Фізико-хімічні перетворення пестицидів у навколишньому середовищі

Пестициди, що розприскуються і розпиляються, кружляють у навколишньому середовищи і переміщуються до його інших елементів: до атмосфери, вод, ґрунту. Залежно від умов довкілля, в яких перебувають пестициди, вони зазнають циклу фізико-хімічних або біохімічних перетворень. Нижче розглянуто можливості цих перетворень і перенесень пестицидів в окремих елементах навколишнього середовища.

Водне середовище

Специфічними рисами водного середовища, які впливають на фізико-хімічні перетворення пестицидів, є такі, як доступність сонячного випромінювання, легкість випаровування, змінна кількість кисню (включно з умовами без кисню), присутність характерних мікроорганізмів, легкість вирівнювання концентрацій розчинених речовин, а також легкість утворення сумішей. Фізико-хімічні перетворення, що їх зазнають пестициди у водному середовищі, можна поділити на чотири категорії:

• 1. Процеси, що обтяжують водний резервуар забрудненнями, – перед усім варто назвати так зване принесення забруднень разом із комунальними стоками, опадами і стоками з поверхні.
• 2. Процеси спеціалізації:
  • а) кислотно-лужна рівновага – величина pH резервуара та її зміни свідчать про те, чи будуть забруднення, що є органічними кислотами і лугами, виступати в іонній формі чи також у недисоційованій формі, що в свою чергу пов'язано з можливістю усування пестицидів. Присутність недисоційованої форми полегшує усування ксенобіотику шляхом випаровування;
  • б) сорбція – суспензії, присутні в резервуарі, адсорбують органічні сполуки гідрофобного характеру набагато легше, ніж сполуки гідрофільного характеру.
• 3. Процеси транспортування, з-поміж яких враховуємо три основні рівноваги:
  • а) розчинення – осадження;
  • б) випаровування – конденсація;
  • в) седиментація суспензій.

Вони свідчать про "доступність" певного пестициду для процесів перетворень.

• 4. Процеси трансформації (зокрема перетворення), з-поміж яких виділяємо такі, як:
  • а) біодеградація, тобто цикли біохімічних перетворень, унаслідок яких утворюються метаболіти з іншою токсичністю;
  • б) фотоліз, тобто хімічні реакції, що відбуваються під впливом абсорбції сонячного світла;
  • в) гідроліз – у реакції з водою утворюються прості органічні продукти;
  • г) окислювально-відновні реакції, тобто цикли перетворень, які пов'язані з припливом і відтоком електронів і які дуже часто відбуваються при участі мікроорганізмів та іонів металів;

ґ) біоакумуляція, тобто поглинання пестицидів організмами пасивними способом, наприклад через рибні зябри.

Поведінку пестицидів у водному середовищі проілюструємо на прикладі особливо стійких хлорорганічних інсектицидів. Для цього класу гідрофобних хлорорганічних сполук процеси змішування і перенесення зумовлюються такими рівновагами:

• 1) обмін " вода овітря";
• 2) обмін "осадок вода".

Примітка 25. Хлорорганічні сполуки з'являються в атмосфері як гази або аерозолі. При величині часточок діаметру 0,08÷2 мм аерозольна фракція є дуже стійкою. Час її життя сягає навіть кількох тижнів, що полегшує перенесення інсектицидів на дуже далекі відстані. Мокрі і сухі опади спричиняють перенесення пестицидів до вод, звідки частина з них повторно улітає в повітря.

Примітка 26. Хлорорганічні сполуки, зокрема перенесені опадами до вод, адсорбуються на часточках суспензій і потім разом з ними седиментують. На інтенсивність процесів седиментації впиває зокрема вміст органічного вуглецю і жиру в суспензії. Крім адсорбції на часточках суспензій, у випадку розгляданого класу пестицидів варто враховувати можливість адсорбції на біологічних мембранах і подальшої дифузії досередини таких мембран і далі – до цитоплазми клітин. Швидкість цих дифузійних процесів зумовлюється різницею концентрацій, що пов'язана із швидкістю усування пестицидів через кров.

Ущільнення пестицидів у мулі (табл. 5.9), а також у флорі і фауні резервуара знижує рівень забруднення води. Проте специфічні депозити, якими є мул і біоадсорбенти, внаслідок змін умов у водному середовищі (склад води, зміна розчинності) можуть бути звільнені, що є рівнозначним із процесом десорбції забруднень.

Таблиця 5.9

Середні концентрації деяких пестицидів у мулі і річних водах за Дж. Намешніком [21]

Варто підкреслити, що поведінка хлорорганічних інсектицидів визначається фізичними процесами, що в свою чергу зумовлене їхньою винятковою хімічною стійкістю.

Пестициди також потрапляють до підземних вод. З огляду на умови цього перенесення, воно може бути ефективним тільки у випадку найстійкіших сполук, що характеризуються періодом напіврозпаду в процесі гідролізу понад 6 місяців, а також періодом напіврозпаду в ґрунті понад 3 тижні. Крім того, добра розчинність у воді (вище ніж 30 мг/дм3), можливість творення від'ємних іонів, які здатні до міграції з ґрунтовими водами, полегшує переміщення пестицидів в середовищі ґрунтових і підземних вод. Вищенаведені риси характеризують, приміром, пестициди з групи хлорорганічних сполук (γ-ХЦГ, ДДТ), а також триазинові гербіциди (симазин, атразин).