Изучение миграции гербицидов

Изучение миграции гербицидов в лабораторных условиях
Для исследования миграции гербицидов в лабораторных условиях в ненарушенных почвах используют почвенные керны, которые отбирают с помощью специального оборудования и переносят в колонки высотой до 1 м. Для изучения миграции в насыпных почвах колонки равномерно набивают просеянной почвой до желаемой высоты [Спиридонов и др., 2004]. Затем на колонку наносят навеску почвы, загрязненную гербицидом в дозах, рекомендованных к применению. Поверхность обработанной гербицидом почвы в колонке выравнивают и слегка уплотняют. Выщелачивание гербицида начинают не ранее, чем через 6-8 ч после установления сорбционного равновесия. Далее проводят элюирование гербицида с колонки. В ряде случае проводят предварительное насыщение колонки элюирующим раствором (вода или слабые растворы СаСЬ или CaSC^), а гербицид наносят на колонку в виде раствора.
Данные по подвижности гербицида в почвенных колонках представляют в виде кривых вымывания - зависимости изменения относительной концентрации гербицида в элюате от объема пропущенного через колонку элюата, выраженного в относительных поровых объемах колонки (рис. 5).

Рисунок 5. Пример кривой вымывания гербицида с колонки в режиме фильтрации. С - концентрация гербицида в элюате, С0 - начальная концентрация гербицида во вносимом растворе, V - объем элюата, V0 - общий поровый объем колонки.
На основании колоночных экспериментов можно определять коэффициент распределения гербицида Kd [Сметник и др., 2005]:

где Vp - объем воды, требуемый для вымывания 50% гербицида, Vv - капиллярная влагоемкость почвы, W- вес почвы в колонке.
Спиридонов с соавт. [2004] рекомендует использовать также следующие характеристики подвижности гербицидов: показатель максимальной глубины проникновения; индекс глубины локализации вещества.
Колоночные опыты отличаются высокой информативностью и хорошей воспроизводимостью результатов. На основании таких экспериментов можно проводить сравнительный анализ поведения различных гербицидов при выщелачивании. Однако в лабораторных условиях невозможно создать природные условия во всей их совокупности. Например, в них исключен фактор горизонтальной (латеральной) миграции, что может привести к переоценке глубины проникновения гербицида. Поэтому в ряде случаев проводят также исследование миграции гербицидов в полевых условиях.
Альтернативным способом изучения выщелачивания гербицидов в лабораторных условиях является метод тонкослойной хроматографии, обычно используемой для разделения смеси веществ [Тинсли, 1982]. В этом случае на стеклянную пластину наносят слой почвенной пасты

толщиной 500-750 мкм. После высушивания на край пластины наносят радиоактивный гербицид и погружают ее этим краем в воду. Вода под действием капиллярных сил поднимается через слой почвы по пластине. После того, как фронт воды переместился на определенное расстояние, пластину высушивают и авторадиографическим методом измеряют содержание гербицида в различных частях пластины. Способность к выщелачиванию в этом случае можно выразить через обычное представление результатов тонкослойной хроматографии - фактор удерживания Rf (от англ, retardation factor). Эта величина может изменяться в пределах от 0 до 1 представляет собой отношение расстояния, на которое переместился гербицид от места нанесения, к расстоянию, которое прошел фронт растворителя. Легко выщелачиваемые гербициды имеют высокие значения Rf и перемещаются по тонкослойной пластинке вблизи фронта растворителя, тогда как гербициды с низкой миграционной способностью остаются вблизи места их нанесения. На основании получаемых значений удобно проводить сравнительный анализ подвижности различных гербицидов в различных почвах (табл. 14).
Таблица 14
Значения Л/для пылеватого тяжелого суглинка для некоторых гербицидов, найденные методом тонкослойной хроматографии [Тинсли, 1982]

Гербицид 2,4-Д	К 0,69
Бромацил	0,69
Атразин	0,47
Прометрин	0,25
Паракват	0,00

На основании факторов удерживания, определенных методом тонкослойной хроматографии с использованием меченых препаратов, в 1968 г. [Helling, Turner, 1968] была предложена классификация пестицидов по их подвижности (табл. 15).
Таблица 15
Классификация пестицидов по подвижности [Helling, Turner, 1968]

Класс подвижности	Диапазон Rf	Степень подвижности
1	0,00-0,09	Неподвижные
2	0,10-0,34	Малоподвижные
3	0,35-0,64	Среднеподвижные
4	0,65-0,89	Подвижные
5	0,90-1,00	Высокоподвижные

Предложенная классификация (табл. 15) до сих пор широко используется и рекомендована Американским агентством по охране окружающей среды (ЕРА) при оценке опасности загрязнения пестицидами.
Изучение миграции гербицидов в полевых условиях
Изучение в полевых условиях можно проводить путем определения концентрации гербицида в почве на разной глубине. Извлекаемый из почвы керн делят на части, из которых затем экстрагируют гербицид и проводят его определение. Так как степень выщелачивания веществ тесно связана с количеством атмосферных осадков, наблюдения повторяют через определенные промежутки времени, равные нескольким неделям для подвижных веществ или нескольким годам для малоподвижных ве ществ. В отличие от лабораторных экспериментов, в полевых условиях можно изучать поведение гербицидов в ненарушенных почвах с учетом всех факторов, влияющих на этот процесс. Однако полевые исследования характеризуются и рядом недостатков, к которым можно отнести [Сметник и др., 2005]: высокую вариабельность получаемых данных; трудоемкость; дороговизну; ограниченную применимость получаемых данных (зависимость от конкретных почвенно-климатических условий); сложность учета массового баланса (невозможность использования меченых веществ).

Поэтому часто для изучения миграции гербицидов проводят комплексные лизиметрические наблюдения (лизиметр - прибор, который собирает почвенный сток). В настоящее время считается, что натурные лизиметрические эксперименты с использованием меченых препаратов - наиболее информативный метод исследования миграции гербицидов (и пестицидов в целом) в почве [Сметник и др., 2005]. Данный метод позволяет одновременно определять объем лизиметрических вод, концентрацию гербицида в них и в почвенных слоях, скорость его деградации, содержание в растениях и количественный и качественный состав метаболитов.
На основании проведенных лизиметрических экспериментов с большим количеством пестицидов Сметником [Сметник и др., 2005] была разработана классификация пестицидов по подвижности, использующая в качестве классификационного параметра на глубину проникновения в почву в полевых условиях в течение вегетационного периода (табл. 16).

	Таблица 16
Классификация пестицидов по подвижности [Сметник и др., 2005]
Глубина проникновения за один	Класс подвижности
вегетационный сезон, см
lt;10	Малоподвижные
10-30	Среднеподвижные
gt;30	Подвижные

Факторы, влияющие на миграцию гербицидов в почве
Перемещение гербицидов по профилю почвы тесно связано со свойствами препаратов, свойствами почвы и условиями увлажнения (осадки, поливы).
Обычно считают, что более растворимые в воде вещества должны легче выщелачиваться из почвы. Чем более растворим гербицид, тем выше скорость его перемещения в почве и тем больше вероятность его попадания в поверхностные и грунтовые воды и загрязнение последних. Растворимость гербицидов влияет также и на характер его выноса: соединения, растворимость которых в воде превышает 10 мг/л, выносятся в основном с водной фазой стока, менее растворимые гербициды сорбируются на почвенных частицах и выносятся преимущественно с твердым стоком.
Однако прямая связь между растворимостью в воде и скоростью выщелачивания наблюдается не всегда, и для оценки подвижности гербицидов в почве более подходящим критерием является связывающая способность почвы по отношению к этому гербициду. Показано, что гербициды с меньшими коэффициентами распределения имеют более высокие значения факторов удерживания, а общая связь между этими показателями выражается следующим уравнением:

где рь - плотность твердой фазы почвы (г/см3), в - порозность почвы.
Так как на способность почвы связывать гербицид влияет заряд последнего, то выщелачивание также зависит от этой характеристики. Низкие значения Rf параквата (табл. 14) объясняются положительным зарядом его молекулы. Таким образом, рассматривая способность гербицида выщелачиваться, следует учитывать такие его характеристики как растворимость, коэффициент распределения (константу связывания) и заряд.

В настоящее время существует также ряд классификаций пестицидов по подвижности, основанных на константах их связывания органическим веществом Кос¦ Пример такой классификации приведен в табл. 17.
Таблица 17
Классификация пестицидов по подвижности [McCall et al., 1981] Пределы значений К()С, см3/г Класс подвижности

gt;5000	Ней одвижные
2000-5000	Практически неподвижные
500-2000	Малоподвижные
150-500	Среди еподвижные
30-500	Подвижные
0-50	Очень подвижные

При определении способности гербицида к выщелачиванию необходимо также учитывать свойства почвы. Среди почвенных свойств, влияющих на подвижность гербицидов в почве, ведущими являются содержание органического вещества и гранулометрический состав. Кроме того, на скорость выщелачивания могут также влиять такие факторы как pH и пористость.
В почвах, характеризующихся высоким содержанием гумуса и тяжелым гранулометрическим составом, гербициды менее подвижны, чем в легких малогумусных. В колоночных опытах было установлено, что при имитации 200 мм осадков (примерная норма за вегетационный период) симазин на торфе и глине не перемещался ниже 5 см, в дерново- подзолистой среднесуглинистой почве проникал на глубину до 15 см, а в песке гербицид полностью вымывался ниже 20 см [Лебедева, Шустрова, 1971]. В аналогичном опыте с прометрином гербицид на торфе и глине мигрировал до глубины 7 см, в дерново-подзолистой почве — до 20 см, а в песке - глубже 20 см.
Свойства почвы даже в пределах небольшого участка могут существенно различаться в разных точках [Дмитриев, 1983]. Изучение пространственной неравномерности перемещения гербицидов, показало, что миграция триазинов происходит в разных точках делянки очень неравномерно. Спустя 15 дней после внесения содержание симазина в слое 5- 10 см колебалось от 0,27 до 2,17, при среднем арифметическом индивидуальных образцов 0,87 мг/кг (20 точек). Значительная неравномерность миграции токсиканта наблюдалась также в сроки 30, 60 и 90 дней после внесения препарата. Неравномерность перемещения гербицидов по профилю почвы в разных точках поля может создать угрозу загрязнения грунтовых вод за счет локального проникновения токсиканта в глубокие слои почвы.
Кроме свойств гербицида и почвы, на миграцию гербицида могут оказывать значительное влияние условия увлажнения [Овчинникова,

1987; Лебедева и др., 1990]. Показано, что во влажные годы атразин вымывался из верхнего слоя настолько интенсивно, что в слоях 5-10 и 10- 15 см его концентрация спустя три месяца после внесения была выше, чем в слое 0-5 см [Лебедева, Шустрова, 1971]. Так как в более глубоких слоях почвы гербициды разлагаются значительно медленнее, нежели в верхних горизонтах, что связано с меньшим содержанием гумуса и более низким уровнем микробиологической деятельности, то в случаях миграции гербицидов в глубокие слои возможно нежелательное накопление их остатков в почве.

<< | >>

Источник: Куликова Наталья Александровна, Лебедева Галина Федоровна. Гербициды и экологические аспекты их применения: Учебное пособие.. 2010

Еще по теме Изучение миграции гербицидов:

- Агрохимия и агропочвоведение - Животноводство и промыслы - Защита растений - Земледелие - Овощеводство - Плодоводство - Пчеловодство - Растениеводство - Сад и огород - Селекция и семеноводство с/х культур - Сельскохозяйственные мелиорации -

- Биология - Ветеринария - Взаимоотношения животных - Все животные - Геология - Зоопсихология - Коровы - Кошки - Лечение животных - Лошади - Насекомые - Науки о Земле - Опасные растения и животные - Растительный мир - Редкие животные - Сельское хозяйство - Собаки - Экология -