Jak dlouho zůstávají herbicidy v půdě?

K ochraně potravin před znehodnocením nebo zničením škůdci se na celém světě používá více než 1000 druhů pesticidů. Každý pesticid má své vlastní vlastnosti a toxikologické vlastnosti.

Mnoho starších a méně nákladných (patentově nechráněných) pesticidů, jako je dichlordifenyltrichlorethan (DDT) a lindan, může přetrvávat v půdě a vodě několik let. V zemích, které podepsaly Stockholmskou úmluvu z roku 2001, mezinárodní smlouvu zaměřenou na zákaz nebo omezení výroby a používání perzistentních organických polutantů, bylo používání těchto chemikálií zakázáno.

Toxicita pesticidů závisí na jejich zamýšleném použití a dalších faktorech. Například insekticidy jsou pro člověka obvykle toxičtější než herbicidy. V závislosti na dávce, tzn. množství látky působící na člověka, stejná chemická sloučenina může mít různé účinky. Toxicita může také záviset na cestě vstupu do lidského těla, jako je gastrointestinální nebo dýchací trakt nebo přímý kontakt s kůží.

V současné době není žádný z pesticidů schválených pro použití při ochraně potravin v mezinárodním obchodu genotoxický (tj. schopný poškodit DNA, což může způsobit mutace nebo rakovinu). Nežádoucí účinky z expozice těmto pesticidům nastávají pouze při překročení určité bezpečné dávky. Kontakt s velkým množstvím pesticidu může způsobit akutní otravu nebo dlouhodobé negativní účinky na zdraví, včetně rakoviny a poškození reprodukce.

Rozsah problému

Pesticidy jsou jednou z hlavních příčin úmrtí v důsledku otravy, zejména v zemích s nízkými a středními příjmy.

Vzhledem k tomu, že pesticidy jsou z definice toxické a do životního prostředí se uvolňují prostřednictvím záměrných akcí, musí výroba, prodej a používání pesticidů podléhat přísné regulaci a kontrole. Nezbytný je také pravidelný monitoring reziduí pesticidů v potravinách a životním prostředí.

WHO má dva cíle týkající se pesticidů:

• zákaz pesticidů, které jsou pro člověka nejtoxičtější, a také pesticidů, které mohou zůstat v životním prostředí nejdéle;
• ochrany veřejného zdraví stanovením maximálních přípustných hodnot zbytkových koncentrací pesticidů v potravinách a vodě.

Kdo je v ohrožení?

Nejvíce ohroženi jsou lidé, kteří jsou přímo vystaveni pesticidům. Do této kategorie patří pracovníci v zemědělství, kteří postřikují pole pesticidy, a lidé, kteří se během postřiku pesticidy a bezprostředně po něm nacházejí v okolí.

Obyvatelstvo jako celek, tzn. Lidé, kteří nežijí v oblastech, kde se používají pesticidy, jsou vystaveni pesticidům konzumací potravin a vody obsahující tyto chemikálie ve výrazně nižších zbytkových koncentracích.

Prevence a kontrola

Nikdo by neměl být vystaven nebezpečným úrovním pesticidů.

Lidé, kteří ošetřují plodiny pesticidy a aplikují je doma nebo na svých zahradách, by měli používat vhodné ochranné prostředky. Osoby, které nejsou osobně zapojeny do aplikace pesticidů, by se během aplikace a bezprostředně po ní neměly zdržovat v oblasti aplikace.

Potraviny prodávané komerčně nebo darované (např. prostřednictvím potravinové pomoci) musí rovněž splňovat předpisy o pesticidech, a zejména maximální limity reziduí pesticidů. Ti, kteří si pěstují vlastní potraviny, by se měli při používání pesticidů řídit pokyny a nosit ochranné prostředky, jako jsou rukavice a obličejové masky.

Spotřebitelé mohou dále omezit vystavení reziduím pesticidů v potravinách mytím a loupáním ovoce a zeleniny, což také pomáhá snížit expozici dalším potravinovým rizikům, jako jsou patogenní bakterie.

Globální implikace

Populační divize Organizace spojených národů odhaduje, že světová populace dosáhne do roku 2050 9,7 miliardy, což je o 30 % více než v roce 2017. Téměř celý tento demografický růst bude probíhat v rozvojových zemích.

Organizace Spojených národů pro výživu a zemědělství (FAO) odhaduje, že v rozvojových zemích bude 80 % nárůstu produkce potravin vyžadovaného tímto populačním růstem pocházet ze zvýšených výnosů a opětovné výsadby plodin na poli. Dodatečné produkce potravin bude dosaženo pouze o 20 % zvýšením osevních ploch.

Používání pesticidů zabraňuje rozsáhlým ztrátám na úrodě, a proto budou pesticidy i nadále hrát roli v zemědělství. Dopad pesticidů na lidské zdraví a životní prostředí však zůstává předmětem znepokojení.

Používání pesticidů při výrobě potravin, jak pro místní spotřebu, tak pro vývoz, by mělo probíhat v souladu se zásadami správné zemědělské praxe bez ohledu na ekonomickou situaci země. Zemědělci by měli omezit množství pesticidů, které používají, na minimum nezbytné k ochraně jejich plodin.

Za určitých okolností je také možné vyrábět potraviny bez použití pesticidů.

odpověď WHO

WHO je ve spolupráci s FAO odpovědná za posouzení rizika pro lidské zdraví z přímé expozice pesticidům a reziduí pesticidů v potravinách a za doporučení vhodných ochranných opatření proti těmto expozicím.

Hodnocení rizik expozice reziduím pesticidů v potravinách provádí nezávislá mezinárodní skupina vědeckých odborníků, Společné setkání FAO/WHO o reziduích pesticidů (JMPR). Toto hodnocení je založeno na všech údajích předložených k registraci pesticidů po celém světě a také na všech vědeckých studiích publikovaných v recenzovaných časopisech. Po posouzení úrovně rizika SSOP stanoví hodnoty přípustné denní dávky, to znamená ty hodnoty, při kterých množství pesticidů vstupujících do lidského těla potravou po celý život nevede k negativním zdravotním následkům.

Tyto přijatelné hodnoty denního příjmu používají státy a mezinárodní orgány pro řízení rizik, jako je Komise pro Codex Alimentarius (mezivládní orgán, který stanovuje normy pro potraviny) ke stanovení hodnot přijatelné koncentrace reziduí (ARC) pro pesticidy v potravinách. Normy Komise Codex Alimentarius se používají jako referenční normy pro mezinárodní obchod s potravinami, což znamená, že spotřebitelé na celém světě si mohou být jisti, že potraviny, které kupují, splňují uznávané normy bezpečnosti a kvality, bez ohledu na to, kde byly vyrobeny. V současné době byly přijaty normy Komise Codex Alimentarius pro více než 100 druhů pesticidů.

WHO a FAO společně vypracovaly Mezinárodní kodex chování pro nakládání s pesticidy. Tento dobrovolný kodex byl naposledy zveřejněn v roce 2014. Je určen pro vládní regulační orgány, soukromý sektor, občanskou společnost a další zúčastněné strany, aby poskytoval informace o osvědčených postupech pro nakládání s pesticidy ve všech fázích jejich životního cyklu, od výroby až po likvidaci.

• Komise pro Codex Alimentarius
• Mezinárodní kodex chování pro nakládání s pesticidy
• Stockholmská úmluva o perzistentních organických polutantech

Po aplikaci přípravků na ochranu rostlin na pole jejich koncentrace vlivem různých biologických a fyzikálně-chemických procesů postupně klesá. Účinná látka pesticidů v prostředí podléhá procesům chemického a mikrobiologického rozkladu, sorpce a pohybu do hlubších vrstev půdy (i do podzemních vod).

Rychlost rozkladu pesticidů ve vnějším prostředí závisí na typu účinné látky, distribuci velikosti částic a biologické aktivitě půdy, jakož i na povětrnostních podmínkách a zemědělských postupech při pěstování plodin. A-priory, zbytky pesticidů – jedná se o část účinné látky léku nebo jeho toxických metabolitů, které se nerozkládají.

Rezidua účinných látek herbicidů v půdě dle výsledků půdního monitoringu

O možném ohrožení nebo kontaminaci zemědělských produktů lze hovořit při koncentracích zbytkových množství účinných látek. herbicidy překračují maximální přípustnou koncentraci (MPC) nebo se jí blíží. V letech 2000-2012 analyzovali vědci z Institutu pedologie a rostlinolékařství v Polsku asi 6 000 vzorků půdy za účelem stanovení hladiny reziduí herbicidů (32 typů účinných látek). V rámci monitoringu půd v porostech obilovin, řepky ozimé, kukuřice, cukrovky, brambor a hrachu byly odebrány půdní vzorky z pokusných polí na západě a jihozápadě Polska. Žádný z analyzovaných vzorků půdy nepřekročil hodnotu MPC v půdě 0,2 mg/kg. Vědci však upřesnili, že vzorky půdy byly odebrány z polí, kde byly všechny zemědělské postupy a používání herbicidů prováděny v souladu s předpisy. Nelze se však vyhnout náhodným odchylkám od aplikačních předpisů a překročení maximálních koncentrací v půdě. Takové případy jsou obvykle způsobeny neznalostí agronomů, špatným postřikovacím zařízením, překračováním doporučené dávky a používáním padělků.

Distribuce a pohyb herbicidů v půdě v modelových experimentech

Modelové studie jsou stejně důležité jako monitorovací studie. V polních podmínkách je obtížné izolovat vliv povětrnostních faktorů a zemědělských postupů na přítomnost zbytků herbicidů v půdě nebo rostlinách. Mohou se vzájemně ovlivňovat a vyvolávat výskyt zbytkových množství účinných látek. v půdě. Díky studiím v kontrolovaných podmínkách je možné izolovat jednotlivé faktory, které ovlivňují parametry rozkladu herbicidů a v konečném důsledku i koncentraci aktivních reziduí. Vědci zároveň nabízejí mnoho modelových řešení, která popisují chování pesticidů v životním prostředí, ale žádný z těchto modelů nezahrnuje všechny známé faktory životního prostředí současně.

Jedním z prvků omezujících vhodnost přípravků na ochranu rostlin pro praktické použití je jejich dopad na zemědělské prostředí. Perzistentní látky, které se v půdě pomalu rozkládají, jsou pro ochranu rostlin zakázány. Proto je hodnocení poločasu rozpadu účinné látky v půdě (DT₅₀) důležitým ukazatelem její vhodnosti. V závislosti na jejich poločasu rozpadu v půdě se agrochemikálie používané v zemědělské praxi dělí na:

• nízká odolnost (DT₅₀ – méně než 20 dní);
• středně odolná (DT20 – 90-XNUMX dní);
• odolný (DT₅₀ – více než 90 dní).

Poločas rozpadu není konstantní a závisí na mnoha faktorech (vlastnosti půdy, klimatické podmínky a přítomnost dalších látek).

Studie vlivu půdního typu na rozklad metazachlor byly provedeny v modelovém experimentu (Sadowski J., Kucharski M., 2012). Pro experiment byly vybrány 3 typy zemin s různými vlastnostmi:

• půda A (Corg = 2,10, poměr písek/prach/jíl v půdě je 15%:34%:51%);
• půda B (Corg = 0,94, s 63 % písku, 20 % prachu a 17 % jílu);
• půda C (Corg = 2,01, s 33 % písku, 29 % prachu a 38 % jílu).

Vzorky byly odebírány 1 hodinu, 2, 4, 8, 16, 32, 64 a 96 dnů po aplikaci herbicidu. Na základě výsledků byla sestrojena distribuční křivka metazachloru (koncentrace versus čas) (obr. 1).

Rychlost rozkladu herbicidu výrazně závisela na typu půdy. Nejpomalejší rozklad byl pozorován u písčité půdy B s nízkým obsahem organického uhlíku (Corg=0,94) a jílové frakce (17 %). K rychlejší degradaci došlo v těžších půdách A a C obsahujících více než 2 % organického uhlíku. Vzhledem k tomu, že půda A obsahovala největší podíl jílových částic (51 %), metazachlor se v ní rozkládal nejrychleji. 96 dní po použití herbicidu byla ve vzorcích zjištěna rezidua metazachloru na úrovni: 3,8 % výchozí koncentrace v půdě A; 14,2 % v půdě B a 7,8 % v půdě C.

Rýže. 1. Rozklad metazachloru v půdě (Sadowski et al., 2012)

Další podobné studie také potvrzují, že průběh a rychlost tohoto procesu závisí na granulometrickém složení půdy a obsahu organické hmoty v ní (Allen R., Walker A., ​​​​1987; Kucharski M., Sadowski J., 2009).

Na základě rovnic popisujících křivky byl vypočten poločas (DT22) metazachloru v půdách. V půdě s nejvyšším obsahem organické hmoty a jílových částic byl poločas rozpadu XNUMX dní. Snížení obsahu těchto složek v půdě vedlo ke zvýšení poločasu rozpadu herbicidu.

Na základě výsledků výzkumu shromážděných Evropským úřadem pro bezpečnost potravin (EFSA) došlo k závěru, že metazachlor je klasifikován jako látka s nízkou až střední perzistencí v půdě. Na písčitých půdách však byly pozorovány extrémní případy, kdy hodnota DT₅₀ přesáhla 300 dní.

Vliv různých faktorů na rozklad aktivních zbytků. herbicidy

Hlavní roli v rozkladu d.v. Herbicidy hrají půdní mikroorganismy. Studie prokázaly, že pokud jsou herbicidy trvale používány v doporučených dávkách, nemají negativní vliv na půdní prostředí (Przybulewska K. et al., 2007, 2008; Rola H., 2000, 2004). Pozorované změny počtu jednotlivých skupin půdních mikroorganismů jsou zpravidla dočasné a po určité době se obnoví původní množství mikroflóry.

V půdách bohatých na organickou hmotu se herbicidy rychleji rozkládají, což snižuje jejich zbytkové množství při sklizni. Naopak na málo úrodných půdách s vysokým podílem pískové frakce je pozorován pomalejší rozklad herbicidů. Na lehkých půdách proniká herbicid rychleji do půdního profilu až do spodní vody. To znamená, že v orné vrstvě (v zóně přístupnosti kořenového systému rostliny) jsou zbytky a.i. velmi malé (jak v půdě, tak v kultuře).

Na těžkých půdách aktivní molekuly herbicidy jsou adsorbovány půdními částicemi a stávají se pro rostliny nedostupnými.

Vyšší teploty a dostatečná vlhkost půdy urychlují rozklad herbicidu a snižují jeho rezidua (Sadowski J. et al., 2010; Kucharski M. et al. 2006). Určité klimatické podmínky urychlují chemickou degradaci a také podporují vývoj mikroorganismů zapojených do biologické degradace léčiv.

V modelovém experimentu Sadowski J. et al. (2010) nejrychlejší rozklad fluazifopa pozorováno při nejvyšší vlhkosti půdy (90 % maximální vláhové kapacity). Rozdíly v DT37 této látky v závislosti na vlhkosti půdy dosáhly 20 dnů. Poločas rozpadu při vlhkosti půdy 54 % maximální vláhové kapacity byl 60 dní, při vlhkosti 29 % – 90 dní, při vlhkosti 17 % – pouze XNUMX dní.

82 dní po aplikaci herbicidu nebyla v půdě s vlhkostí 90 % nalezena žádná rezidua. K podobným výsledkům dospěli i další výzkumníci studující degradaci propyzamidu, metribuzinu a linuronu. Poločas rozpadu těchto sloučenin v půdě při 20 °C a vlhkosti 50 % maximální vlhkostní kapacity pro propyzamid byl 35 dnů, pro metribuzin – 36 dnů a pro linuron 74 dnů, a když vlhkost klesla na 20 %, DT₅₀ se zvýšil na 90, 97 a 142 dní.

Doba aplikace herbicidu u ozimých plodin má významný vliv na rychlost jeho rozkladu. Po aplikaci na podzim v počátečním období růstu rostlin končí naprostá většina drogy v půdě. Dokud zůstává teplota půdy dostatečně vysoká, degradace a.v. herbicid se vyskytuje poměrně rychle. V zimě, kdy teplota půdy klesá, je životně důležitá aktivita mikroorganismů inhibována a rozklad herbicidu se zastaví. Při jarním oteplení půdy se zvyšuje aktivita půdních mikroorganismů a proces rozkladu herbicidu se opět urychluje.

Porovnáme-li dynamiku distribuce stejného a.v. herbicid aplikovaný na jaře a na podzim, lze poznamenat, že herbicid aplikovaný na podzim se rozkládá pomaleji než herbicid používaný na jaře. To je způsobeno tím, že v pozdním podzimu a zimě se rozklad zastaví, ale v této době aktivní molekuly absorbovány částicemi půdy. To znesnadňuje mikroorganismům přístup k nim na jaře. V tomto případě se i přes mnohem dřívější dobu aplikace herbicidu jeho rezidua do doby sklizně výrazně neliší.

Načasování aplikace herbicidu může změnit hladinu zbytků herbicidů v půdě, ale hlavním faktorem určujícím volbu vhodného načasování je účinnost proti plevelům.

Neméně důležitým faktorem určujícím schválení herbicidu k použití je jeho schopnost pronikat hluboko do půdního profilu. Látky, které se v půdě snadno a rychle pohybují, ohrožují podzemní vody, které jsou často zdrojem pitné vody.

Rychlost a proces degradace herbicidu v půdě je také ovlivněn přítomností jiných chemikálií, které jsou již v půdě nebo používané v kombinaci s herbicidem. Patří sem fungicidy, insekticidy, jiné herbicidy, hnojiva a pomocné látky. Vzájemný vliv jednotlivých sloučenin na rezidua herbicidů je různý. Mnoho studií prokázalo, že kombinované použití herbicidů s adjuvans inhibuje jejich rozklad a zvyšuje rezidua účinných látek. v půdě.

V polních pokusech s řepkou ozimou byl hodnocen vliv 3 druhů adjuvans na pohyb metazachlor podle půdního profilu (Kucharski M., 2011). Bylo zjištěno, že jejich přídavek zpomalil pohyb herbicidu v půdě. Před nástupem zimy (14 týdnů po ošetření herbicidem) byla zbytková množství a.i. v nejhlubší vrstvě půdy (31-50 cm) byly přítomny pouze ve vzorcích z těch lokalit, kde byl použit samotný metazachlor (tabulka 1). Při sklizni řepky (46 týdnů po ošetření bez adjuvans) byla rezidua metazachloru v nejhlubší vrstvě půdy 0,0012 mg/kg, zatímco na pozemcích, kde byl herbicid aplikován s olejovým adjuvans, nebyla zjištěna žádná rezidua metazachloru.

Tabulka 1. Rezidua metazachloru v půdním profilu (Kucharski M. a Sadowski J., 2011)

Terénní a laboratorní pokusy ukazují, že přidání adjuvans zpomaluje v půdě proces rozkladu mnoha účinných látek herbicidů: propisachlor, metamitron, metazachlor, chloridazon, lenacyl, etofumesate, fenmedipham diflufenican. Tento proces se liší v závislosti na a.v. a typu adjuvans, jakož i na podmínkách, ve kterých byly experimenty prováděny: skleník nebo pole (Kucharski M. a Sadowski J., 2004, 2008, 2011, 2012).

Adjuvancia se nejčastěji používají v postemergentních (foliárních) aplikacích. Přidávání adjuvans k půdním herbicidům nabývá na významu. Bylo zjištěno, že přidání adjuvans snižuje mobilitu herbicidů v půdním profilu, což může způsobit zvýšení jejich reziduí v orné vrstvě (Kucharski M. a Sadowski J., 2007). Na druhou stranu rychlost rozkladu mnoha účinných látek v ornici závisí na povětrnostních podmínkách (vyšší teplota a vlhkost půdy podporuje rychlejší rozklad).

Rýže. 2. Degradace metribuzinu v půdě (Kucharski et al., 2011)

Současné podávání s olejovými adjuvans zpomaluje pohyb metamitron do hlubších vrstev půdy, což prodlužuje dobu působení na plevele, zvyšuje účinnost herbicidu a zvyšuje rezidua metamitronu v povrchové vrstvě půdy. Přídavek adjuvans ze skupiny surfaktantů však nemá významný vliv na účinnost herbicidu a koncentraci zbytků metamitronu v půdě (tabulka 2).

Tabulka 2. Rezidua metamitronu v půdě v závislosti na typu použitého adjuvans Kucharski et al., 2008)

Při zjišťování vlivu vícesložkových herbicidů a tankových směsí na distribuci metamitronu bylo prokázáno, že ve směsi Goltix 700 SC s Betanal Progress AM 180 EC (fenmedipham + desmedipham + etofumesate; obr. 3, varianta B) dochází k rozkladu. metamitronu zpomalil. Poločas se zvýšil o 4 dny ve srovnání s místem, kde byl použit samotný metamitron (možnost A) (DT19 = 380 dní). Použití metamitronu jako součásti vícesložkového herbicidu (Betanal Quatro 17 SE) (varianta C) urychlilo rozklad této látky ve srovnání s místem, kde byl metamitron použit samotný, a poločas byl XNUMX dní.

Rýže. 3. Rozpad metamitronu v půdě (Kucharski et al., 2012)

Závěr

Zemědělské postupy, složení půdy a povětrnostní podmínky ovlivňují rychlost distribuce a rozkladu herbicidů a mohou způsobit akumulaci zbytků herbicidů v půdě. Dodržování doporučení výrobců přípravků na ochranu rostlin a také předpisů pro pěstování plodin výrazně snižuje riziko kontaminace půdy chemicky aktivními látkami.

Připraveno na základě materiálů ze zahraničních zdrojů. Seznam referencí je v redakci.