Что нужно знать при работе с пестицидами

Безопасное обращение с пестицидами при проведении обработок полей.

Вредны ли пестициды для человека?

Пестициды способны нанести вред здоровью человека, но степень этого вреда зависит от многих факторов:

• типа пестицида: инсектициды, например, для человека обычно более токсичны, чем гербициды [26];
• токсикокинетики конкретного вещества — механизма всасывания, распределения, накопления, выведения из организма [19];
• пути проникновения в организм: через кожу, при вдыхании, при проглатывании [19], [26];
• дозы вредного вещества: самому высокому риску подвержены люди, которые непосредственно контактируют с пестицидами, — сельскохозяйственные работники и фермеры [19];
• частоты и продолжительности воздействия[19];
• особенностей организма: генетических, возрастных, половых, метаболических, да и просто от состояния здоровья [19];
• образа жизни, питания: пестициды сильнее влияют на здоровье людей, испытывающих дефицит белка и находящихся в состоянии обезвоживания.

Согласно данным ВОЗ, ежегодно в мире происходит от 500 тыс. до 1 млн отравлений пестицидами. До 20 тыс. человек в результате интоксикации погибает. Около 50% отравлений и 75% смертей приходится на людей, которые непосредственно контактируют с пестицидами, — в основном работников сельского хозяйства.

В апреле 2021 года международная ассоциация Pesticide Action Network (PAN) опубликовала отчет, в котором были представлены данные по 106 странам. В нём содержался список из 370 активных компонентов пестицидов и их комбинаций, использование которых в этих странах было запрещено [28].

В первую очередь под запрет попали стойкие органические загрязнители (вещества, которые могут длительно сохраняться в окружающей среде) и генотоксичные препараты (вызывающие мутации, которые могут стать причиной пороков развития или онкологических заболеваний).

В таблице 4 представлены группы пестицидов, которые оказывают наиболее значительное влияние на здоровье человека, и их основные токсические эффекты.

Классификация пестицидов в зависимости от их химической природы

В зависимости от химического строения пестициды делят на две большие группы — органические и неорганические.

Неорганические пестициды известны человечеству с древнейших времен и отличаются относительно простой структурой молекул. Обычно эти вещества представляют собой кристаллы, неплохо растворимые в воде. Типичные неорганические пестициды — сера и известь.

Органические пестициды устроены сложнее. Основу их молекул составляет (как и у любой органики) углеродный скелет, зачастую «приправленный» атомами кислорода, фосфора, серы. Подавляющая часть современных пестицидов — органические [15]. В свою очередь, они делятся на две подгруппы — естественного происхождения и синтетические.

Пестициды естественного происхождения чаще всего получают из растений. Как пример можно привести пестицид широкого спектра действия ротенон — изофлавоноид, который содержится в разных органах хикамы и некоторых других растений, преимущественно семейства Бобовые.

Синтетические пестициды производят искусственно. Их структурное разнообразие очень велико, поэтому рассмотрим лишь основные группы.

• К хлорорганическим соединениям (ХОС) относится более 40% используемых в мире пестицидов. Из-за низкой цены и довольно высокой эффективности их особенно широко применяют в развивающихся странах. Ранее этот класс соединений успешно использовали в борьбе с малярией, тифом и лихорадкой денге. Сейчас многие хлорорганические пестициды запрещены в большинстве развитых стран. Хлорированные углеводороды отличаются стойкостью в окружающей среде, высокими токсичностью и биоаккумуляцией — способностью накапливаться в тканях организма, в частности жировой.
  Представители: ДДТ, дикофол, изобензен, альдрин, дильдрин, линдан, хлордан, гептахлор, токсафен, хлорпропилат[17–19].
• Фосфорорганические пестициды (ФОС) — это сложные эфиры фосфорной кислоты. Они инактивируют фермент ацетилхолинэстеразу, необходимый для работы нервной системы насекомых и других животных, включая людей. Препарат глифосат из этой группы пестицидов уничтожает не животных, а растения, блокируя их шикиматный путь, обеспечивающий синтез множества жизненно важных метаболитов. Во внешней среде фосфорорганические соединения быстро гидролизуются, однако их небольшие количества находят в продуктах питания и воде.
  Представители: димефокс, мипафокс, метилпаратион, фенхлорфос, фенитротион, форат, фентион, фосфамидон, малатион («Карбофос», «Фуфанон», «Искра-М» и др.), диметоат(«Би-58» и др.),пиримифос-метил («Актеллик» и др.) глифосат («Раундап» и др.)[17], [19].
• Карбаматы — эфиры карбаминовой кислоты (NH₂COOH). Как и фосфорорганические соединения, они ингибируют ацетилхолинэстеразу, но делают это обратимо. Иными путями карбаматы могут подавлять развитие растений, грибов и оомицетов. Карбаматы могут сохраняться в окружающей среде несколько недель или месяцев, а их токсичность для человека и растений существенно варьирует.
  Представители: бендиокарб, карбосульфан, карбофуран, метомил, пропоксур, пропамокарб («Превикур» и др.), десмедифам, фенмедифам, просульфокарб[17], [19], [20].
• Пиретроиды — синтетические аналоги природных пиретринов, выпускаемые более чем под сотней разных коммерческих наименований. Их инсектицидные свойства обусловлены кетоалкогольными эфирами хризантемовой и пиретроидной кислот. Пиретроиды нарушают работу натриевых каналов, в результате чего у насекомого быстро наступает паралич, и оно погибает . Эти вещества не распространяются внутри растения (не обладают системным действием), относительно быстро разрушаются и проявляют низкую токсичность в отношении человека и других млекопитающих.
  Представители: аллетрин, тетраметрин, фуретрин, фенвалерат, дельтаметрин («Децис», «Фас» и др.), циперметрин («Инта-вир», «Искра Двойной эффект» и др.),альфаметрин[17], [19].
• Неоникотиноиды — структурно подобные никотину нейроактивные соединения. Они «перевозбуждают» никотиновые ацетилхолиновые рецепторы, вызывая паралич и гибель насекомых. Эти инсектициды сейчас очень популярны: действуют быстро, системно, высокоселективно и для млекопитающих почти не опасны. Однако они очень токсичны для пчел и долго сохраняются в окружающей среде, что может снижать общую численность насекомых и, вероятно, энтомофагов. Риски неблагоприятных экологических эффектов побудили Европейский союз и некоторые другие страны ограничить применение неоникотиноидов и даже полностью отказаться от использования трех самых популярных из них за пределами теплиц. Подробный рассказ о контроле за пестицидами (в том числе и неоникотиноидами) читайте в следующей статье спецпроекта.
  Представители: клотианидин, тиаметоксам («Актара» и др.), ацетамиприд («Моспилан» и др.), имидаклоприд («Конфидор», «Искра Золотая» и др.),тиаклоприд («Калипсо»).
• Фениламиды — эффективные системные фунгициды, особенно активные в отношении оомицетов — возбудителей милдью винограда, фитофтороза пасленовых, пероноспороза тыквенных и других культур. Механизм их действия связывают с влиянием на митоз клеток патогенов путем ингибирования синтеза РНК. При добавлении этих веществ в почву усиливается рост растений, повышается урожайность, так как фениламиды поддерживают почвенный гомеостаз и включаются в пищевые цепочки [17].
  Представители: металаксил и его R-изомер мефеноксам («Ридомил Голд» и др.), беналаксил, фуралаксил, офурас, ципрофурам, оксадиксил («Сандофан», «Оксихом», «Авиксил» и др.) [22].
• Производные феноксиуксусной кислоты (арилоксиалканкарбоновые кислоты) широко используют в сельском хозяйстве, в первую очередь для борьбы с сорняками. Они проникают в меристему (ткань, состоящую из активно делящихся клеток) и нарушают рост растения. Практически все соединения из этой группы хорошо разлагаются микроорганизмами.
  Представители: 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота («Диамисоль», «Чисталан» и др.), 2,4,5-трихлорфеноксиуксусная кислота, дихлорпроп, мекопроп.
• Триазины в основном применяют для борьбы с сорняками, но могут использовать и как средства для стерилизации насекомых. Они разрушают хлоропласты и подавляют фотолиз воды — ее расщепление в ходе фотосинтеза. В итоге нарушается образование АТФ и дыхание растений. В почве триазины сохраняются в течение 2–14 мес.
  Представители: десметрин, атразин, пропазин, метамитрон («Пилот» и др.), метрибузин («Лазурит», «Зенкор» и др.)[17], [23].
• Производные бензойной кислоты тоже служат для борьбы с сорняками. Проникая в корневую систему, они нарушают развитие растения: усиливают синтез РНК, липидов и белка, повышают растяжимость клеточных оболочек и ускоряют рост клеток в длину. Информации относительно их разрушения почвенными микроорганизмами не так уж много. Известно, что некоторые из них долго сохраняются в кислых почвах.
  Представители: дикамба («Деймос», «Линтур» и др.), дихлобенил, хлорамбен, бромоксинил, иоксинил («Тотрил» и др.), напталам[17].

Классификация пестицидов в зависимости от цели применения

Вредители бывают разными. Действие пестицидов может быть направлено против вирусов, бактерий, грибков, простейших, сорных растений, членистоногих, моллюсков, грызунов и других млекопитающих. Некоторые препараты приводят к гибели «нежелательных гостей», в то время как другие их отпугивают, нарушают размножение, рост, развитие. В зависимости от этих особенностей выделяют несколько разных групп пестицидов (табл. 1).

Полный список пестицидов, которые применяются в России, содержит «Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации», опубликованный Министерством сельского хозяйства РФ.

Пестицид ддт: лучший друг человека или тайный враг?

В 1874 году австрийский химик Отмар Цайдлер синтезировал вещество под названием 4,4′-дихлордифенилтрихлорэтан, сокращенно — ДДТ (рис. 3). Более полувека этот пестицид оставался без дела, и о его существовании за пределами научных кругов мало кто знал [10].

Популяризатором ДДТ стал швейцарский химик Пауль Герман Мюллер (рис. 4). Начав свою карьеру с изучения красителей и дубильных веществ, в 1935 году он решил найти «идеальный инсектицид», который мог бы эффективно уничтожать насекомых-вредителей без причинения вреда растениям, человеку и другим млекопитающим.

Кроме того, химик ожидал от этого вещества медленного разрушения и продолжительно действия, и конечно, экономической целесообразности его применения. Мюллер распылил небольшое количество ДДТ в контейнере, где находились насекомые, и те погибли. Затем он очистил контейнер и посадил в него других насекомых — не выжили и они [10], [11].

Во время Второй мировой войны ДДТ хорошо зарекомендовал себя в борьбе со вшами, которые переносили сыпной тиф. Позже пестицид широко применяли для уничтожения малярийных комаров и других насекомых — переносчиков инфекций. Правительство Швейцарии и Департамент сельского хозяйства США успешно использовали дихлордифенилтрихлорэтан для борьбы с колорадским жуком [10], [11].

Поначалу изобретение Цайдлера восприняли с воодушевлением (рис. 5, 6). ДДТ зарекомендовал себя как эффективное и в то же время, как тогда казалось, безопасное средство для борьбы с вредными насекомыми. Во многом благодаря этому пестициду наконец удалось взять под контроль свирепствовавшую в СССР и других регионах мира малярию. В 1944 году Уинстон Черчилль сказал:

В 1948 году Мюллер был удостоен Нобелевской премии по физиологии или медицине «За открытие высокой эффективности ДДТ как контактного яда»[11].

В промышленных масштабах ДДТ начали производить с 1943 года. Для борьбы с насекомыми — переносчиками болезней требовались лишь небольшие количества химиката. Куда более масштабным его применение стало после 1945 года, когда ДДТ начали использовать для уничтожения вредителей в сельском хозяйстве и лесоводстве.

Уже в начале 1960-х во всем мире ежегодно производилось 400 тыс. тонн дихлордифенилтрихлорэтана, из которых 70–80% предназначалось для сельского хозяйства [12]. Тогда же появились и первые заявления о том, что «превосходный порошок» не так уж превосходен и безопасен.

В 1962 году вышла книга морского биолога Рэйчел Карсон «Безмолвная весна» (рис. 7). В ней автор утверждала, что ДДТ и его метаболиты негативно влияют на окружающую среду, особенно на птиц. В частности, под воздействием ДДТ истончается скорлупа птичьих яиц, что приводит к гибели эмбрионов.

В книге также поднимались вопросы влияния ДДТ на здоровье человека и обсуждалась вероятность того, что при неумеренном использовании пестицидов вредители могут выработать резистентность к ним. «Безмолвная весна» вызвала широкий общественный резонанс, но ДДТ продолжали активно применять еще десятилетие [11], [13].

Оказалось, что дихлордифенилтрихлорэтан накапливается в почве и водоемах, и опасен он не только для птиц, но и для рыб, земноводных, морских микроорганизмов. Он задерживается в жировой и других тканях организма, проникает в грудное молоко. Есть данные и о вреде ДДТ для человека.

Некоторые исследования связывают воздействие химиката с повышенным риском развития миеломы, рака печени и поджелудочной железы. Однако эту взаимосвязь нельзя считать абсолютно доказанной, поэтому ДДТ классифицируют как вероятный канцероген.

В 1970 году Швеция стала первой страной, которая запретила ДДТ по экологическим соображениям. Вскоре ее примеру последовали другие развитые страны, в том числе СССР. Однако мир не отказался от применения ДДТ полностью. Так, в 1990 году общие объемы его производства составили около 13 млн тонн [11].

Главными причинами запрета ДДТ как сельскохозяйственного пестицида стали токсические эффекты в отношении животных (в первую очередь рыб и птиц), его накопление в окружающей среде и потенциальные риски для людей, а также быстрое формирование устойчивости к пестициду у ряда вредителей.

В 2004 году вступила в силу Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях (СОЗ). Это международное соглашение разрешает использовать ДДТ исключительно как средство для борьбы с комарами, переносящими возбудителя малярии. В 2006 году эксперты ВОЗ заявили, что допускают применение дихлордифенилтрихлорэтана в помещениях в африканских странах, где малярия считается серьезной проблемой здравоохранения.

Прародители пестицидов из древнего мира и средних веков

Война людей с сельскохозяйстенными и прочими вредителями имеет долгую историю. Первые упоминания о применении инсектоакарицидов датируются 1 500 годом до н.э.: шумеры использовали соединения серы для борьбы с насекомыми и клещами (рис. 2) [5].

Древние египтяне для защиты зерна в хранилищах смешивали его с пылью и золой: такая обработка вызывала обезвоживание и гибель некоторых насекомых-вредителей. Древнеегипетские жрецы широко применяли кадильницы, в которых вещества, способные убивать и отпугивать насекомых, подвергались пиролизу (термическому разложению) или испарялись. В зернохранилищах для отпугивания мышей и крыс нагревали навоз газелей [6].

В Китае для защиты цитрусовых «натравливали» хищных муравьёв на вредоносных гусениц и жучков. В «Илиаде» Гомера встречается упоминание о борьбе с саранчой с помощью огня [7]. Демокрит почти 2 500 лет назад советовал обрабатывать растения настоем маслин, так как это помогало защитить их от насекомых и предотвратить гниение.

В Древнем Риме тщательно продумывали расположение и обустройство зернохранилищ. Они должны были хорошо продуваться ветром либо, наоборот, находиться под землей, без доступа воздуха. Изнутри пустые амбары тщательно покрывали пастой из осадка нефильтрованного оливкового масла (amurca), извести и измельченной листвы некоторых растений [6].

Авиценна предлагал использовать для борьбы с насекомыми шишки кипариса, листья олеандра, мирт и полынь [6].

В Средние века с вредителями по-прежнему боролись веществами растительного происхождения и некоторыми простыми неорганическими соединениями. Параллельно из уст в уста передавались всевозможные заговоры, молитвы и магические ритуалы.

Постепенно научное мировоззрение брало верх над мистическим. Примерно с середины XIX столетия начался расцвет производства химических препаратов для защиты растений. С 1867 года начали использовать соединения мышьяка, с 1880 года в США — полисульфиды кальция, с 1890 года в Германии — эмульсию каменноугольных масел.

С изобретением ДДТ в борьбу с вредителями вступила «тяжелая артиллерия». Но на самом деле эпоха химических пестицидов началась намного раньше. Некоторые соединения первого поколения, предложенные в XIX столетии, оказались настолько удачными, что их применяют до сих пор.

Так, в 1887 году во французском регионе Бордо П.-М. А. Мийярде и У. Гейон предложили использовать смесь из раствора медного купороса и известкового молока. Полученное соединение назвали бородской жидкостью и до сих пор используют в растениеводстве для борьбы с грибками [9].

Применение для разных культур

Для различных видов культур существуют определенные правила обработки и нормы расхода. Способов применения всего два:

Поливают до глубокого увлажнения грунта, а опрыскивают — до полного смачивания листьев и побегов.

Обработка по видам:

1. Актара применяется для защиты томатов от тли, колорадского жука и белокрылки. Необходимо:
   1. 4 г вещества на 10 л воды для полива;
   2. 1,2 г на 10 л воды для опрыскивания.
2. Огурцы препарат защищает от тли, табачного трипса и белокрылки.
   1. Поливать необходимо раствором 4 г препарата на 10 л;
   2. Опрыскивать 2-4г на 10 л воды.
3. Перец и баклажаны Актара поможет сохранить от нашествия тли и поражения табачным трипсом.
   1. Применяют для полива под корень раствор из 4-8 г на 10 л воды,
   2. Для опрыскивания берется 2-4 г на 10 л.
4. Луковая муха и трипс часто атакуют лук. Против них отлично действует опрыскивание раствором жидкой Актары, в пропорции 2-4г на 10 л воды.
5. Средство поможет избавиться от слизняков, гусениц и блошек на капусте. Разводят 3 г препарата в 10 л воды и заливают под корень.
6. Картофель можно обрабатывать с помощью рабочего раствора на основе маточного или приготовив отдельно. Понадобится 1,2г средства на 10 л воды. Опрыскивание необходимо проводить 1 раз во время вегетации, через 14 дней после обработки колорадский жук должен исчезнуть.
7. Обрабатывают им и плодовые растения. Медяница и плодожорка исчезнет после опрыскивания раствором из 3 г Актары на 10 л воды. При использовании средства для обработки груши, необходимо будет 4 г препарата.
8. От тли обрабатывают смородину дважды за сезон:
   1. Первый раз проводят до начала цветения;
   2. Второй — после сбора урожая.
   3. Рабочую жидкость готовят в пропорции 2 г вещества на 10 л воды, или можно использовать на то же количество воды 250 мл маточного раствора.
9. Виноград опрыскивают от цикад и других вредителей. Готовят раствор из 3 г Актары в 10 л воды.
10. Декоративные цветочные культуры (розы, лилии, орхидеи) обрабатывают при появлении тли, белокрылки и щитовки:
    1. На 10 л воды необходимо 8 г препарата. Расходоваться он будет из расчета 1 л на 10 кв. м.
    2. Если бороться необходимо с трипсой на розах, следует смешивать 16г средства с 10 л воды, после чего опрыскивать.
11. Цветочные культуры в горшках поливают инсектицидом:
    1. Если появляются почвенные мушки или грибные комарики, раствор готовят из 1 г препарата на 10 л воды.
    2. Если атакует тля, трипса или белокрылка, то готовят рабочий раствор из 8 г препарата на 10 л воды. Расход будет 10л на 10 кв м. Этой жидкости должно хватить на 250 горшков.

Состав и действие

Препарат Актары представляет собой действующее вещество тиаметоксам с балластом. Тиаметоксам относится к группе неоникотиноидов – синтетических производных природного никотина. Неоникотиноиды основа многих современных системных инсектицидов (Искра Золотая, Конфидор и др.), но тиаметоксам используется только в Актаре и ее аналогах: он действует быстрее, сильнее и точнее, но и опаснее своих химических собратьев. Которые тоже не сахар. Людям, имеющим опыт обращения со взрывчаткой, много скажет такая аналогия: если прочие неоникотиноиды соотнести с аммотолом, то тиаметоксам это уже гексоген.

На насекомых тиаметоксам действует как нервно-паралитический яд: пораженные особи перестают питаться в течение 15-60 мин и за промежуток времени от 2-3 часов до суток погибают. Отравляющее действие Актары весьма специфично: тиометоксам блокирует никотин-ацетилхолиновые рецепторы пост-синапсов нервной системы насекомых.

Благодаря такой «ювелирной» работе применение Актары не вызывает перекрестной резистивности с другими инсектицидами: карбоматами, пиретроидами, фосфорорганическими соединениями (ФОС), а также с другими неоникотиноидами. Однако даром ничего не дается:

Примечание: Актара может вызывать резистентность (устойчивость) вредителей к самой себе, см. далее. Поэтому ее применение следует чередовать с другими инсектицидами сходной направленности, преим. из группы карбоматов (Пегас, Актеллик и др.), т.к. они обладают выраженным акарицидным (против клещей) действием.

Актара проникает в организм вредителей преимущественно через пищеварительный тракт. Контактным способом поражаются объекты воздействия, обладающие тонкими проницаемыми покровами, напр. тли. Как следствие, Актара неэффективна против не питающихся и обладающих плотными покровами фаз жизненного цикла вредителей: не действует на яйца, не питающихся взрослых особей (имаго), куколок и покоящихся личинок-пупариев.

Отличительная особенность Актары – инсектицид распространяется в растениях трансламинарным способом, т.е. по проводящим тканям. Попросту, Актара пропитывает сочные зеленые части растения, но очень мало просачивается в плоды. Этим и объясняется независимость действия Актары от погоды.

Небольшой травянистый куст пропитывается Актарой за 2-3 часа, а листва взрослого плодового дерева до верхушки за 2-3 суток. Пропитанное растение становится смертельно ядовитым для всех сосущих, грызущих и минирующих вредителей, но и для пчел: в нектаре и пыльце Актара не накапливается; пчелы листья не грызут, но не совсем впитавшийся в растения яд может попасть в их организм контактным спообом.

Вследствие особенностей распространения применение Актары более эффективно поливом рабочим раствором (см. далее) под корень. При этом Актара в тканях растений сохраняется до 60 суток, но начало ее действия откладывается. Поэтому опрыскивания Актарой проводят при массовом нападении вредителей: эффект получается слабее и держится 2-4 недели, но действие начинается мгновенно.

https://www.youtube.com/watch?v=q2wszQtOhZ0

Симптомы отравления вредителей Актарой также специфичны: сосущие сами сразу же вытаскивают стилеты. Затем все пораженные распрямляют усики и замирают. Самопроизвольное извлечение колющих органов сосунами – очень ценный для растений эффект действия Актары на вредителей.