Вплив генетично модифікованих культур на навколишнє середовище

Влияние пестицидов на естественных врагов насекомых было установлено с помощью базы данных SELCTV, разработанной в Штате Орегона (Theiling & Croft 1988). Эти авторы на основе литературных данных определили влияние около 400 пестицидов на более чем 600 видов естественных врагов насекомых и распределили данные по шкале от одного (влияние 0%) до пяти (влияние 90 -- 100%).

В национальной базе данных по пестицидам и почвам, разработанной Службой сельскохозяйственных исследований и Службой рационального землепользования Министерства сельской промышленности США содержатся данные по выщелачиванию, потере поверхностного натяжения (вымывание) и периоду полураспада в почве примерно для 100 соединений. Эта база данных была разработана на основе компьютерной модели GLEAMS, которая моделирует выщелачивание и потерю поверхностного натяжения для целого ряда пестицидов в различных почвах и использует статистические методы для оценки взаимодействия между свойствами пестицидов (растворимость, коэффициент адсорбции, период полураспада) и почвы (толщина поверхностного горизонта, содержание органического вещества и т.д.). Переменные, которые обеспечивали наилучшие показатели потери поверхностного натяжения и выщелачивания были затем отобраны этой моделью и использованы для классификации всех пестицидов по группам риска (высокий, средний, низкий) в зависимости от их способности к выщелачиванию или потери натяжения Токсичность для пчел определялась по таблицам Морса (Morse 1989) в Положении штата Нью-Йорк по пестицидам за 1989 год. В этом Положении содержится информация по относительной токсичности пестицидов для медоносных пчел на основе лабораторных и полевых опытов, которые проводили в Университете Калифорнии, Риверсайд, с 1950 по 1980 годы. В этом справочнике содержатся данные по более чем 260 пестицидам.

Для более полной картины были использованы Листки Безопасности (Material Safety Data Sheets, MSDS) и технические бюллетени, выпускаемые сельскохозяйственной химической промышленностью.

Для упрощения интерпретации этих данных, токсичность действующих веществ каждого пестицида и влияние на каждый экологический фактор были объединены в группы по категориям низкой, средней и высокой токсичности и распределены по шкале от 1 до 5, где "1" обозначает минимальное воздействие на окружающую среду (низкая ток&ичность), а "5" -- высокую токсичность и значительный негативный эффект на окружающую среду.

Все пестициды оценивались по одним и тем же критериям, за исключением способа действия и стойкости гербицида на поверхности растения. Поскольку гербициды, в основном, обладают системным действием и обычно не применяются на пищевых культурах, мы решили рассматривать этот класс веществ отдельно, поэтому всем гербицидам был присвоен класс 1 за системную активность. Это не влияет на ранжирование гербицидов, но помогает оценивать потребительский компонент уравнения более реалистично. Кроме того, так как фактор стойкости на поверхности растения важен только при использовании послевсходовых гербицидов и не имеет значения при применении довсходовых гербицидов, всем послевсходовым гербицидам был присвоен класс 3, а довсходовым гербицидам был присвоен класс 1.

При определении коэффициента воздействия на окружающую среду (КВОС) применяется следующая классификация факторов (1 = наименее токсичный или вредный, 5 = наиболее токсичный или вредный):

* Механизм действия: несистемный -- 1, все гербициды -- 1, системный -- 3

* Острая дермальная токсичность LD50 для кроликов/крыс(мг/кг): >2000 -- 1; 200 - 2000 - 3; 0 - 200 - 5

* Долговременное влияние на здоровье: мало или отсутствует -- 1, возможно -- 3, четко выражено -- 5

* Период полуразложения на поверхности растения: 1--2 недели -- 1; 2--4 недели -- 3; > 4 недели -- 5; довсходовые гербициды -- I, послевсходовые гербициды -- 3

* Период полураспада в почве: TI/2 <30 дней -- 1, Т1/2=30-100 дней -- 3, TI/2 >100 дней - 5

* Токсичность для рыб, 96 часов LC50: > 10 ррт -- 1, 1-10 ррт -- 3, < 1 ррт -- 5

* Токсичность для птиц, 8 дней LC50: > 1000 ррт -- 1, 100-1000 ррт -- 3, 1 -- 100 ррт -- 5

* Токсичность ДЛЯ пчел: относительно не токсичен -- 1, умеренно токсичен -- 3, высоко токсичен -- 5

* Токсичность для полезных организмов: низкая -- 1, умеренная -- 3, высокая -- 5

* Опасность для грунтовых вод и стоков: низкая -- 1, средняя -- 3, высокая -- 5

Для дальнейшей работы с данными был разработан так называемый Коэффициент воздействия на окружающую среду для пестицидов (КВОС). Эта модель выражает всю информацию по влиянию на окружающую среду единым показателем. Для расчета этого коэффициента разработано уравнение, учитывающее три основных компонента сельскохозяйственных систем: сельхозработники, потребители и экология. Каждый компонент уравнения имеет одинаковый вес в окончательном анализе, но внутри каждого компонента отдельным факторам приписывается разный вес. Коэффициенты, придающие разный вес отдельным факторам, тоже расположены на шкале от 1 до 5. Факторы с наибольшим весом умножаются на 5, средние факторы умножаются на 3, а наименее важные факторы умножаются на 1.

В модели последовательно реализуется правило, согласно которому влияние определенного пестицида на отдельный экологический фактор равно произведению токсичности продукта на возможное воздействие (экспозицию). То есть, экологическое воздействие равно произведению токсичности на экспозицию. Например, чтобы получить токсичность для рыб, определяют общую токсичность продукта для рыб и умножают ее на вероятность воздействия пестицида на рыб. Таким образом, продукты, токсичные для рыб, но быстро разлагающиеся, имеют более низкие показатели воздействия, чем токсичные и устойчивые препараты.

Уравнение КВОС

Формула для определения КВОС для отдельных пестицидов, приведена ниже. Она представляет собой среднее трех компонентов - сельскохозяйственные работники, потребители и экологический компонент.

KBOC={C[(DT*5)+(DT*P)] + [(C*((S+P)/2)*SY)+(L)] + [(F*R)+(D*((S+P)/2)*3)+(Z*P*3)+ +(В*Р*5)]}/3, где:

DT = дермальная токсичность, С = хроническая токсичность, SY = системность, F = токсичность для рыб, L = потенциал выщелачивания, R = потенциал потери поверхностного натяжения, D = токсичность для птиц, S = период полураспада в почве, Z = токсичность для пчел, В = токсичность для полезных насекомых, Р = период полураспада на поверхности растений.

Риск для сельскохозяйственных рабочих определяется как произведение суммы токсичности для рабочего, работающего с пестицидом (DT* 5), и для рабочего на уборке урожая (DT*P) на долговременное влияние на здоровье, или хроническую токсичность (С). Хроническая токсичность определенного пестицида определяется в ходе прове дения долговременных опытов на мелких млекопитающих в различных лабораториях. В этих опытах определяется влияние на репродуктивную активность (способность производить потомство), тератогенное действие (патология развития зародышей), мутагенное действие (устойчивые изменения носителей наследственных признаков -- генов и хромосом) и онкогенное действие (появление новообразований).

Токсичность для рабочего, применяющего гербицид, определяется как произведение дермальной токсичности DT (определяется экспериментально на мелких лабораторных млекопитающих -- кроликах или крысах), умноженной на пять. Множитель пять означает повышенный риск, связанный с контактом с концентрированными пестицидами.

Опасность для рабочего по уборке урожая определяется как произведение дермальной токсичности DT, умноженной на фактор полураспада на поверхности растения для остатков пестицида (время, которое требуется, чтобы разрушилась половина препарата). Этот фактор полураспада остатков пестицида учитывает выветривание пестицида в течение периода ожидания после внесения пестицида до начала уборки, который обязателен для некоторых пестицидов.

Компонент потребителя -- это сумма потенциальной экспозиции для потребителя (C*((S+P)/2)*SY) и возможного воздействия на грунтовые воды (L). Грунтовые воды учитывают в компоненте потребителя, поскольку они больше влияют на здоровье людей (загрязнение источников питьевой воды), чем на дикую природу. Экспозиция для потребителя рассчитывается как произведение хронической токсичности (С) на среднее значение накопления остатков в почве и растениях (потому что корни и другие части растения съедобны) и на коэффициент адсорбции пестицида растением.

Экологический компонент данной модели состоит из водной и наземной составляющих. Это сумма влияния химиката на рыб (F*R), птиц (D*((S+P)/2)*3), пчел (Z*P*3) и полезных членистоногих (В*Р*5). Влияние пестицидов на водные системы определяется умножением параметра химической токсичности для рыб на параметр удаления пестицидов из поверхностных вод (период полураспада продукта в поверхностных водах).

Влияние пестицидов на наземные организмы определяется как сумма токсичности для птиц, пчел и других полезных членистоногих. Поскольку наземные животные чаще встречаются в сельскохозяйственных системах, чем рыбы, фактор влияния на наземные организмы имеет больший вес.

Влияние на птиц расчитывают путем умножения фактора токсичности для птиц на среднее значение периода полураспада в почве и растениях и на множитель 3.

Влияние на пчел измеряется путем умножения фактора токсичности для пчел на среднее значение периода полураспада в почве и растениях и на множитель 3.

Влияние на полезных насекомых измеряется путем умножения фактора токсичности для естественных врагов сельскохозяйственных вредителей на период полураспада в растениях и на множитель 5. В последнем случае множитель самый большой (пять), потому что естественные враги сельскохозяйственных вредителей практически всю жизнь проводят в сельскохозяйственных экосистемах (в отличие от птиц и пчел) и, следовательно, больше подвергаются воздействию пестицидов.

Токсичность для диких млекопитающих не учитывается для наземного компонента уравнения, потому что экспозиция для млекопитающих (работники и потребители) уже учтена в уравнении, и такое влияние на здоровье было изучено в на мелких млекопитающих -- крысах, мышах, кроликах и собаках.

После того, как были собраны все данные по отдельным факторам, пестициды были сгруппированы по классам (фунгициды, инсектициды/акарициды и гербициды), затем были сделаны расчеты для каждого пестицида. Если отсутствовали какие-либо токсикологические данные, определяли среднее для каждого фактора внутри класса, и эту среднюю величину использовали вместо недостающего параметра. Таким, образом, отсутствие данных не нарушало ранжирование пестицидов внутри класса.

Значения отдельных факторов для каждого пестицида (работник по внесению пестицидов, работник на уборке урожая, потребитель, грунтовые воды, водные животные, птицы, пчелы, полезные насекомые), основные компоненты уравнения (сельскохозяйственный рабочий, потребитель, экология) и средние значения КВОС представлены в отдельных таблицях.

Полевой КВОС

После расчета КВОС для действующего вещества каждого пестицида, можно приступить к расчетам полевых данных. Чтобы провести аккуратное сравнение пестицидов и режимов их применения, следует определить дозу, долю действующего вещества в готовом продукте, частоту внесения каждого пестицида. Чтобы учитывать различные формуляции одних и тех же действующих веществ и разные режимы обработки, было разработано простое уравнение, так называемый полевой КВОС. Этот коэффициент рассчитывается как произведение КВОС для определенного продукта на процентную долю действующего вещества и на норму внесения -- количество продукта, необходимого на акр (обычно в пинтах или фунтах):

Полевой КВОС = КВОС х % действующего вещества х норма внесения

С помощью полевого КВОС можно сравнивать различные методы и программы борьбы с вредителями. Чтобы сравнить разные программы борьбы с вредителями, определяют полевой КВОС и количество обработок за сезон для каждого пестицида. Эти показатели затем складывают и получают значение общего влияния определенной программы на окружающую среду за сезон.

Размещено на Allbest.ru