¿Puede la fumigación con pesticidas mejorar los suelos pobres?
Desde la Segunda Guerra Mundial, los pesticidas químicos han desempeñado un papel enorme a la hora de garantizar la producción agrícola y proteger la salud humana. En la actualidad, la producción anual mundial de pesticidas ha superado los 5 millones de toneladas y sigue creciendo a una tasa anual del 5%. A pesar de ello, los pesticidas químicos todavía están lejos de satisfacer las necesidades objetivas.
El rápido desarrollo de los pesticidas es inseparable de su papel para garantizar el aumento de la producción agrícola. Existen aproximadamente 50.000 especies de hongos en el entorno donde viven los cultivos y el ganado, que pueden provocar 1.500 tipos de enfermedades. Existen aproximadamente 30.000 especies de malezas en el mundo, de las cuales más de 1.800 especies pueden causar pérdidas económicas, además, existen 6.543,8+100.000 especies de insectos que pueden causar diversos peligros; Se estima que sin el uso de pesticidas, el 50% de la producción total de alimentos del mundo sería devorada por enfermedades, insectos y malas hierbas. El uso de pesticidas puede recuperar el 15% de las pérdidas. A nivel mundial, las pérdidas anuales causadas por enfermedades, insectos y malezas se estiman en 80 mil millones de dólares. Según las estadísticas de los departamentos pertinentes de mi país, gracias a la prevención y el control de enfermedades, plagas de insectos y malezas, mi país puede ahorrar entre 150 y 200 mil millones de kilogramos de cereales y entre 500 y 600 millones de toneladas de fibra cada año. los melones, las frutas, el tabaco y el té tienen beneficios económicos más importantes debido al uso de pesticidas. En vista de las razones anteriores, los seres humanos actualmente se ven obligados a utilizar pesticidas, especialmente en algunos países asiáticos, africanos y latinoamericanos donde los niveles de pesticidas son bajos. Para solucionar el problema alimentario, se aumentará considerablemente la cantidad de pesticidas. En algunos países desarrollados, el uso de pesticidas también está aumentando.
Además, los pesticidas también juegan un papel importante en la atención médica. Por ejemplo, en los diez años transcurridos entre 1955 y 1965, el uso de pesticidas sintéticos salvó a 150.000 personas, mucho más de lo que salvaron los antibióticos.
En la actualidad, hay más de 65.438+0.200 pesticidas registrados y patentados comercialmente en el extranjero, de los cuales alrededor de 500 se han comercializado, y el número de variedades de pesticidas alcanza las 60.000.
A medida que la población aumenta, la producción de alimentos también aumentará en consecuencia. La principal forma de aumentar la producción de cereales es, sin duda, aumentar la producción por unidad de superficie. Una medida técnica importante para aumentar los rendimientos es el uso de pesticidas.
No hay duda de los enormes beneficios de los pesticidas, pero su uso a gran escala también ha causado algunas consecuencias adversas. En la década de 1960, la gente se dio cuenta de que los pesticidas organoclorados como el DDT no sólo mataban las plagas, sino que también mataban a los enemigos naturales de las plagas, aves beneficiosas, insectos polinizadores, etc., destruyendo así el equilibrio relativo de las limitaciones mutuas y la interdependencia en el mundo biológico. , provocando la aparición de nuevas plagas . Además, el uso prolongado del mismo tipo de pesticidas hace que las plagas sean resistentes a los pesticidas, lo que también aumenta la dosis y la frecuencia de los medicamentos de prevención y control, lo que aumenta considerablemente los fondos de prevención y control. Según estudios preliminares en el extranjero, existen alrededor de 300 especies de plagas resistentes a los insecticidas, de las cuales más de 100 son plagas agrícolas.
Además de las consecuencias adversas anteriores, existe otro problema más importante, que es la contaminación por pesticidas. Daño directo o indirecto a la salud humana y la biología.
Esta sección presentará la clasificación de los pesticidas, los problemas ambientales causados por los pesticidas y la migración, degradación y residuos de pesticidas en el medio ambiente del suelo.
1. Clasificación de los Pesticidas
Los pesticidas en un sentido amplio se refieren a productos químicos utilizados en la agricultura. Incluye pesticidas, fungicidas, herbicidas y otros productos químicos utilizados en la agricultura. En sentido estricto, se refiere a sustancias químicas que previenen y controlan insectos, patógenos, malezas, ácaros y roedores que dañan las plantas y productos agrícolas y forestales, sustancias químicas que pueden regular el crecimiento de las plantas y auxiliares y sinérgicos que aumentan la efectividad de estas sustancias químicas.
En la actualidad, existen alrededor de 250 tipos de pesticidas comúnmente utilizados en la agricultura, incluidos 100 tipos de pesticidas, 50 tipos de herbicidas, 50 tipos de fungicidas, 20 tipos de nematicidas y 30 tipos de otros compuestos.
La mayoría de los productos químicos utilizados para controlar enfermedades, insectos y malezas se fabrican en fábricas, y algunos se encuentran naturalmente en plantas o se cultivan a partir de microorganismos. Los primeros, como el DDT, 666, el dimetoato y el triclorfón, se conocen comúnmente como pesticidas químicos; los segundos, como las piretrinas y la rotenona, se conocen comúnmente como pesticidas vegetales, además, incluyen la kasugamicina, la jinggangmicina, etc. , generalmente llamados biopesticidas.
Las enfermedades, insectos, pastos y otras plagas son muy diferentes en morfología, comportamiento, metabolismo fisiológico y otros aspectos. Por tanto, los objetivos de control de los pesticidas también son diferentes. Según los diferentes objetos de control, los pesticidas se pueden dividir en insecticidas, acaricidas, fungicidas, nematicidas, herbicidas, rodenticidas, molusquicidas, reguladores del crecimiento de las plantas y otros fármacos.
Los pesticidas contaminan el medio ambiente de muchas maneras, incluido el aire, el agua, el suelo y los cultivos. Los pesticidas que ingresan al medio ambiente migran, se transforman y se acumulan entre los elementos ambientales a lo largo de la cadena alimentaria, causando en última instancia daños a los organismos y al cuerpo humano.
1. La contaminación por pesticidas en la atmósfera proviene principalmente de productos químicos flotantes producidos al pulverizar pesticidas para diversos fines, así como de la evaporación y volatilización de pesticidas residuales en las superficies de cultivos, superficies del suelo y cuerpos de agua y difusión. Además, los gases de escape emitidos por las fábricas de pesticidas son también una de las razones por las que los pesticidas contaminan el aire.
La materia flotante de los pesticidas en la atmósfera puede viajar a través de montañas y mares y llegar a todos los rincones del mundo bajo la influencia del viento. Se ha informado que se encuentran pesticidas organoclorados en el sur de la Tierra, en el Círculo Polar Ártico y en los picos más altos del Himalaya.
La contaminación del aire por pesticidas tiene las siguientes características:
(1) La contaminación de la atmósfera por pesticidas depende del uso de pesticidas.
Por ejemplo, cuando los pesticidas DDT se usaban ampliamente, el DDT era la principal contaminación del aire;
②El grado de contaminación por pesticidas en el aire variaba de un lugar a otro;
③Residuos de pesticidas en el aire varía con el tiempo de aplicación. Aumenta y disminuye regularmente.
2. Contaminación por pesticidas en cuerpos de agua Los pesticidas en cuerpos de agua provienen principalmente de la aplicación de pesticidas en tierras de cultivo, la erosión de pesticidas en el suelo por el flujo de agua y la descarga de aguas residuales de las fábricas de pesticidas en cuerpos de agua. .
Estados Unidos, Reino Unido, Japón y otros países descubrieron que después de 10 años de usar pesticidas organoclorados, todos los ríos principales estaban contaminados. China tiene una situación similar.
Debido a las diferentes propiedades físicas y químicas de los distintos cuerpos de agua, el grado de contaminación por pesticidas también es diferente. Según los resultados de la detección de pesticidas organoclorados en diferentes cuerpos de agua en Japón, el orden de contaminación es el siguiente:
Agua de lluvia>ríos>agua de mar>agua del grifo>agua subterránea.
3. Contaminación del suelo por pesticidas Los pesticidas en el suelo provienen principalmente de: ① aplicación directa; (2) ingresan al suelo a través de métodos de aplicación como remojo y fertilización de semillas; ③ pesticidas que flotan en la atmósfera y caen sobre el suelo; suelo En el suelo, ingresa al suelo con la lluvia y el polvo.
El grado de contaminación del suelo causado por pesticidas depende del tipo y naturaleza del pesticida.
Los residuos de pesticidas en el suelo están relacionados con el tipo de suelo, contenido de materia orgánica, valor de pH, tipo y cantidad de iones metálicos, contenido de humedad, aireación, tipo y cobertura de vegetación, y tipo y cantidad microbiana.
El mecanismo de desaparición de los pesticidas en el suelo está generalmente relacionado con la gasificación de los pesticidas (el proceso por el cual las sustancias pasan del estado líquido al gaseoso, incluyendo la evaporación y la transpiración), la penetración subterránea, la oxidación y la hidrólisis, y la acción de los microorganismos del suelo.
El período residual de los pesticidas en el suelo y las cantidades residuales de pesticidas organoclorados en diferentes suelos se muestran en las Tablas 7.7 y 7.8.
Nota: *Se necesita tiempo para digerir el 95%, * *Se necesita tiempo para digerir el 75%-100%, * *Se necesita tiempo para digerir más del 95%, una es la vida media.
4. El daño de los pesticidas a la salud humana Según los informes, se estima que cada año mueren 65.438+00.000 personas y 400.000 pacientes sufren intoxicación por pesticidas en todo el mundo. Los países en desarrollo están gravemente contaminados por los pesticidas, y cada año se producen 370.000 incidentes de intoxicación por pesticidas.
La principal vía de entrada de los pesticidas al cuerpo humano es a través de la ingesta de alimentos. El consumo prolongado de alimentos contaminados por pesticidas provocará la acumulación de ciertos pesticidas en el cuerpo humano, dañando la salud humana.
Actualmente se cree que los peligros de los pesticidas para la salud humana incluyen: ① efectos sobre los nervios; ② carcinogénesis; ③ efectos sobre el hígado; ④ inducción de mutaciones;
Además, los pesticidas también pueden causar contaminación y daños a la vida acuática, aves, animales y plantas.
Tres. Migración, degradación y residuos de pesticidas en el ambiente del suelo
Después de que los pesticidas ingresan al suelo, sufren una serie de reacciones químicas, físicas, químicas y bioquímicas con sustancias sólidas, gaseosas y líquidas del suelo. A través de la reacción anterior, los pesticidas en el suelo tienen los siguientes tres efectos: primero, la adsorción del suelo causa residuos de pesticidas en el suelo; segundo, los pesticidas migran en el aire y el agua del suelo y son absorbidos por las plantas; los pesticidas permanecen en el suelo. Después de la degradación química, fotoquímica y bioquímica, los residuos disminuyen gradualmente. A continuación se presenta una breve introducción a estos tres aspectos.
1. Adsorción de pesticidas en el suelo
Después de que los pesticidas ingresan al suelo, se adsorben en la superficie de las partículas del suelo mediante adsorción física y química, y luego la movilidad y toxicidad de las mismas. Los pesticidas cambian. En cierto sentido, la adsorción del suelo es la purificación y desintoxicación de sustancias tóxicas por parte del suelo. Pero este efecto es inestable y limitado.
La fuerza de la adsorción de pesticidas en el suelo depende de las características del suelo y de las propiedades de los pesticidas. Por un lado, las propiedades de los distintos suelos varían mucho, como el contenido de materia orgánica, el tipo de carga de tortugas, la superficie específica de minerales arcillosos, el valor del pH, etc. , y la capacidad de adsorción de los pesticidas es muy diferente, por otro lado, las propiedades de los pesticidas son muy diferentes, por lo que la adsorción también es diferente; La práctica ha demostrado que cualquier pesticida con R3N—, -CONH2, -OH, -NH2, -OCOR y otros grupos funcionales puede mejorar la fuerza de adsorción, especialmente los compuestos con -NH2 tienen una mayor capacidad de adsorción.
2. Migración de gas y migración de agua de pesticidas en el suelo
La migración de gas de pesticidas se refiere principalmente a la volatilización de pesticidas. La cantidad de volatilización depende principalmente de la solubilidad y la presión de vapor. de pesticidas, así como la temperatura y humedad del suelo y la textura y estructura del suelo.
La velocidad de difusión de los pesticidas en la solución del suelo es muy lenta y la velocidad de difusión del vapor de agua es 10.000 veces mayor.
Hay dos formas principales de migración de los pesticidas en el agua: directamente disueltos en agua y adsorbidos en la superficie de las partículas sólidas del suelo para la migración mecánica con el movimiento del agua. La capacidad de migración de gas y de agua de los pesticidas en el suelo se puede comparar mediante el índice de volatilidad y el índice de lixiviación (Tabla 7.9). Estos dos indicadores son valores relativos. El índice de volatilidad y el índice de lixiviación del DDT, que es el más difícil de migrar, se fijan en 1,0. En comparación con otros pesticidas, cuanto mayor es el índice, mayor es la capacidad de migración.
3. Degradación y residuos de pesticidas en el suelo
Los pesticidas orgánicos se descomponen gradualmente bajo la acción de la química y la bioquímica, y eventualmente se convierten en sustancias inorgánicas. Este proceso se llama proceso de degradación de los pesticidas químicos. Se degrada rápidamente y permanece en el suelo poco tiempo, por lo que se le llama pesticida de bajo residuo. Los pesticidas que se degradan lentamente y permanecen en el suelo durante mucho tiempo se denominan pesticidas con alto contenido de residuos.
La degradación de los pesticidas en el suelo incluye principalmente la degradación fotoquímica, la degradación química y la degradación biológica.
La degradación fotoquímica se refiere a la descomposición de pesticidas provocada por la radiación solar y la energía ultravioleta en la superficie del suelo.
La degradación química se puede dividir en reacciones catalíticas y reacciones no catalíticas. Las reacciones no catalíticas incluyen hidrólisis, oxidación, isomerización e ionización.
La biodegradación adopta muchas formas, incluidas la decloración, la desalquilación, la hidrólisis, la apertura del anillo, la oxidación y la reducción.