СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ПРОДУКТАМИ РАСПАДА СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ

Из всех проблем, вставших перед человечеством, наиболее актуальными оказались экологические. От того, справится ли человечество с ними или нет, зависит ответ на вечный вопрос «быть или не быть» современной цивилизации. Одним из таких вызовов современности является загрязнение нижних слоев атмосферы газообразными продуктами. Многочисленными исследованиями показано, что к основным источникам загрязняющих веществ относятся выбросы промышленных производств и автотранспорта, доля которого непрестанно увеличивается. Особенно критическая ситуация по этому показателю возникла в городской среде. Среди приоритетных газообразных загрязнителей выделяют оксид углерода, диоксид серы, оксид и диоксид азота, метан, этилен, ацетилен, альдегиды и другие [1, с. 194-196]. Более 80 % загрязняющих веществ обусловлены работой автотранспорта. Исследования выбросов промышленных производств Орловской области показали, что значительное место среди загрязняющих веществ занимают такие вещества как серная кислота, оксид железа, хлористый водород, толуол, ацетон.

В сельской местности, по данным [2, с. 56-58], концентрация приоритетных загрязнителей значительно меньше. Сопоставимые значения отмечаются только для аммиака: в воздухе сельской местности его средняя концентрация по России составляет 1,4 мг/м³, в городской среде - 70 мг/м³. Необходимо отметить, что в списке приоритетных загрязнителей для воздуха сельской местности отсутствуют такие соединения как пестициды. Очевидно, что это обусловлено резким снижением объема применяемых средств химизации, снижением площадей земель, используемых в сельскохозяйственном производстве. В то же время, эта проблема сохранилась и не только для воздуха сельской местности, но и в целом для атмосферы, т.к. она не имеет территориальных границ.

В ХХ1 веке остро встала проблема экологически безвредной утилизации накопившихся токсичных соединений, в том числе стойких к разложению хлорорганических пестицидов (ХОП), вышедших из употребления. Эта глобальная проблема, вероятно, может решиться только совместными усилиями высокоразвитых государств.

Еще в конце прошлого века появились работы, свидетельствующие о том, что ХОП представляют опасность не только в силу токсичности и способности накапливаться и долго сохраняться в живых организмах, но и способности разлагаться с образованием таких ядовитых газов, как хлористый водород и фосген. Исследования газообразной составляющей в продуктах распада пестицидов, применяемых в настоящее время, не проводятся.

В связи с этим, цель настоящих исследований состояла в определении газообразной составляющей в продуктах распада пестицидов, как вышедших из употребления и хранящихся в приспособленных складах, так и выделяющихся при разложении современных пестицидов в почве. В качестве объектов исследования явились вышедшие из употребления ХОП (в основном ГХЦГ) и широко используемые в настоящее время гербициды: лонтрел – хлорпроизводное пиридинов, трицепс – производное сульфонилмочевины, бицепс – производное карбаматов. Определение закономерностей выделения газообразных продуктов распада ХОП проводилось около складов. Учитывались особенности микроклиматических условий, высота от поверхности земли, расстояние от склада, масса хранящихся пестицидов. Газообразные продукты распада современных пестицидов определяли при их разложении в моделируемых условиях. Газообразные продукты распада гербицидов представляют спектр различных соединений. На первом этапе нами были выбраны следующие газообразные вещества: хлористый водород (HCL), фосген (COCL₂), сероуглерод (CS₂) и цианистый водород (HCN). Методики постановки опытов, отбора и анализа проб общепринятые.

Результаты исследований.

Проведенные исследования показали, что количество выделяющихся газов из мест хранения остатков ХОП зависит от многих факторов, в т.ч. от сезона года. Начиная с момента установления положительных температур, концентрация газов увеличивается, достигая максимума в летний период. Характер временной и пространственной динамики у хлористого водорода и фосгена различен. Интенсивность выделения HCL в значительной степени зависит от температуры окружающего воздуха. Особенно наглядно это подтверждается при сравнительном анализе данных, полученных в 2010 и 2011 годах. Как известно, весенне-летний период 2010 года характеризовался аномально высокими температурами. Суммарное содержание HCL было в 3 раза выше, по сравнению с идентичным периодом 2011 года. Максимальная концентрация HCL, как правило, фиксируется на расстоянии 4 м от склада на высоте 1,0-1,5 м.

Динамика COCL₂ имеет другие признаки. В идентичные временные периоды, но при разных температурных условиях отличия в его концентрациях незначительны. В отличие от HCL максимальная концентрация зафиксирована вблизи склада в приземном слое атмосферного воздуха на высоте 0,10 - 0,20 м. Изменение температурного и ветрового режима способно изменить характер вертикального распределения как хлористого водорода, так и фосгена. К особенности динамики фосгена относится так же выделение его в воздух даже глубокой осенью при пониженной температуре воздуха. В зимний период выделение хлорсодержащих газов продолжается. Об этом свидетельствует содержание ионов хлора в снеговой воде, в то время как в образцах снега с контрольных участков ионы хлора в снеговой воде не определяются.

Для современных пестицидов, после внесения их в почву, определены следующие газообразные продукты распада. При разложении трицепса обнаруживается только сероуглерод, при разложении бицепса – сероуглерод и цианистый водород, при разложении лонтрела – сероуглерод, и в последний срок экспозиции – цианистый водород. Хлорсодержащие газы не обнаружены ни в одном варианте. Наибольшее количество CS₂ и HCN определяется при разложении бицепса и лонтрела. При этом, в варианте с лонтрелом суммарное количество выделившегося сероуглерода в 2,5 раза больше, чем в варианте с бицепсом. В то же время, в варианте с бицепсом на порядок больше выделяется цианистого водорода.

Таким образом, из газообразных продуктов, принятых нами в качестве тест-объектов, определяется преимущественно сероуглерод и в меньшей степени цианистый водород. Сравнительный анализ данных, полученных в опыте и контроле, позволяет предположить, что определяемый в воздухе сероуглерод и цианистый водород являются, в основном, продуктами разложения почвенного органического вещества. Возможно, что бицепс и лонтрелл, оказывают стимулирующее воздействие на деградационную активность различных видов почвенных микроорганизмов. К газообразным продуктам деятельности которых среди прочих соединений, относятся сероуглерод и цианистый водород.

Заключение. Проведенные исследования показали, что приоритетными загрязнителями атмосферы необходимо считать хлорсодержащие продукты распада вышедших из употреблении ХОП и до сих пор находящихся на хранении в хозяйствах. Разложение в почве современных пестицидов так же может способствовать увеличению поступления в атмосферу токсичных газообразных соединений. Исследования в этом направлении продолжаются.

Литература:

1. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Промышленно-транспортная экология // Под ред. В.Н. Луканина. – М.: Высшая школола, 2003 г. – 273 с. 194-196

2. Мельников Н.Н. Пестициды. Химия, технология и применение // Н.Н. мельников. – М.: Химия, 1987. – 712 с.