зерно при уборке.	Всходы, взрослые растения	Плодородные, рыхлые почвы, семена прорастают с поверх-ности и с глубины 1-1,5 см. Для прораста-ния оптимальная t 18-20˚С.
Мятлик луговой	Может образовывать сомкнутые травостой, посевы сильно изрежены, растения отстают в росте	Всходы, взрослые растения	Для прорастания оптимальная t 16-20˚С. Предпочитает увлаж-ненные почвы. Семена хорошо всходят с поверхности почвы и с глубины 3-4 см.

Раздел 2. АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ И АГРОХИМИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ, УМЕНЬШАЮЩИЕ ТОКСИЧНОСТЬ ПОЛЛЮТАНТОВ

Использование агротехнических методов борьбы основано на взаимоотношениях, которые существуют между растениями, вредителями и внешней средой. Под влиянием агротехнических мероприятий создаются неблагоприятные условия для развития и размножения вредителей, болезней и сорняков и благоприятные условия для роста и развития культурных растений. Агротехнический метод при своем осуществлении не требует специальных затрат. В связи с этим агротехнические мероприятия являются наиболее экономически выгодными. Наибольшее значение из агротехнических мероприятий, с точки зрения защиты растений, имеет севооборот, обработка почвы, система удобрений, борьба с сорняками, сроки и способы посева, уборка урожая.

Севооборот, то есть правильное чередование культур на полях, повышает плодородие почвы и в то же время служит важным приемом для подавления численности вредителей и болезней растений. Правильное и своевременное проведение обработки почвы является одним из самых существенных агротехнических мероприятий по борьбе со многими вредителями сельскохозяйственных культур. При глубокой вспашке растительные остатки, на которых концентрируется большое количество вредителей, запахиваются. При ранних посевах растения раньше всходят, быстрее проходят фазы роста и к моменту весеннего появления вредителей оказываются более устойчивыми.

Таблица 2

Агротехнические мероприятия, направленные на уменьшение вредоносности вредных организмов (вредителей, болезней, сорняков) и снижение токсичности поллютантов

Вредные организмы
Наименование культуры	Название вредного организма	Фаза и место зимовки вредителя / места и формы сохранения инфекции		Агротехнические мероприятия, направленные на уменьшение вредоносности
	Вредители: Злаковые мухи	Зимуют взрослые, закончившие питание личинки внутри стеблей озимых хлебов, на дикой злаковой растительности и на всходах падалицы.		Ранний посев яровых, узкорядные и перекрестные способы посева; посев устойчивых к повреждениям сортов; подкормка всходов удобрениями, химическая обработка всходов против злаковых мух, опрыскивание очагов размножения в период кущения, ранняя уборка. Лущение стерни и ранняя глубокая зяблевая вспашка, чередование культур в севообороте.
		Зимуют яйца на листьях озимых злаков; древесно-кустарниковых растениях.		Посев яровых в ранние сроки, опрыскивание инсектицидами в фазу стеблевания, ранняя уборка. Лущение стерни, ранняя глубокая зяблевая вспашка, чередование культур в севообороте.
	Фузариозная корневая гниль Пыльная головня	Хламидоспоры, на растительных остатках, в почве, семенах.		Внесение оптимальных норм органических и минеральных удобрений, чередование культур в севообороте, оптимальные сроки посева, соблюдение норм высева, выведение сортов, устойчивых к болезни, протравливание семян.
		Головневые споры на семенах, в почве		Термическое прогревание семян, протравливание семян, возделывание устойчивых или слабо поражаемых сортов.
	Овсюг обыкновенный Щирица запрокину-тая Ярутка полевая Белена черная Мятлик луговой	Семена в почве		До- и послевсходовое боронование. Применение почвенных гербицидов. Чередование севооборотов. Обкашивание обочин и кромок поля. Очистка семенного и посевного материала, предотвращение распространения семян сорняков с уборочной техникой, тарой, планирование использования удобрений для избежания засоренности. Лущение стерни на глубину 4-6 см.
Семена в почве		До- и после всходовое боронование. Применение повсходовых и почвенных гербицидов. Ранние сроки сева. Обкашивание обочин и кромок поля.
Семена в почве		Послойная обработка почвы. До- и послевсходовое боронование. Ранние сроки посева. Обкашивание обочин и кромок поля. Очистка семенного и посевного материала.
Семена в почве Семена в почве		Уничтожение на необрабатываемых землях, подкашивание вдоль дорог, обочин и кромок поля, прополка в садах и огородах. Очистка семенного и посевного материала. Своевременное лущение и зяблевая вспашка. Предпосевная обработка почвы. Применение почвенных гербицидов.
Основные поллютанты
Название полютанта	Основные источники поступления в окружающую среду		Закономерности поведения в природных средах		Агротехнические мероприятия, снижающие токсичность
Строн-ций-90	Радиоактивные отходы промышленных предприятий и установок, испытания ядерного оружия, техногенные катастрофы		Способен мигрировать в вертикальном и горизонтальном направлениях. Находится в водорастворимой форме при выпадениях, хорошо доступен растениям, подвижен. В почве содержится в водорастворимой, обменной, необменной и прочносвязанной необменной формах. Больше поглощается молодыми растениями, интенсивнее накапливается в бобо-вых культурах, чем в злаковых		Перевод радионуклидов в трудноусвояемые формы с помощью химических реагентов: фосфатов, силикатов, промывание кислотами и солями (соляной к-той, солями железа, натрия, кальция). Механическое удаление верхнего слоя почвы. Глубокая пахота на глубину 40-60 см. Известкование, внесение органических удобрений.
	Металлургическая промышленность, автотранспорт, с осадками, внесение фосфорных удобрений		Высокая биохимическая активность, эффективность накопления, комплексообразующая способность, склонность к гидролизу, органоминеральные соединения могут обладать высокой подвижностью, мигрировать с почвенной влагой и поступать в растения. Почвы, богатые органическим в-вом, поглощают медь хемосорбционно.		Совместное внесение органических удобрений и извести, снижение мобильности за счет образования нерастворимых металлорганических комплексов.
	Выбросы металлургических предприятий, коммунальные стоки. Выщелачивание из пород и почв, богатых разложившимися организмами и растениями. Сточные воды предприятий машиностроительной, металлургической, автомобильной, текстильной, лакокрасочной, полиграфиической, кожевенной, химической отраслей промышленности.		Высокая биохимическая активность, токсичность, минеральная форма и органическая форма распространения, подвижность, эффективность накопления, растворимость; умеренная комплексообразующая способность и склонность к гидролизу. Шестивалентный хром практически не поглощается почвенными р-рами, а трехвалентный выступает в роли катиона и хорошо поглощается почвой. В черноземах сосредоточен в верхних горизонтах. Общетоксическое, аллергенное, канцерогенное действие на человека		Совместное внесение органических удобрений и извести.
	Извержение вулканов, лесные пожары, испарение с поверхности почвы, из атмосферы с осадками, металлургическая промышленность, сточные воды, внесение в почву фосфорных и калийных удобрений, автотранспорт		Высокая биохимическая активность, токсичность, минеральная и органическая форма распространения, подвижность в кислых почвах pH <5,5. При низких концентрациях удерживается в почве сорб- ционно, при высоких – в виде гидроокисей. При pH < 6,5 выход в р-р регулируется сорбционными процессами.		Совместное внесение органических удобрений и извести. Промывка почв раствором для выщелачивания ТМ из верхних горизонтов на глубину 70-100 см и осаждения их на этой глубине в виде трудно-растворимых осадков.
	Удобрения, образуются в процессе нитрификации в почве, денитрификации при разложении белков, с осадками, промышленные, коммунальные, с/х стоки		Нитраты – соли азотной к-ты. Абиогенное перемещение нитратов между 3 фазами биосферы осущ. за счет: вымыванияи поверхностного смыва, ветровой эрозии, выпадения осадков. Активная миграция связана с высокой растворимостью солей азотной к-ты, их химической устойчивостью неспособностью к адсорбции почвенными коллоидами и минералами. В естественных средах трансформация нитратов происходит биохимическим путем. Промежуточный продукт восстановления нитрата N-NО 3 имеет более высокую химическую активность, более токсичен для живых орг-мов. Нитриты способны образовывать комплексы со многими металлами. Из почвы поглощаются растениями. Токсичность нитратов относительно низкая, а их негативное действие обусловлено нитритом, продуктом восстановления NO 3 в NO 2 микрофлорой ЖКТ и тканевыми ферментами. В этом состоит потенциальная опасность нитратов, а именно их переходом в нитриты и нитрозосоединения, кото-рые являются канцерогенами.		Применение органических удобрений (соломы, торфа), нормирование доз и соотношения элементов питания, применение ингибиторов нитрификации

Наибольшее влияние на миграционную способность металлов оказывает почвенная кислотность. Поскольку растворимость большинства элементов падает с повышением рН, даже незначительные ее колебания способны вызвать изменения в поглощении ионов. Так, кадмий подвижен в кислых почвах с рН < 5,5 и их известкование способствует его иммобилизации вследствие образования гидроокисей и карбонатов. Однако, хром, способен в слабокислой и щелочной среде образовывать растворимые соли хромовой кислоты. При повышении кислотности почвы увеличивается подвижность меди. Известкование, сдвигая кислотно-щелочное равновесие, снижает содержание легко растворимых и обменных соединений металлов. На подвижность металлов в почве сильно влияет концентрация в ней органического вещества. Переход элементов в малоподвижную форму протекает наиболее интенсивно в почвах с высоким его содержанием. На процесс поглощения элементов почвой оказывает влияние характер субстрата и вид поглощенных катионов. Медь удерживается иллитом, монтмориллонитом, каолинитом, вермикулитом достаточно прочно. При больших количествах кадмия в почве в области рН > 6,5 возможно образование карбонатов и фосфатов.

С учетом вышеизложенного, можно предложить комплекс агрохимических мероприятий по снижению опасности токсикантов:

Таблица 3

Агрохимические мероприятия, снижающие опасность токсикантов

	Агрохимические мероприятия	Сроки проведения, особенности применения агрохимикатов
	Известкование	Под основную обработку почвы осенью, т.к. овес устойчив к кислым почвам, вносить известь следует под наиболее значимую культуру в севообороте
	Фосфорные удобрения	Под основную обработку почвы осенью	Р 2 О 5 - 90 кг/га
	Органические удобрения (навоз, торф)	Осенью под вспашку зяби
	Калийные удобрения	Осенью под вспашку зяби	К 2 О - 90 кг/га

Раздел 3. РЕГЛАМЕНТЫ И НОРМАТИВЫ ПРИРОДООХРАННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ

Основными способами использования естественных врагов вредителей в биологической борьбе с ними являются: интродукция и акклиматизация, внутриареальное расселение, сезонная колонизация, а также охрана и использование местных энтомофагов. Последний способ предполагает наиболее рациональное использование пестицидов в тех случаях, когда это вызвано необходимостью в связи с непосредственной угрозой урожаю. При этом обработка растений проводится по возможности избирательно действующими на вредителя препаратами и в сроки, наиболее безопасные для его естественных врагов.

Таблица 4

Биологические мероприятия, направленные на защиту культуры

Для борьбы с вредными организмами, повреждающими растения используются химические вещества – пестициды. Для борьбы с пыльной головней овса и корневыми гнилями предполагается применить протравливание семян перед посевом.

Дивидент Стар 036 FS – комбинированный фунгицид системного действия для борьбы с возбудителями грибных заболеваний, распространяющихся с семенами и почвой. Это универсальный двухкомпонентный препарат для обработки семян всех зерновых культур; самый эффективный из экономичных протравителей препарат против корневых гнилей; стабильно высокая эффективность против головневых заболеваний; удобная в применении жидкая препаративная форма с добавлением красителя и прилипателя, защищает от других болезней семян и всходов и обладает побочным действием против таких заболеваний, как септориоз, пятнистости, а также ранние проявления мучнистой росы. Преимущества препарата: по широте спектра действия превосходит большинство препаратов для протравливания семян, при этом поглощается растением постепенно и действует дольше как на внутреннюю, так и на внешнюю инфекцию; гибкость в сроках применения (допускается заблаговременное протравливание) за 3 месяца до сева и более, отсутствие пыления при работе и севе, оказывает на защищаемую культуру благоприятное физиологическое воздействие, повышая продуктивную кустистость, озерненность колоса и метелки. Растения, выросшие из обработанных семян, значительно кустистее и зеленее в течение всей вегетации, что в конечном итоге определяет весомую прибавку.

По информации фирмы-производителя Syngenta (Швейцария) препарат представляет незначительную опасность для человека, однако, в аварийных ситуациях (утечка) является очень токсичным для водорослей, дафний, рыб.

Для борьбы со злаковыми мухами и тлями возможно применение диметоата. Диметоат используется в качестве инсектоакарицида для борьбы с широким спектром вредителей на посевах зерновых, овощных и садовых культур, а также трав и пастбищ. Является системно-контактным препаратом. Быстро поглощается листьями, стеблем и корнями, распространяясь по всему растению. Сосущие и минирующие насекомые уничтожаются в результате поглощения сока растения. Как контактный препарат оказывает подавляющее действие на вредителей, которые соприкасаются с препаратами на поверхности растения. В организме вредителя ингибирует холинэстеразу, действуя на нервную систему и вызывая угнетение дыхания и сердечной деятельности. Токсикологический класс опасности II, препарат относится к средне токсичным.

Банвел - селективный системный гербицид для послевсходового применения против однолетних и некоторых многолетних широколистных сорняков на зерновых культурах. Гербицид банвел - важнейший компонент для приготовления различных баковых смесей. Использование баковых смесей это - способ удешевления обработки, позволяющий одновременно обеспечить биологическую эффективность, приближенную к эффективности гербицидов, примененных в полных нормах расхода. Подбор оптимального соотношения гербицидов в баковой смеси позволяет уменьшить норму расхода компонентов и одновременно сохранить достаточно высокий уровень биологической эффективности.

Гербицид относится к III классу опасности, при попадании в окружающую среду представляет незначительную опасность.

Таблица 5

Химические мероприятия, направленные на защиту культуры

	Название культуры		Фаза развития культуры	Стадия развития вредного организма	Кратность обработок
		Пыльная головня Корневые гнили	Дивидент стар	Протравливание семян перед посевом
		Злаковые мухи, тли	Диметоат Фосфамид	Опрыскивание в период вегетации	Личинки злаковых мух, личинки и имаго злаковой тли
		Однолетние двудольные (Овсюг обыкновенный, щирица, ярутка полевая, мятлик луговой) Двулетние двудольные (белена черная)		Опрыскивание посевов в фазе кущения культуры	Опрыскивание в фазе 2-4 листьев у однолетних и 15 см высоты у многолетних сорняков

Для оценки негативного влияния пестицидов были разработаны пределы допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в различных средах. ПДК загрязняющего вещества – это такая его максимальная концентрация в окружающей среде, которая не оказывает отдаленных мутагенных и канцерогенных последствий. Если величина ПДК в различных средах не установлена, действует временный гигиенический норматив ОБУВ – временно допустимая концентрация (ориентировочно безопасный уровень воздействия) вещества.

Таблица 6

Санитарно-гигиеническая характеристика применяемых пестицидов

	Название пестицида	Норма расхода препарата, л,кг/га,т	Срок ожидания, сут.	МДУ в продукции, мг/кг	ДСД, мг/кг	ПДК/ОДК в почве, мг/кг	ПДК/ОДУ в воде, мг/дм 3	ПДК/ОДУ в воде рыбохоз. водоемов, мг/л	ПДК/ОБУВ в воздухе атмосферы, мг/м 3
	Дивидент стар
	Диметоат Фосфамид

Раздел 4. РАСЧЕТ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ХИМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ

Экотоксикологическая оценка каждого препарата должна в первую очередь базироваться на данных о динамике их содержания в почве и растении на обрабатываемых полях, в воздухе и воде водоемов.

Для характеристики действия пестицида на агробиоценоз используют понятие экологической нагрузки.

Для расчета экологической нагрузки существует формула:

НР – норма расхода действующего вещества, (мг/га);

Т 1/2 – период полураспада препарата (месяцев);

Т – токсичность для теплокровных (мг/кг).

Для расчета нормы расхода действующего вещества применяют формулу:

НР – норма расхода действующего вещества л, кг/га;

Д – норма расхода препарата, л, кг/га;

Экологическая нагрузка менее 10 усл.ед. считается неопасной, от 11 до 100 – малоопасной, от 101 до 1000 – среднеопасной, более 1000 – опасной.

Таблица 7

Расчет экологической нагрузки используемых средств защиты растений

Дивидент Стар Э н = 36300*1*/3000=12,1

НР=3,63*1/100= 0,0363*1000000= 36300 мг/га

Диметоат Э н = 400000*1/220,5= 1814,1

НР= 40*1/100= 0, 4*1000000=400000 мг/га

Банвел Э н = 144000*1/2375= 60,6

НР=48*0,3/100=0,144*1000000= 144000 мг/га

Т.о. экологическая нагрузка для всего поля на сезон работ составит: 12,1+1814+60,6=1886,8

Т.к. нагрузка составила 1886,8 усл.ед., она считается опасной.

Раздел 5. СВОЙСТВА И РЕГЛАМЕНТИРОВАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

Из большинства веществ, поступающих в окружающую среду из антропогенных источников, особое место занимают тяжелые металлы. Проблема тяжелых металлов в современных условиях производства глобальная, т.к. они являются генетическими ядами, аккумулируются в организме с отдаленным эффектом действия, проявляющимся в наследственных заболеваниях, умственных расстройствах, а также вызывая сердечно-сосудистые расстройства, тяжелые формы аллергии, канцерогенный и эмбриотропный эффект у организма, поэтому необходимы соответствующие меры по предотвращению загрязнения окружающей среды. Все тяжелые металлы обладают высокой токсичностью, миграционной способностью, а также канцерогенными и мутагенными свойствами.

Поведение этих токсикантов в различных природных средах обусловлено специфичностью их основных биогеохимических свойств: комплексообразующей способностью, подвижностью, биохимической активностью, минеральной и органической формами распространения, склонностью к гидролизу, растворимостью, эффективностью накопления.

Большинство тяжелых металлов относятся к группе микроэлементов. В действии каждого микроэлемента на живые организмы много общего: они входят в состав ряда белковых комплексов (ферментов) или активизируют их деятельность, они необходимы организмам в очень небольших количествах – тысячных или десятитысячных долях процента. Повышение их концентрации выше определенного уровня приводит к угнетению роста и развития и в данном случае, когда они находятся в окружающей среде в концентрациях, опасных для живого их называют тяжелыми металлами.

В процессе эволюции растения, животные и человек приспособились к природному (фоновому) содержанию тяжелых металлов. Однако интенсивное развитие промышленности, транспорта и использование различных химических средств привело к накоплению тяжелых металлов на значительных территориях, что отрицательно влияет на почву, растения и другие живые организмы, а следовательно, фоновый уровень тяжелых металлов в биосфере постоянно растет.

Таблица 8

Свойства и регламентирование меди, хрома и кадмия

Тяжелый металл	Значение ТМ для растений и человека	Токсикология тяжелого металла
			В почве мг/кг	В питьевой воде мг/л	Для рыбохоз водое	В продукции мг/кг
	Способствует синтезу гемоглобина крови, ускоряет формирование эритроцитов, восстановление костной ткани, усиливает действие инсулина, препятствует распаду гликогена в печени, способствует синтезу витаминов В 1 , С, Р, РР и Е.	Избыток Cu 2+ связывает гидросульфидные группы ферментов и действует на организм угнетающе. Симптомы избытка меди проявляются в виде хлороза, образования окрашенных в коричневый цвет боковых корней., снижается интенсивность дыхания, образования хлорофилла и активность некоторых ферментов. Соединения меди вызывают резкое раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей и ЖКТ. При систематическом действии солей меди на организм человека отмечается поражение зубов и слизистой оболочки рта, язвенная болезнь желудка, конъюктива глаз приобретает зеленовато-желтый цвет, на деснах появляется темно-красная полоса.				Рыбопродукция 10 Мясопродукты 5 Молочные продукты 0,5 Хлебопродукты 5 Соки, напитки 5
	Биогенный элемент снижение содержания хрома ведет к уменьшению его содержания в крови, замедление роста, повышение холестерина в крови, затруднение дыхания	Наибольшей токсичностью обладают соединения хрома (VI): туман хромовой кислоты служит причиной плеврита; при хронических отравлениях отмечается сухой кашель, поражения печени (до цирроза).				Рыбопродукция 0,3 Мясопродукты 0,2 Молочные продукты 0,1 Хлебопродукты 0,2 Фрукты 0,1 Соки,напитки 0,1
	Снижает способность организма противостоять болезням, обладает мутагенным и концерогенным действием, может вызвать кумулятивный эффект.	Поражение нервной системы, печени и почек, органов дыхания, ЖКТ, нарушение фосфорно-калийного и белкового обмена, разрушение костей. Механизм токсического действия заключается в угнетении активности ферментных систем в результате связывания с сульфгидрильными, аминными и карбоксильными группами белков.				Рыбопродукция 0,1 Мясопродукты 0,05 Молочные продукты 0,01 Хлебопродукты 0,02 Фрукты 0,03 Соки,напитки 0,02

При загрязнении почв и растительности тяжелыми металлами, в качестве путей оптимизации обстановки, используют традиционные и специальные приемы:

1) Методы по ограничению поступления тяжелых металлов в почву. При планировании применения удобрений, мелиорантов, пестицидов, осадков сточных вод необходимо учитывать содержание в них тяжелых металлов, буферную емкость используемых почв. Ограничение доз, обусловленное экологическими требованиями, является необходимым условием экологизации земледелия.

2) Удаление тяжелых металлов за пределы корнеобитаемого слоя достигается следующими приемами:

Удалением загрязненного слоя почвы,

Засыпкой загрязненного слоя чистой землей,

Выращиванием культур, поглощающих ТМ и удалением с поля их растительной массы,

Промывкой почв водой и водорастворимыми (чаще органическими) соединениями, образующими с тяжелыми металлами водорастворимые комплексные соединения, в качестве органических лигандов используют продукты из отходов с/х производства,

Промывкой почв раствором для выщелачивания ТМ из верхних горизонтов на глубину 70-100 см и затем осаждения их на этой глубине, в виде трудно растворимых осадков (за счет последующей промывки почв реагентами, содержащими анионы, образующие с тяжелыми металлами осадки).

3) Разработка мероприятий по ограничению поступления ТМ в растения. Поступление тяжелых металлов в растения может быть уменьшено за счет изменения питательного режима, при создании конкуренции за поступление в корни токсикантов и катионов удобрений, при осаждении тяжелых металлов в корне в виде труднорастворимых осадков.

4) Связывание ТМ в почве в малодиссоциируемые соединения. Уменьшение поступления тяжелых металлов в растения может быть достигнуто их осаждением в почве в виде осадков карбонатов, фосфатов, сульфидов, гидроокисей; с образованием малодиссоциирующих комплексных соединений с большой молекулярной массой. Наилучшим способом, обеспечивающим существенное снижение содержания тяжелых металлов в растениях, является совместное внесение навоза и извести. Наиболее эффективными мероприятиями, приводящими к снижению подвижности свинца в почвах, является глинование (внесение цеолита) и совместное внесение извести и органических удобрений. Применение полного комплекса химических мелиорантов (органических и минеральных удобрений, извести и трепла) на 10-20% снижало в почве содержание поливалентных металлов.

5) Адаптивно-ландшафтные системы земледелия, как фактор оптимизации экологической обстановки при загрязнении почв ТМ.

Различные виды и сорта культур накапливают в растительной продукции неодинаковое количество ТМ. Это обусловлено селективностью к ним корневых систем отдельных растений и особенностью их процессов метаболизма. ТМ в большей степени накапливаются в корнях, меньше в вегетативной массе и генеративных органах. При этом отдельные группы культур селективно накапливают и определенные токсиканты. Подбор культур для выращивания на почвах определенной степени и характера загрязнения является наиболее простым, дешевым и достаточно эффективным способом оптимизации обстановки.

Распределение металлов в органах растений носит отчетливо выраженный акропетальный характер и увеличивается в ряду:

Раздел 6. ХАРАКТЕРИСТИКА ЭКОТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ, СЛОЖИВШЕЙСЯ ПОД ВЛИЯНИЕМ РАДИОНУКЛИДОВ

В почве радионуклиды содержаться в водорастворимой, обменной, необменной и прочносвязанной необменной формах. Среди этих форм наибольшую играют первые две, поскольку они способны усваиваться растениями и, следовательно, мигрировать по биологической цепочке. Биологическая подвижность радионуклидов зависит, с одной стороны, от их физико-химических свойств, а с другой стороны, от свойств самой почвы, среди которых решающее значение играют ее тип, минеральный состав, кислотность, содержание органических веществ, увлажненность, длительность её использования в агроэкосистемах. Наибольшей доступностью для растений обладает стронций, который в виде 73% в глобальных выпадениях находится практически полностью в водорастворимой форме.

Большое влияние на доступность радионуклидов для растений оказывает наличие в почве обменных катионов – элементов-носителей и кислотность. Чем больше в ней элементов-носителей, тем меньше биологическая подвижность радионуклидов и наоборот. Закисление почв приводит к увеличению доступности радионуклидов для растений. Микроорганизмы почвы снижают подвижность радионуклидов в биологическом круговороте. По профилю почв естественных экосистем стронций-90 распределяется интенсивно, благодаря более высокой подвижности. Радиационно-экологическая обстановка на загрязненных территориях изменяется в основном в результате естественного радиоактивного распада, вторичного ветрового переноса и вертикальной миграции.

В растения радионуклиды могут поступать через корневую систему и аэральным путем. Большое значение в накоплении растениями радионуклидов имеет фаза вегетации. Листья молодых растений поглощают радионуклиды в значительно больших количествах, чем листья растений, заканчивающих рост и развитие. Стронций-90 под действием ветра и осадков частично удаляется с поверхности листьев и стеблей растений и перемещается в почву, а частично прочно фиксируется на поверхности растений. Выпадение радиоактивных аэрозолей на поверхность растений приводит к накоплению их в надземной массе, в то время как при корневом пути поступления, почвенный поглощающий комплекс выступает в роли мощного сорбционного фактора, а корневая система является селективным барьером, исключающим поступление в надземную фитомассу биологически инертных элементов.

Влияние почвы проявляется в снижении биологической активности радионуклидов при увеличении содержания в почве обменных катионов, органического вещества, физической глины, ила, минералов монтмориллонитовой группы, емкости поглощения. Черноземы, имеющие большое количество мелкодисперсных частиц органического вещества (гумуса) уменьшают переход радионуклидов в растения. При увеличении кислотности возрастает поступление в почву стронция-90. Большему удержанию радиоизотопов в почве способствует наличие в ней химических элементов, близких по химическим свойствам к этим изотопам. Так, кальций - химический элемент, близкий по своим свойствам стронцию - 90 и внесение извести, особенно на почвы с высокой кислотностью, ведёт к увеличению поглотительной способности стронция - 90 и к уменьшению его миграции.

Биологические особенности растений влияют на накопление ими радионуклидов. Так, стронций-90 в 2-6 раз интенсивнее накапливается в бобовых культурах, чем в злаковых. Наиболее интенсивно идет накопление радионуклидов в листьях, стеблях, слабее в генеративных органах.

Распределение радионуклидов в вертикальном профиле почв влияет на поглощение их растениями. Обработка верхнего слоя (заглубление, вспашка, фрезерование) изменяет положение его по отношению к основной массе корней и обуславливает снижение накопления радионуклидов в растениях. Захоронение загрязненного слоя почвы за пределы распространения основной массы корней. Уменьшает накопление радионуклидов в растениях в 7-11 раз.

Расчет количества радионуклидов в почве:

где Р – количество радионуклида, мг/м 3 почвы;

А - активность радионуклида в распадах в секунду;

Т Ѕ - период полураспада изотопа в секундах;

М – массовое число изотопа;

Л – число Авогадро;

К - объем почвы 1 м 3 при плотности 1,1 г/см 3 .

Чтобы сделать расчет количества радионуклида на 1 га, полученный результат умножают на 10000, а пересчет на 1 км 3 требует умножения еще на 100, на 1 кг – на 10 -2 .

Т Ѕ = 28,1 лет = 8,86 *10 8 сек

Л= 6,022*10 23 моль -1

1 Кu = 3,7*10 10 расп./сек

Р= 3,145*10 11* 8 ,86*10 8 *90*

10 -3 /0,693*6,022*10 23 *1=0,0609*10000=609*100

60,9*10 -2 =0,609 кг

Раздел 7. РЕГЛАМЕНТИРОВАНИЕ НИТРАТОВ В ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА

Нитраты – соли азотной кислоты. Поглощение и включение азота в продуктивный процесс растений является важной и специфической составляющей частью круговорота азота как в глобальном масштабе, так и в пределах отдельных регионов, ландшафтов и ценозов. Основным источником азота для растений служат нитраты и аммоний. В культивируемых почвах складываются благоприятные для процесса нитрофикации условия, вследствие чего основной для растения формой как на удобряемых, так и на неудобряемых почвах являются нитраты. При недостатке, как и при избытке азота нарушаются процессы морфогенеза и накопления сухого вещества, изменяется характер включения поглощенного азота в синтез органических соединений, происходит накопление нитратов в урожае культур. Образование нитратов представляет собой естественный процесс превращения азота в геологических породах, почве, воде и атмосфере. При антропогенном воздействии на почву подвижность органического вещества повышается, усиливается минерализация азота почвы, в результате чего возрастает поступление нитратов в природные воды и растения. Азотные удобрения представляют собой главный антропогенный источник азота. Попадая в почву азотные удобрения расходуются не полностью, т.к. растения в процессе всего питания используют и почвенный азот. Поэтому конкретная система применения азотных удобрений должна соответствовать почвенно-экологическим условиям, характеру землепользования, специализации севооборотов и чередованию культур, биологическим их особенностям, поскольку несоблюдение этих условий приводит к увеличению потерь азота удобрений. Необходимо учитывать особенности рельефа местности, гранулометрический состав, водно-физические свойства почвы и другие почвенно-экологические параметры при применении азотных удобрений. Накопление азота зависит также от залужения земель. Потери азота удобрений в нитратной форме возрастают при высокой насыщенности севооборотов пропашными культурами и систематическим применением повышенных доз азотных удобрений. Неравномерное распределение азотных удобрений по поверхности почвы в ходе их внесения также можно рассматривать как одну из причин насыщения водоемов нитратами и их накопления в растениях, так как в этом случае создаются переудобренные участки, снижается коэффициент использования азота удобрений растениями, возрастают потери азота. Замена традиционных систем земледелия с участием и чередованием разнообразных культур более интенсивными и специализированными технологиями, которые способствуют усилению минерализации органического вещества почвы и разрушению ее структуры, ограничение площадей, занятых травами. Утяжеление машин и их использование на постоянных технологических колеях, отсутствие защитных зон вокруг полей приводит к усилению внутрипочвенного и поверхностного выноса азота. Одним из основных факторов, влияющим на накопление нитратов в растения является: чрезмерное внесение удобрений, особенно их нитратных форм (аммиачная, калийная, натриевая селитра). Подкармливать растения лучше амидными или аммонийными формами удобрений, т.к. аммиачный азот поглощается растениями и сразу включается в аминокислоты и белки без накопления нитратов. Увеличение количества нитратов в продукции можно получить при избыточном внесении в почву органических удобрений. Подкормка азотом за 1-2 недели до уборки урожая ведет к увеличению содержания нитратов в растительной продукции. При дефиците фосфора и калия затормаживается процесс образования органического вещества в процессе фотосинтеза, в результате чего снижается расход поступившего азота на процессы роста, что приводит к увеличению концентрации нитратного азота в органах растений. Из микроэлементов наиболее важным для предотвращения накопления нитратов является молибден, т.к. он входит в состав нитратредуктазы и принимает участие в восстановлении нитратов.

Из остальных агротехнических факторов выращивания растений влияние на концентрацию нитратов оказывают освещенность, влагообеспеченность, температура выращивания и сроки уборки урожая.

При слабой освещенности нитраты не полностью превращаются в аминокислоты. В засушливые годы при внесении высоких доз азотных удобрений в почву растения накапливают больше нитратов, поэтому необходим регулярный полив растений, чтобы азотное питание было умеренным и равномерным. Температурный фактор особенно влияет на содержание нитратов у растений, выращенных в условиях короткого светового дня. При умеренной температуре (13-23˚С) растения содержат меньше нитратов, чем при низкой или высокой. В недозрелых овощах содержание нитратов значительно выше, чем в спелых. Накопление нитратов различными культурами имеет наследственно закрепленный характер, т.е. они обладают сортовой спецификой, которая выявлена у ряда сортовых культур.

Существует несколько путей образования и накопления нитратов в растениях:

1) нитраты накапливаются в растениях в результате чрезмерного потребления растениями азота при различных факторах, способствующих более интенсивному поступлению азота в растение, нежели их ассимиляции;

2) накопление нитратов в растениях может быть следствием снижения поступления нитратного азота и замедления синтетических процессов, из-за несбалансированного питания растений азотом и другими элементами;

3) нитраты образуются в растениях в результате первичной реакции на дефицит азота, что в свою очередь связано со снижением активности нитраредуктазы;

4) нитраты образуются в растениях при избыточном усвоении аммонийного азота.

Нитраты в растениях восстанавливаются до нитритов. Опасность нитратов и их токсическое действие на организм состоит в том, что нитраты, превратившись в ЖКТ в нитриты, попадают в кровь и окисляют двухвалентное железо гемоглобина в трехвалентное. При этом образуется метгемоглобин, не способный переносить кислород к тканям и органам, в результате чего может наблюдаться удушье. Угрозой для жизни является накопление в крови 20% и более метгемоглобина.

Таким образом, токсичность нитратов относительно низкая, а их негативное действие обусловлено нитритом, продуктом восстановления NO 3 в NO 2 микрофлорой пищеварительного тракта и тканевыми ферментами. В этом состоит потенциальная опасность нитратов, а именно их переходом в нитриты и нитрозосоединения, которые являются канцерогенами.

При сравнении содержания нитратов в зерне и соломе овса 130 мг/кг с ПДК (250-400 мг/кг), можно сделать вывод, что данная продукция безвредна и может использоваться в качестве корма сельскохозяйственных животных, а зерно также может быть использовано на продовольственные цели.

Таблица 9

Определение путей использования продукции растениеводства

Таблица 10

Наименование культуры	Фактическое содержание нитратов, мг/кг	ПДК, мг/кг
Баклажаны
Горошек зеленый
Капуста белокочанная
Картофель
Лук зеленый
Лук репчатый
Перец сладкий
Свекла столовая
Виноград
Кукуруза сахарная
Кукуруза (зеленая масса)
Пшеница озимая
Подсолнечник
Рапс кормовой
Рожь озимая
Свекла кормовая
Свекла сахарная

Локализация нитратов в органах растения увеличивается в ряду:

Репродуктивные органы листья корни, стебли, черешки листьев

Раздел 8. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ЗА СОДЕРЖАНИЕМ ТОКСИКАНТОВ В ПРИРОДНЫХ СРЕДАХ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ

Для получения объективной информации о состоянии и об уровне загрязнения различных объектов окружающей среды (атмосферный воздух, вода, почва) необходимо располагать надежными методами анализа. Методы применяют в широком интервале концентраций элементов, включающих как следовые количества в незагрязненных объектах фоновых районов, так и высокие значения концентраций в антропогенных условиях.

Физико-химические методы количественно определяемых остатков пестицидов:

Фотометрический метод основан на сравнении оптических плотностей исследуемой и контрольной жидкостей. К разновидностям фотометрического метода относятся фотоколометрический, спектрофотометрический, турбидиметрический, нефелометрический и флуориметрический (люминисцентный). Чувствительность определения фотоколориметров зависит от природы соединений и составляет для органических соединений 0.04-20 мг/мл пробы и для органических соединений 0,02-10 мкг/мл пробы.

Спектрофотометрический метод основан на тех же принципах. Что и фотоколориметрический, но в спектрофотометре используется поглощение монохроматического света. Чувствительность определения органических и неорганических соединений находится на уровне 0,08-20 мкг/мл пробы.

Турбидиметрический метод применяется для определения количеств веществ, которые находятся во взвешенном состоянии, посредством измерения интенсивности прохождения света через контролируемый раствор пробы. Метод пригоден для измерения концентраций порядка нескольких частей на миллион.

Нефелометрический метод отличается от турбодиметрического тем, что измеряется не прошедший через суспензию свет, а рассеянный, благодаря чему данный метод является более чувствительным для сильно разбавленных суспензий.

Флуориметрический метод используется для аналитических целей и основан на способности некоторых веществ при возбуждении ультрафиолетовым излучением сильно флуоресцировать. Этот метод имеет ограниченное применение. Точным и чувствительным он является для интенсивно флуоресцирующих веществ.

Полярографический метод основан на восстановлении анализируемого соединения на ртутном капающем электроде и используется при анализах следовых количеств веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях.

Газохроматографический метод основан на селективном разделении соединений между двумя несмешивающимися фазами, одна из которых неподвижна (жидкость или твердое тело), а другая подвижна (инертный газ-носитель). Данный метод позволяет определять ничтожно малые количества веществ, не обладающих специфическими реакциями, анализировать смеси. Состоящие из десятков и сотен компонентов с близкими свойствами.

Масс-спектрометрический метод заключается в ионизации газообразной пробы электронной бомбардировкой, после чего образующиеся ионы подвергаются воздействию магнитного поля. В зависимости от массы и заряда ионы отклоняются с различной скоростью и соответствующим образом разделяются. Особенностью метода является малый объем пробы и высокая избирательность.

Спектрально-химический метод заключается в сочетании двух последовательных операций: 1) соосаждения групп элементов из растворов с помощью 2,4-динитроанилина; отделения их и соосаждения их фильтра молибдена с помощью «окисленного» красителя Стенгауза; 2) спектральное определение соосажденных элементов в зольном остатке с использованием соответствующих искусственных стандартов.

Спектрально-эмиссионный метод основан на излучении световой энергии атомами, ионами, реже молекулами. Излучаемые атомами и ионами эмиссионные линейчатые спектры не зависят от вида химических соединений, из которых состоит исследуемое вещество. Поэтому этот вид анализа применяется для определения элементарного (атомного) состава проб воды и почвы. Универсальность, высокая чувствительность, хорошая точность и экспрессивность определения обусловили широкое распространение метода. При фотографической регистрации спектра метод дает принципиальную возможность одновременно анализировать до 30 элементов в одной пробе, при этом в пробе почвы и воды могут быть определены очень низкие концентрации многих элементов.

Атомно-абсорбционный спектральный анализ основан на использовании способности свободных атомов элементов селективно поглощать резонансное излучение определенной для каждого элемента длины волны. Этот метод отличается универсальностью, простотой выполнения и высокой производительностью.

Биологические методы количественного определения пестицидов основаны на использовании зависимости между дозой пестицида и эффектом его действия на тест-объект. При определении инсектицидов эффект действия выражается в процентах гибели тест-объектов. При определении эффекта действия фунгицидов учитывается по величине и интенсивности роста колоний гриба – тест-объекта или по радиусу стерильной зоны, образующейся вокруг точки внесения фунгицида в среду культивируемого объекта.

Эффект действия гербицидов чаще всего устанавливается по накоплению сухой массы надземной части растения, по интенсивности роста корней или по активности отдельных звеньев фотосинтеза.

Брометод предусматривает в строго контролируемых условиях зависимости «эффект-доза» и определения эффекта действия исследуемого образца. Для этого в опыте должны быть как минимум следующие варианты сред:

1. Контроль (определенный материал без пестицида) для учета состояния тест-объекта в условиях опыта.

2. Определяемое вещество, внесенное в исследуемый материал, не содержащий пестицида, в 4-6 логарифмически снижающихся дозах с целью получения данных, необходимых для построения графика «эффект-доза», выражающего зависимость действия определенного пестицида от его дозы.

3. Исследуемый материал, содержащий определенный пестицид и используемый для установления эффекта действия на тест-объект исконных количеств пестицида. Далее по графику «эффект-доза» находят искомое количество пестицида.

Методы отбора проб и определения остаточных количеств токсикантов.

На основании анализа объединенной (средней) пробы делают заключение о всей партии пищевых продуктов или обо всем объеме почвы в целом. При определении остатков пестицидов в различных объектах важно отобрать пробу таким образом, чтобы она полностью характеризовала анализируемый объект. При этом учитываются все факторы, влияющие на устойчивость остатков, как на поверхности, так и внутри биологического материала.

Из партии пищевого продукта составляют образец. Размер отбираемой из него объединенной пробы зависит от вида исследуемого материала и целей анализа.

Средний образец овощей и корнеплодов (томат, свекла, перец, баклажан) отбирается по диагонали участка с промежутками в 6-10 растений. Плоды берут с различных ярусов (овощи) не менее, чем с 10 растений в каждой точке отбора или по диагонали участка в разных точках отбора (корнеплоды).

Образцы используют для отбора объединенной пробы овощей и корнеплодов. Каждый плод делят на 4 части и берут четвертую его часть. Затем пробу перемешивают, взвешивают, измельчают и анализируют.

Пробы почвы берут в 5-6 местах (0,5 кг в каждом месте) по диагонали участка площадью 1-5 га с различной глубины. В лаборатории высушивают до воздушно-сухого состояния в защищенном от солнечных лучей месте. После сушки измельчают и берут объединенную пробу методом квартования. Перед анализом почву просеивают через сито с диаметром 1 мм. Органические остатки анализируют с почвой или отдельно.

Анализ образцов растений на содержание остатков пестицидов проводят сразу после их взятия. Образцы хорошо упакованы, подписаны, сопровождаются паспортом, где указано:

Когда и где отобран образец,

Тип почвы, на которой выращивали культуру,

Название растения,

Наименование применяющегося пестицида,

Время обработки,

Физиологическое состояние во время обработки, для молодых растений – время со дня посева,

Препаративную форму пестицида,

Норму расхода на 1 га,

Концентрацию применяемого рабочего раствора,

Растворитель для приготовления рабочего раствора,

Расход рабочего раствора.

Число обработок,

Погодные условия в день обработки,

За сколько дней до уборки проведено последнее опрыскивание.

Раздел 9. ПУТИ И МЕРЫ СНИЖЕНИЯ ВРЕДНОГО ВЛИЯНИЯ ТОКСИКАНТОВ

Для получения экологически безопасной продукции необходимо иметь достоверные исходные данные об эколого-токсикологической обстановке в агросистемах, так как имеется вероятность с одной стороны – загрязнения биосферы токсикантами промышленного происхождения, а с другой – загрязнения среды органическими отходами сельскохозяйственного производства. Т.к. в почве содержание меди, хрома превышает ПДК, а также почва подверглась загрязнению стронцием-90, необходимо разработать комплекс мероприятий по применению веществ, улучшающих состояние экосистемы и уменьшающих переход токсикантов в растения. Существенному снижению элементов-загрязнителей способствует применение гормональных симбионтных, гуминовых препаратов, которые будучи емкими ионообменниками, поглощают подвижные формы элементов и тем самым снижают поступление их в растения.

Таблица 11

Применение веществ, улучшающих состояние экосистем и уменьшающих переход токсикантов в растения

Название вещества	Особенности применения	Токсикант, против которого направлено действие
Гумат натрия	Опрыскивание растений растений в смеси с гербицидами и удобрениями, способствует повышению адаптационной способности с/х культур, снижению фитотоксичности гербицида
Препараты-симбионты (симбионт 1, симбионт 2)	Препарат разводят в 10000 раз, перед высевом семена опрыскивают препаратом, подсушивают. Для обработки 600 кг семян зерновых культур требуется 1 мл препарата развести в 10 л воды	Стимулируют рост и развитие растений, повышая их устойчивость к неблагоприятным условиям, защищают растения от патогенных грибов.
Вермиком-пост	Оптимальная доза внесения 30 т/га	Гуминовые кислоты обладают хорошей аккумулятивной способностью. Способен связывать радионуклиды, ограничивать поступление в растения нитратов и ТМ, обладает бактерицидными свойствами.

Литература

1. Догадина М.А., Степанова Л.П., Лысенко Н.Н. Основы токсикологии Орел: Издательство ОрелГАУ 2006

2. Догадина М.А., Лысенко Н.Н. Основы токсикологии Орел: Издательство ОрелГАУ 2008

3. Савич В.И., Парахин Н.В., Сычев В.Г., Степанова Л.П. Почвенная экология Орел: Издательство ОрелГАУ 2002

4. Степин Б.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия М.: Высшая школа 1994

5. Список пестицидов и агрохимикатов разрешённых к применению Российской Федерацией, 2008 г. / Приложение к журналу «Защита и карантин растений» № 6 – 2008 г.

6. Баздырев Г.И. Защита сельскохозяйственных культур от сорных растений. – Москва: Колос, 2004 г. – 328 с.

7. Чесалин Г.А. Сорные растения и борьба с ними М.: Колос, 1975 г.-186 с.

8. Горленко М.В. Фитопатология Л.: Колос 1980 г. -318 с.

9. Осмоловский Г.Е., Бондаренко Н.В. Энтомоголия Л.: Колос – 1980 г. – 358 с.

Зерно ячменя, поступившее после обмолота, необходимо срочно очистить от влажных примесей и семян сорняков. При комбайновой уборке даже при благоприятных метеорологических условиях нередко зерно поступает влажностью около 20...25 %, а во влажную, неустойчивую погоду - 30...35 %. Влажность зерна в ворохе может увеличиться за счет зеленых и влажных примесей. Хранение такого зерна даже непродолжительное время приводит к снижению его посевных и технологических качеств. Во влажном зерне создаются благоприятные условия для развития болезней, вредителей, может произойти самосогревание, поэтому предварительная очистка зерна является первоочередной задачей. Зерновой ворох предварительно очищают на машинах ОВП-2ДА, ЗВС-10, МЗП-50-1, а также ЗД-10 и МПО-50, входящих в состав оборудования зерноочистительных агрегатов и зерноочистительно-сушильных комплексов. При предварительной очистке из вороха выделяют семена сорняков, органические и минеральные примеси. После очистки влажное зерно просушивают, а семенное, кроме того, сортируют.

Очистку, сушку и сортирование зерна проводят зерноочистительно-су-шильными комплексами КЗС-25Ш, КЗС-40Ш, ЗАВ-25, ЗАВ-40, ЗАВ-50. При сушке зерна необходимо соблюдать температурный режим. При влажности зерна 22 % и более его пропускают через сушилки несколько раз, за каждый пропуск влажность зерна понижают на 4...6 %. В период массовой уборки количество поступающего на обработку зерна превышает пропускную способность сушильного оборудования. Возникает необходимость во временном (до сушки) хранении зерна на току. Чтобы избежать порчи, его размещают в бункерах, на напольных установках и площадках с применением активного вентилирования наружным воздухом, при этом необходимо учитывать температуру и влажность зерна.

После сортирования и сушки зерно должно быть выравненным, чистым от семян сорняков и примесей, его влажность не должна превышать 14... 16 %, семенное зерно должно соответствовать требованиям ГОСТа.

Для формирования товарных партий зерна создают комплексную специальную бригаду из двух-трех человек, которая проводит три обследования: предварительное, основное и контрольное.

Успех формирования партий высококачественного зерна во многом определяется четко налаженной работой агрономической и контрольной служб со стороны хозяйства и хлебоприемных предприятий.

Хранение зерна. Зерно хранится россыпью в нескольких хранилищах. Влажность зерна на 2,5% ниже критической, это необходимо для длительного хранения.

Реализация продукции. Зерно ячменя предназначено частично для корма скоту, т.е. выращивалось на фуражные цели. Часть зерна остается в виде посевного материала.

Остальное зерно реализуется различным предприятиям или частным лицам.

Получение экологически чистой продукции растениеводства.

Производство экологически безопасной продукции – ключевая задача при экологизации сельскохозяйственной деятельности. Под экологически безопасной сельскохозяйственной продукцией понимают такую продукцию, которая в течение принятого для различных ее видов «жизненного цикла» (производство-переработка - потребление) соответствует органолептическим, общегигиеническим, технологическим и токсикологическим нормативам и не оказывает негативного влияния на здоровье человека, животных и состояние окружающей среды.

Считается, что из ядов, регулярно попадающих в организм человека, около 70% поступает с пищей, 20%- из воздуха, 10% - с водой. В России примерно 30…40% продукции загрязнено нежелательными ингредиентами. Загрязнено также 70% питьевой воды. Проблему получения качественного продовольствия в условиях негативного антропогенного воздействия на окружающую среду, в том числе и в процессе сельскохозяйственного производства, можно решить на основе экологизации сложившихся вновь создаваемых систем ведения сельского хозяйства.

Загрязнение продукции растениеводства и животноводства различными вредными веществами обусловлено множеством взаимосвязанных, идущих с различной интенсивностю процессов в сопряженных средах и компонентах экосистем.

Для получения экологически безопасной продукции необходимо иметь достоверные исходные данные об эколого-токсикологической обстановке в агроэкосистемах, особенно испытывающих пресс многолетнего интенсивного использования агрохимикатов. Работу следует начинать с оценки эколого-токсикологического состояния агроэкосистем, прежде всего – почвенного покрова.

Для оценки и предотвращения негативного воздействия продуктов питания на здоровье человека и кормов на сельскохозяйственных животных оперируют такими понятиями, как предельно допустимая концентрация (ПДК), допустимое остаточное количество (ДОК) или максимально допустимые уровни (МДУ) вещества в них.

При оценке степени токсичности элемента (агрохимиката) для растений учитывают концентрацию элемента. При этом не должно быть снижение продуктивности растений, накопления агрохимиката в растениях, кормах и пищевых продуктах выше ПДК. Летальная концентрация вызывает гибель растений. (6).

Вывод.

Увеличение производства высококачественной продукции растениеводства непосредственно связано с широким внедрением интенсивных технологий. Внедрение в сельскохозяйственное производство интенсивных технологий позволяет значительно повысить урожайность, в 1,5 раза и более снизить затраты труда и на 30-40 % себестоимость.

Интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур базируются на энергосберегающих методах производства; высокопроизводительной и надежной технике, обеспечивающей выполнение работ без затрат ручного труда с высоким качеством в оптимальные сроки; высокопродуктивных сортах и гибридах, приспособленных к условиям механизированного производства; применении удобрений, гербицидов и т. п. в эффективных и оптимальных дозах; прогрессивных формах организации труда и производства. Все это обеспечивает рост урожайности и относительно невысокий рост затрат в расчете на гектар посева, существенное повышение качества продукции, рост производительности труда, снижение себестоимости. Использование названных факторов - важнейший путь повышения экономической эффективности.(5)

Лекция 11. Производство экологически безопасной продукции

Вопросы:

1. Эколого-токсикологические нормативы.

Понятие «экологическая безопасная продукция»

Оценка состояния агроэкосистем

Оценка сельскохозяйственной продукции

2. Вещества загрязняющие продукты питания и корма

Перечень загрязняющих веществ

Пестициды и их остаточные количества

Регуляторы роста растений.

продукты жизнедеятельности вредителей

3. Приемы снижения негативного действия токсикантов

Эколого-токсикологические нормативы

Понятие «экологическая безопасная продукция». Производство экологически безопасной продукции – ключевая задача экологизации сельскохозяйственной деятельности. Понятие «экологически безопасная сельскохозяйственная продукция» основана на праве людей на здоровую и плодотворную жизнь в гармонии с природой. Под экологически безопасной сельскохозяй­ственной продукцией понимают такую продукцию, которая в течение принято­го для различных ее видов «жизненного цикла» (производство - переработка - потребление) соответствует установлен­ным органолептическим, обще гигиени­ческим, технологическим и токсиколо­гическим нормативам и не оказывает негативного влияния на здоровье чело­века, животных и состояние окружаю­щей среды.

Острые проблемы современности - проблемы недоедания и голода - усу­губляются болезнями и смертностью в результате употребления некачествен­ных продуктов, а ведь на Земле доста­точно ресурсов, разработаны решения и технологии, которые дают возможность навсегда покончить с этими явлениями. Не хватает, к сожалению, лишь обяза­тельств и ответственности.

Неблагоприятное действие ксеноби­отиков связано с миграцией химичес­ких веществ по одной или нескольким экологическим цепям:

Воздух - человек;

Вода - человек;

Пищевые продукты - человек;

Почва - вода - человек;

Почва - растение - человек;

Почва - растение - жи­вотное - человек и т. д.

Чем длиннее миграционный путь при подземных путях миграции, тем меньшую опасность для здоровья чело­века представляет ксенобиотик, так как при продвижении химических веществ по экологическим цепям они подверга­ются деструкции и превращениям.

Считается, что из ядов, регулярно попадающих в организм человека, око­ло 70 % поступает с пищей, 20 % - из воздуха и 10 % - с водой. В России примерно 30...40 % продук­ции загрязнено нежелательными ингре­диентами. Загрязнено также до 70 % пи­тьевой воды (т. е. примерно семь человек из десяти пьют загрязненную воду). На­ряду с такими источниками загрязнения, как энергетика (особенно ТЭС), про­мышленность, транспорт, есть «критические точки», вызывающие загрязнение продукции и окружающей среды, и в агросфере. Проблему получения каче­ственного продовольствия в условиях негативного антропогенного воздей­ствия на окружающую природную среду, в том числе и в процессе сельскохозяй­ственного производства, можно решить на основе экологизации сложившихся или вновь создаваемых систем ведения сельского хозяйства .

Загрязнение продукции растение­водства и животноводства различными вредными веществами обусловлено множеством взаимосвязанных, идущих с различной интенсивностью процессов в сопряженных средах и компонентах экосистем. При этом во многих регио­нах не только возрастает прямое дей­ствие химических веществ, но и услож­няется проявление этих воздействий.

Оценка состояния агроэкосистем. Для получения экологически безопасной продукции необходимо иметь достовер­ные исходные данные об эколого-токсикологической обстановке в агроэкосистемах, особенно испытывающих пресс многолетнего интенсивного ис­пользования агрохимикатов (удобре­ния, пестициды, мелиоранты и др.). Ра­боту следует начинать с оценки экологотоксикологического состояния агро­экосистем, прежде всего - почвенного покрова. Стремление повысить продук­тивность возделываемых культур и вы­ращиваемых животных без надлежаще­го учета природоохранных требований привело к необоснованному увеличе­нию объемов применения минеральных удобрений (преимущественно азотных), пестицидов и мелиорантов. Выбросы промышленных производств и транс­порта, коммунальные отходы поставля­ют в естественные и искусственные эко­системы соединения полихлорированных бифенилов, серы, тяжелых метал­лов и т. д. Среди природных за­грязнителей выделяют афло - и другие микотоксины.

Оценка сельскохозяйственной продук­ции. Для оценки и предотвращения не­гативного воздействия продуктов пита­ния на здоровье человека и кормов на сельскохозяйственных животных опе­рируют такими понятиями, как пре­дельно допустимая концентрация (ПДК), допустимое остаточное количе­ство (ДОК) или максимально допусти­мые уровни (МДУ) вещества в них. Эколого-токсикологический норматив, предельно допустимая концентрация - концентрация вещества в продукции (продуктах питания, кормах), которая в течение неограниченно продолжитель­ного времени (при ежедневном воздей­ствии) не вызывает отклонений в состо­янии здоровья человека и животных. ПДК химических веществ в пищевых продуктах устанавливают при этом с учетом допустимой суточной дозы (ДСД) или допустимого суточного по­ступления (ДСП), поскольку разнооб­разие рациона и его химического соста­ва не позволяют нормировать допусти­мое содержание химического вещества в каждом пищевом продукте. Пределы содержания загрязняющих веществ в пищевых продуктах и кормах устанавливают на основании результа­тов изучения токсичности препаратов для различных организмов. При содер­жании в продукции загрязняющих ве­ществ в количествах, превышающих ПДК, ДОК или МДУ, такую продукцию в пищу или на корм использовать не разрешается. При оценке степени токсичности злемента (агрохимиката) для растений учитывают концентрацию элемента. При этом не должно быть снижения продуктивности растений, накопления агрохммиката в растениях, кормах и пи­щевых продуктах выше ПДК. Летальная концентрация вызывает гибель растений.

Вещества загрязняющие продукты питания и корма

Перечень загрязняющих веществ:

1.Тяжелые металлы.

2. Нитраты.

3. Нитриты.

4. Пестициды.

5. Диоксины.

6. Бензапирены.

7. Полихлорбифенилы.

8. Регуляторы роста растений.

9. Лекарственные средства.

10. Продукты жизнедеятельности вредителей.

11. Афлотоксины и другие микотоксины.

Пестициды и их остаточные количе­ства. В агроэкосистемы наряду с удоб­рениями поступают различные хими­ческие соединения, используемые в ка­честве средств защиты растений от сор­няков, болезней и вредителей и именуемые в целом пестицидами. Осо­бое беспокойство вызывает возмож­ность загрязнения почв, воды, расте­ний, в том числе урожая и продуктов его переработки, остаточными количества­ми пестицидов.

Пестициды могут приводить к образованию злокачественных опухолей у человека. Примерно 70 % применяемых соединений попадает в организм чело­века с мясом, молоком и яйцами, а 30 % - с растительной пищей.

Основная причина накопления оста­точных количеств пестицидов в продук­тах - нарушение правил и регламентов применения препаратов (завышение ре­комендуемых доз, нарушение сроков обработки сельскохозяйственных куль­тур, неправильный выбор препаратив­ной формы и способа применения и т. п.).

При оценке возможности допуска но­вого препарата проводят экотоксикологическую проверку. При этом следует делать упор не только на выявление ха­рактерных особенностей поведения пес­тицида в окружающей среде, но и на его действие, на растения и животных в про­цессе их биологического развития , т. е. контроль должен распространяться и на качество конечной продукции, исполь­зуемой для питания. Необходимо знать все процессы прохождения загрязняю­щих веществ через организм растений и животных, питающихся этими растения­ми (рис. 1.).

Рис. 1. Возможные пути поступления пестици­дов в организм человека (в); миграция и биоконцентрация хлорорганических соединений (ХОС) в пи­щевых цепях (б)

Критерием оценки содержания пес­тицидов является ПДК или ДОК. В раз­ных странах эти нормативы неодинако­вы, что затрудняет обмен продоволь­ствием. Основная причина таких разли­чий -использование разных методов определения остаточных количеств пре­паратов и продуктов их распада.

Наиболее часто в пищевых продук­тах содержатся остатки дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) и изомеров гексахлорциклогексана (ГХЦГ). В то же время фосфорорганические пестициды не­стабильны, практически не накаплива­ются в продуктах питания.

Пестициды могут влиять на обмен­ные процессы в растениях, что сказыва­ется на химическом составе и пищевой ценности продукции. При соблюдении всех правил применения средств хими­зации негативных изменений в составе и содержании питательных элементов в растениях не происходит, а накопление пестицидов в продукции не превышает ПДК.

Для того чтобы избежать возможнос­ти аккумуляции остаточных количеств пестицидов в Окружающей среде, сни­зить риск возникновения резистентных видов вредных организмов, необходимо чередовать препараты с разным меха­низмом действия. Использование от­дельных эффективных приемов защиты растений не обеспечивает долговремен­ного подавления вредных организмов, необходима интегрированная защита растений, когда химические методы со­четаются с биологическими и агротех­ническими мероприятиями.

Растения по степени накопления ос­таточных количеств хлорорганических пестицидов (ХОП) в продуктивных органах располагаются в следующем по­рядке: морковь > петрушка > картофель > свекла > многолетние травы >томат > кукуруза > капуста белокочанная. В корнеплодах ХОП накапливаются в ос­новном в кожуре и в меньших количе­ствах - в мякоти. Накопление пестици­дов и продуктов их распада в пищевой продукции связано с процессами мета­болизма, с биохимическим составом ра­стений. Длительному сохранению хи­мических средств защиты растений в зерне, плодах и ягодах способствует на­личие в продукции моносахаридов и по­лисахаридов, которые являются стаби­лизаторами токсикантов (в фармаколо­гии это свойство сахаров используют для приготовления таблеток).

Сорта картофеля с большим количе­ством крахмала лучше накапливали и сохраняли фунгицид ридомил МЦ. После 8 мес. хранения клубней содержа­ние этого вещества в 270 раз превышало максимально допустимый уровень.

Основную роль в устойчивом функ­ционировании агроэкосистем играют почвы с их уникальными свойствами и способностью к самоочищению от заг­рязняющих веществ, в том числе и от остаточных количеств пестицидов. Важ­ными факторами в процессах трансфор­мации загрязняющих веществ являются гранулометрический состав, содержа­ние гумуса в почве и его состав. Гумус инактивирует продукты распада пести­цидов и препятствует тем самым загряз­нению экосистем. Вместе с тем сорби­рованные гумусовыми соединениями ксенобиотики могут сохраняться в по­чве длительное время, представляя по­стоянную угрозу токсикации отдельных компонентов экосистем.

Хлорорганические пестициды в тече­ние нескольких десятилетий занимали одно из первых мест по масштабам ис­пользования в сельском хозяйстве Рос­сии. ХОП устойчивы к высокой темпе­ратуре, солнечной радиации, действию сильных кислот и щелочей. Они характеризуются прочностью образуемых хи­мических связей, слабой растворимос­тью в воде. Эти свойства предопределя­ют длительное сохранение препаратов в окружающей среде (период полураспада в почве 10лет), способность цирку­лировать в природе и распространяться на большие расстояния, загрязняя при­родные компоненты. Существует два пути поступления ХОП в экосистемы:

1) выпадение с осадками в результате глобального переноса воздушных масс в направлении с запада на восток в Се­верном полушарии;

2) многолетнее применение на полях ДДТ и ГХЦГ (второй путь - основной).

Длительное применение ХОП при­водит к значительному накоплению как самих препаратов, так и их метаболитов. Так, в пойме Оки содержание ХОП в пахотном слое достигло 0,08...0,15 мг/кг почвы. Кроме того, остатки стойких пестицидов по­ступали в геохимический подчиненный пойменный ландшафт с поверхностным стоком. Твердый сток вместе с сорбиро­ванными остатками этих препаратов при замедлении скорости потока на пойме оседал в притеррасных и при­озерных понижениях, на дне озер в виде ила. Несмотря на низкую концентрацию ХОП в воде озер, эти вещества и их метаболиты в значительных количе­ствах накапливаются в иле, планктоне, рыбе, питающейся планктоном. При использовании в пищу такой рыбы ядо­витые вещества попадают в организм человека. Круг замыкается.

Наибольшее количество загрязняю­щих веществ накапливается в органах выделения рыб (печень, почки). Значи­тельное количество загрязняющих ве­ществ обнаружено в мозге, икре, а наи­меньшее - в мышцах (рис. 23.10).

Накопление остаточных количеств пестицидов в организме рыб, обитаю­щих в Оке, существенно ниже, чем у обитающих в озерах-старицах. Причи­ны - достаточно сильное течение в реке и стоячая вода в старицах. На при­мере рыб наглядно прослеживается процесс концентрации различных инг­редиентов, в том числе нежелательных, по мере продвижения по трофической цепи.

После многолетней обработки тайги против клещей 10%-ньш раствором ду­ста (доза 5 кг/га) в речной воде остатков ХОП не обнаруживалось. В донных же отложениях содержание их составляло 0,01...0,37 мг/кг, а в речной рыбе -0,09...4,24 мг/кг.

В процессе биоаккумуляции многократно (до сотен тысяч раз) повышается концентрация пестицидов от основания к вершине экологической пирамиды. Например, при концентрации препара­та ДДТ в воде 0,000003 единицы в план­ктоне она достигает 0,04; в мелкой рыбе, питающейся планктоном, - 0,5; в крупной рыбе, поглощающей мел­кую, - до 2 и у птиц, кормящихся круп­ной рыбой, - до 25 единиц.

Сравнение отдельных видов рыбы показывает, что больше всего загрязне­ны печень, мышцы и органы воспроиз­водства чехони, окуня и белоглазки. Гу­стера, голавль и лещ отличаются срав­нительно низким содержанием хлорорганических соединений.

Использование озер-стариц для рыбно хозяйственных нужд (как это издавна было на Руси) далеко не всегда целесо­образно при сложившихся технологиях использования пестицидов в процессе выращивания овощных культур. Реаби­литация озер-стариц и всей гидрогра­фической сети, пойменных агроландшафтов, направленная на очищение воды от остатков ХОП, должна рассмат­риваться как важный элемент конструи­рования оптимальных агроэкосистем, как одно из условий полноценного ис­пользования ресурсного потенциала.

«Дозволено лишь то, что подобает», - писал. Применительно к экологическим проблемам этот тезис означает необходимость учета природ­ных закономерностей в деятельности человека. В противном случае человек сам становится игрушкой природы. Любопытно вспомнить высказывание Ф. Энгельса: «Не будем, однако, слиш­ком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те послед­ствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем дру­гие, непредвиденные последствия, ко­торые очень часто уничтожают значе­ние первых». История применения пе­стицидов, особенно ДДТ, наглядно ил­люстрирует сказанное.

ДДТ появился в середине 40-х гг. XX в. Препарат сразу же затмил другие химикаты как самый эффективный. Швейцарский исследователь П. Мюл­лер в 1948 г. за синтез ДДТ получил Но­белевскую премию. В первые годы пос­ле второй мировой войны ДДТ реко­мендовали применять при выращива­нии всех культур, он считался совершенно безопасным. А примерно через 10 лет было установлено, что кормовые культуры, обработанные ДДТ, опасны не только для самих коров, но и для телят. Поступая с молоком, ДДТ вызывал у телят серьезные нарушения здоровья (расстройство нервной систе­мы). В 70-х гг. XX в. выяснилось, что ДДТ и его производные обладают мута­генным действием, нарушающим на­следственность. При этом негативное воздействие пестицида существенно усиливается его метаболитами.

В конце 60-х - начале 70-х гг. XX в. препарат и его производные были обна­ружены в жировых тканях и материнс­ком молоке, причем количество их в ма­теринском молоке оказалось гораздо выше, чем в коровьем.

Использование высокочувствитель­ных методов анализа позволило выяс­нить, что органохлориды, к которым от­носятся ДДТ и его метаболиты, - стой­кие вещества, способные продолжи­тельное время загрязнять окружающую среду, находясь в почве, воде или возду­хе и тем самым, участвуя в образовании опасных пищевых цепей.

Среди пестицидов обнаружено нема­ло веществ, обладающих канцероген­ным действием. Попадая в организм, они могут вступать в реакции нитрозирования, образуя канцерогенные соеди­нения. Кроме того, канцерогенность препаратов во многом объясняется на­личием канцерогенных примесей. Так, в препарате 2,4-Д содержится до 14мг/кг НДМА, а в трефлане - до 500 мг/кг.

При распаде пестицидов в растениях могут образовываться различные соеди­нения (метаболиты), вступающие в ре­акции нитрозирования. Об этом свиде­тельствует обнаружение в растительных тканях N-нитрозосимазина и М-нитрозоатразина, представляющих канцеро­генную опасность. Хлорорганические соединения и препараты диоксинового синтеза, которые сохраняются длитель­ное время в почве, могут попадать в цепи питания человека и животных. В связи с этим необходимо нормирование содержания стойких пестицидов не только в пищевых продуктах, но и в по­чвах. Если содержание пестицидов в по­чве выше ПДК, то некоторые культуры (морковь, петрушка, картофель) не ре­комендуется выращивать на данном поле, поскольку часть препаратов может накапливаться в товарной части урожая.

Остаточные количества 2,4-Д обна­ружены в кормах и рыбе. Достаточно высокое содержание данного гербицида выявлено в молоке и незначительное - в зерне злаков (мг/кг):

Зерновые 0,02 Рыба 0,30

Картофель 0,04 Молоко 0,09

Овощные 0,05 Корма 0,34

Отдельное направление биологичес­кой защиты - использование препара­тов на природной (чаще всего расти­тельной) основе. Следует помнить и о некоторых общедоступных приемах. Так, высушенные и измельченные лис­тья картофеля, помещенные с клубнями в хранилище, снижают на 40 % потери продукта при хранении. Настой зелено­го перца с чесноком или табаком весьма эффективен против колорадского жука.

Важно также учитывать потенциаль­ные возможности самоочищения и са­мовосстановления экосистем и их ком­понентов. Огромное количество пести­цидов, циркулирующих в биосфере , в конечном итоге осаждается в почве, влияя на качество сельскохозяйствен­ных продуктов. Дальнейшая судьба ксе­нобиотиков, самоочищение агрофитоценозов от них зависят от свойств по­чвы, главным образом от ее биологи­ческой активности. Микроорганизмы, выделяющие ферменты, играют основ­ную роль в процессах разложения пес­тицидов в почве. Так, разложение пре­парата 2,4-Д в нестерильной почве про­исходит в несколько раз быстрее, чем в стерильной.

При отсутствии воздействия светово­го фактора (фоторазложение) на долю микробного разложения 2,4-Д прихо­дится около 70 %. Следовательно, под­держание условий, необходимых для нормальной жизнедеятельности микро­организмов, способствует ограничению поступления пестицидов в выращивае­мую продукцию.

Регуляторы роста растений. Синтетические регуляторы роста производят химическим или микробио­логическим путем. В основном они яв­ляются малостойкими веществами с пе­риодом полураспада около 1 мес.

Степень опасности большинства ис­кусственных регуляторов роста для рас­тительных и животных организмов практически не изучена. Отсутствует систематизированная информация о механизме действия этих препаратов на растения и животных. Между тем уста­новлена способность накопления неко­торых регуляторов в организме. Низкие концентрации регуляторов роста обычно не обнаруживаются с по­мощью применяемых методов хими­ческого анализа (газовая хроматогра­фия, хроматография в тонком слое). В то же время более чувствительный иммуноферментный анализ позволяет ус­тановить наличие регуляторов роста. Иммуноферментный анализ свиде­тельствует об изменении процессов синтеза белка, приводящем к появле­нию дефектных белков. Предполагает­ся также возможность негативного влияния регуляторов, связанная с на­рушением внутриклеточного обмена и образованием токсичных соединений. Кроме того, остаточные количества ре­гуляторов роста растений в продоволь­ственном сырье и пищевых продуктах могут сами проявлять токсичные свой­ства.

Регуляторы роста растений представ­ляют опасность для человека, поэтому необходимо создание таких технологий, которые исключали бы попадание этих веществ в продукты питания.

Продукты жизнедеятельности вреди­телей. Вредители не только снижают продуктивность сельскохозяйственных культур, но и существенно ухудшают качество урожая. При этом изменяются химический состав и вкусовые свойства продуктов питания.

Вредители причиняют прямой и кос­венный ущерб. К прямому ущербу отно­сятся потери массы продукции, ухудше­ние ее качества, снижение посевных ка­честв семенного материала, загрязнение продуктами жизнедеятельности, в том числе экскрементами. Косвенные по­вреждения связаны с тем, что вредители могут вызывать самосогревание зерна и перемещение влаги в зерновой массе. Вредители способствуют распростране­нию микрофлоры, иногда переносят возбудителей болезней человека или сами вызывают болезни человека и жи­вотных.

Гусеницы плодожорки, поражая плоды яблони, выделяют экскременты, в составе которых содержатся вещества, обладающие канцерогенным действи­ем. Эти вещества называют инсектотоксинами. Инсектотоксины - продукты жизнедеятельности вредителей, выде­ляемые ими при поражении растений и обладающие токсическим (канцероген­ным) действием на человека и живот­ных.

Амбарный долгоносик поражает зер­но ржи, пшеницы, ячменя, кукурузы и продукты его переработки. Поврежден­ное зерно непригодно для употребления в пищу, так как может вызывать рас­стройство органов пищеварения, воспа­ление кишечника. При поражении зер­на малым мучным хрущаком мука ста­новится комковатой, приобретает не­приятные вкус и запах. Такая мука вредна для человека и животных и под­лежит уничтожению. Личинки зерново­го точильщика проникают внутрь зер­новки, развиваются там, выделяют экс­кременты. При сильном заражении в зерновой массе накапливается много фекальной пыли, которая имеет медо­во-плесенный запах, характерный для заражения зерна точильщиком. Зерно­вой точильщик повреждает зерно пше­ницы, риса, овса, ржи, сорго, кукурузы и гречихи. В зерне с повышенной влаж­ностью развивается мучной клещ. Зер­но, поврежденное клещом, имеет не­приятный медовый запах и вредно для человека. Широко распространенный вреди­тель гороха - гороховая зерновка. Ли­чинка жука внедряется в горошину и там развивается до жука. Поврежденное зерно, заполненное экскрементами, нельзя использовать в пищу и на корм животным, так как в нем содержится вредный алкалоид - кантаридин.

Для уменьшения повреждения про­дукции ученые выводят устойчивые к вредителям сорта. Важно тщательно контролировать зараженность различ­ных объектов, предупреждать зараже­ние продукции, создавать условия, ис­ключающие или ограничивающие раз­витие вредных организмов.

Система профилактических мероп­риятий, направленных на сокращение потерь продукции от вредителей, долж­на предусматривать:

♦ хранение зерна и продуктов его переработки только в специальных хранилищах;

♦ полное соот­ветствие таких хранилищ требованиям оптимального хранения продукции;

♦ по­стоянную очистку и предварительную подготовку хранилищ для хранения продукции;

♦ удаление из хранилищ от­ходов, сжигание или захоронение их в специально отведенных местах;

♦ макси­мальную очистку от вредителей и соот­ветствующую обработку продукции пе­ред ее закладкой на хранение.

Рекомендуемые меры по предупреж­дению заражения продукции вредителя­ми заметно сдерживают расселение вредных организмов и существенно сни­жают вероятность загрязнения и порчи зерна продуктами жизнедеятельности вредителей.

Приемы снижения негативного действия токсикантов

В результате воздей­ствия техногенных факторов, наруше­ния технологической и экологической дисциплины на энергетических, промышленных, сельскохозяйственных и других предприятиях более 10 млн. га сельскохозяйственных земель в России в той или иной степени подвержены загрязнению тяжелыми металлами, ра­дионуклидами и другими токсиканта­ми. Значительные площади наиболее загрязненных почв на многие годы без­возвратно выпали из сельскохозяй­ственного оборота. Однако многолет­ние исследования, отечественный и за­рубежный опыт позволяют рекомендо­вать производству достаточно выверен­ные приемы, обеспечивающие полную или частичную рекультивацию загряз­ненных почв. Это химическая, физико-химическая и биологическая мелиора­ция, а также специальные агротехни­ческие мероприятия. Использование в качестве мелиоран­тов известковых материалов, калийных удобрений и других химических средств дает возможность:

довести реакцию среды (рН почвы) до уровня, когда подвижные соедине­ния тяжелых металлов, радиоактивных элементов и других токсикантов пере­ходят в недоступную или менее доступ­ную для сельскохозяйственных расте­ний форму;

создать в почвенном растворе повы­шенную концентрацию элементов-ан­тагонистов (например, калия, фосфора, кальция и др.) и таким образом сокра­тить поступление токсичных элементов в выращиваемые растения;

в результате химической реакции в почвенном растворе перевести токсич­ные соединения в менее опасные фор­мы.

Физико-химическая мелиорация ос­нована на способности различных ме­лиорантов адсорбировать токсичные элементы и удерживать их на поверхно­сти или в структуре кристаллической решетки, что в значительной степени блокирует поступление токсикантов в сельскохозяйственные растения. К та­ким мелиорантам относятся активиро­ванный уголь, цеолиты, монтморилло­ниты, вермикулит и т. д. Примером фи­зико-химической мелиорации может служить использование ионитов, дей­ствие которых заключается в обмене ионов нетоксичных элементов (ве­ществ) на токсичные.

Сложилось несколько направлений биологической рекультивации. Среди них выращивание растений - концент­раторов токсичных веществ (ежа сбор­ная, волосенец песчаный, гречиха саха­линская и т. д.). С помощью этих расте­ний можно извлекать токсиканты из почвы. Повышение биологической ак­тивности почвы в результате внесения органических удобрений, известкова­ния, разуплотнения почвы способствует переводу более токсичных соединений в менее токсичные.

Специальные агротехнические ме­роприятия включают удаление или глу­бокую заделку загрязненного слоя, землевание и др.

Рассматривая способы получения экологически безопасной сельскохо­зяйственной продукции, следует обра­тить внимание на грамотное использо­вание средств химизации.

Как уже отмечалось, минеральные и органические удобрения, химические мелиоранты, препараты для защиты ра­стений, ретарданты и другие средства химизации влияют на состояние агроэкосистем, а, в конечном счете - на ка­чество сельскохозяйственной продук­ции. Применять их следует на строго научной основе. Как писал классик оте­чественной агрохимии ­ников, избытком химических удобре­ний нельзя восполнить недостаток аг­рономических знаний. Необходимо строго соблюдать дозы, способы, сроки, формы внесения удобрений в зависимо­сти от потребности культуры, содержа­ния питательных элементов в почве, также от планируемой урожайности. Во избежание усиления минерализационных процессов, вызывающих сни­жение содержания гумуса в почве под влиянием минеральных удобрений, це­лесообразно использовать больше орга­нических удобрений. Оптимальное со­отношение органических и минераль­ных удобрений - 4: 1. При внесении минеральных удобрений, особенно фосфорных, необходимо знать их хими­ческий состав (содержание тяжелых ме­таллов фтора, наличие или отсутствие радиоактивных элементов). Для сниже­ния почвенной кислотности, усиливаю­щейся при внесении физиологически кислых удобрений, требуется известко­вание почв. Особую осторожность следует прояв­лять при использовании химических средств защиты растений. Здесь необхо­дима осведомленность обслуживающего персонала об экологической опасности пестицидов, а также строгое соблюде­ние соответствующих технологических регламентов. Должное внимание следует уделять грамотной организации экологически безопасной утилизации отходов живот­новодческих комплексов. Осуществляв­шимся без учета экологических требова­нии перевод животноводства на про­мышленную основу негативно повлиял на окружающую природную среду. В ре­зультате строительства крупных комп­лексов по производству молока и от­корму скота возникла реальная угроза загрязнения экосистем отходами жи­вотноводства и их деградации. И такого рода примерам нет числа. (Например, в Ленинградской области на свинокомп­лексе «Новый свет» с поголовьем 156 тыс. свиней скопилось порядка 15 млн. м3 навозной жижи.) Традиционное использование отхо­дов в виде удобрений не всегда эконо­мически оправдано, если их приходится возить на расстояние более 20км от комплекса. Внесение же навоза только на близлежащие поля приводит к заг­рязнению территории, создавая, в свою очередь, опасность избыточного накоп­ления нежелательных ингредиентов в выращиваемых сельскохозяйственных культурах. Необходимо разбирать «груз» нако­пившихся проблем утилизации отходов. Крупные животноводческие комплексы необходимо обеспечить навозохранили­щами, пунктами по обеззараживанию навозной массы, цехами по приготовле­нию органических удобрений. Следует выдерживать нагрузки поголовья скота на 1 га; объем навозной жижи, вноси­мой на 1 га, не должен превышать 50 м3 в год. Внедрение системы гидросмыва на­воза неизбежно приводит к повышению себестоимости продукции. Сказывают­ся в первую очередь затраты на строи­тельство дорогостоящих прудов-нако­пителей для стоков. (К середине 80-х гг. XX в. обеспеченность такими емкостя­ми в целом по стране составляла менее 20 % потребной.) С точки зрения эколо­гической чистоты продукции более пер­спективным представляется возврат к подстилочному навозу. Определенное значение для выращи­вания экологически безопасной про­дукции имеет использование сточных вод в качестве удобрений и для ороше­ния. Сточные воды содержат много пи­тательных веществ. Вместе с тем в их составе могут находиться различные компоненты, представляющие в ре­зультате аккумуляции в растительных объектах опасность для человека. Перед использованием для орошения стоки должны пройти механическую и биоло­гическую очистку, для того чтобы пре­дупредить загрязнение почвы и сельс­кохозяйственных культур токсичными веществами. Агрохимические и гигие­нические требования предусматривают разбавление сточных вод пресной во­дой, чтобы довести общую минерализа­цию до 1,5...2 г/л, содержание общего азота - до 150...300 мг/л.

Основным принципом сохранения биоразнообразия и его использования в сельском хозяйстве является экологически чистое производство или, как его еще называют, органическое земледелие. Неизбежные негативные последствия для внешней среды при традиционном ведении сельского хозяйства стали причиной требования усиления экологичности сельхозпроизводства.

Среди вредных последствий традиционного сельского хозяйства – не только снижение качества пищевых продуктов, но и ухудшение ситуации с окружающей средой в целом. Например, попадание различных вредных веществ и остатков в почву и продукцию, ухудшение гумусности почвы и ее структуры, выбросы питательных веществ и парниковых газов в водоемы и воздух, а также изменения природных ландшафтов. Глобальные проблемы окружающей среды: изменение климата под действием человеческой деятельности, эрозия почвы и опустынивание, проблемы недостатка воды, а также снижение биоразнообразия природы, - связаны с производством продуктов питания и устойчивостью использования природных ресурсов.

Философия эко-производства

Неконфликтность по отношению к природе – основа эко-земледелия. Системы экологического производства не только готовы к угрозам, которые приводят к ухудшению чистоты окружающей среды и продукции. По действующему в западных странах определению, экологически чистое производство – это такое сельское хозяйство, которое опирается на принципы устойчивого развития. Оно включает приемы, в соответствии с которыми учитываются принципы и модели деятельности натурального хозяйства на всех этапах выращивания растений, ухода за животными по аналогии с тем, как это происходит в природе. В соответствии с этим экологически чистое производство – целостная и развивающаяся система производства, а не серия разрозненных мер, основанная только на контроле химической, биологической чистоты или способа продажи продукта.

К системам производства и похозяйственному сертифицированию относится контроль и отслеживание, направленные на системы производства, осуществление различных стадий и соблюдение правил. Эко-хозяйствам в Европе выплачиваются особые субсидии. Получение субсидий зависит от утвержденного хозяйством ежегодного экологического контроля. Цена на экологически чистые продукты определяется рынком. Как правило, она выше, чем цена на обычные продукты, если продукция имеет соответствующий экологический сертификат.

Интенсивное или экологическое?

В мировом масштабе принципы экологически чистого сельского хозяйства и переработки продуктов питания оформлены организацией IFOAM.

Многие цели, принципы и практические адаптации экологически чистого сельского хозяйства пытаются использовать и в других системах выращивания и производства. Такими в частности являются:

Применение бобовых культур для связывания азота.

Внесение органических удобрений с применением навоза и сидератов.

Биологическая обработка почвы через растения с глубокими корнями и многолетние культуры.

Улучшение благополучия производственных животных.

Профилактика болезней растений и животных.

Уменьшение и даже отказ от применения химикатов.

Смена растений, а также забота о плодородии почвы и севооборот.

Попытка замкнуть оборот питательных веществ.

Использование природных энтомофагов.

Определение качества пищи на основании факторов физиологии питания.

Баланс приемов

С точки зрения защиты растений в экологически чистом производстве стоит вопрос генетического фона растений, а также управление многими сложными биологическими взаимовлияниями факторов окружающей среды. На практике это означает применение профилактических мер против болезней и вредителей. Такими являются севооборот, устойчивые сорта, здоровый материал для размножения, предпочтение естественным врагам вредителей и баланс экосистемы. Также необходима и прямая, механическая защита от типичных сорняков, а также применение природных, не промышленных средств защиты. При защите растений в экологически чистом производстве имеется и много сложных проблем, которые серьёзно мешают производству, а также усложняют маркетинг продукции. С другой стороны, при экологически чистом производстве в какой-то степени сорняки балансируют экологию, и, например, становятся местом обитания естественных врагов вредителей.

Применение синтетических средств защиты растений рассматривается как мешающее деятельности микроорганизмов почвы и насекомых, и распространяющееся на слишком большую территорию. У них может быть длительное воздействие, которое неизвестно, а также совместное воздействие разных препаратов. Появление резистентных популяций вредителей – вот главный вред от длительного применения химикатов. Они могут концентрироваться в почве, их остаточные вещества опасны для потребителей и т.д. Запрет в последние годы на использование многих долго применяемых средств защиты, например, вызывающих рак, вызвал подозрения потребителей и пользователей препаратов и по отношению к другим средствам защиты.

Еще строже регулируется применение генетически модифицированных (ГМО) живых организмов. Использование таких растений или животных идет вразрез с принципами экологически чистого производства. То есть нельзя применять, например, генетически модифицированные сорта растений, устойчивые к каким-либо болезням или вредителям.

Российский эко-рынок ждет законов

В России экологически чистое производство еще не регулируется на национальном уровне. Первое определение экологически чистых сельскохозяйственных продуктов (органических продуктов) опубликовано в документе «Дополнения и изменения № 8 к СанПиН 2.3.2.1078-01 Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов». Более точного национального описания, положения, контроля или сертификации пока нет. Также и рынок экологически чистой продукции неразвит и пока не имеет четко выстроенных структурных связей.

Экологическую продукцию можно сертифицировать по разным основаниям, например, на основе чистоты. Понятие «экологически чистый» обычно означает чистоту от разных остаточных веществ. Производство считается экологически чистым, если не применяются продукты химической промышленности при защите растений и внесении удобрений. В действительности во многих российских хозяйствах, например, в растениеводстве придерживаются элементов экологических принципов. Таких, как например, внесение органических удобрений, использование бобовых культур, севооборот и небольшое или несущественное применение средств защиты растений. То есть на практике движение маленькими шагами в сторону экологически чистого производства для некоторых хозяйств может быть органичным и относительно легким.

Тем не менее, сельхозпроизводство преимущественно остается промышленным. Крупное производство, концентрация и централизация, специализация, импорт кормов, проблемы, связанные с хранением навоза, его обработкой и внесением имеют мало общего с принципами эко-хозяйствования. То же относится к отраслевому разделению сельхозотраслей. Казалось бы, родственные растениеводство и животноводство в реальности настолько сильно отдалились друг от друга, что применительно к ним трудно адаптировать экологический способ мышления о хозяйстве как целостной системе, в которой питательные вещества оборачиваются внутри предприятия.