Размещено на http://www.allbest.ru/

03.00.16 - экология

03.00.04 - биохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Закономерности влияния пестицидов на показатели метаболизма агрокультур и формирование патологий раннего онтогенеза человека

Королев Владимир Анатольевич

Воронеж 2008

Работа выполнена в Курском государственном медицинском университете.

Научный консультант:

доктор медицинских наук, профессор Владимир Петрович Иванов

Официальные оппоненты:

Доктор биологических наук, профессор Александр Николаевич Пашков

Доктор биологических наук, профессор Александр Трофимович Епринцев

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Анатолий Иванович Стифеев

Ведущее учреждение: Белгородский государственный университет

Защита состоится “29” октября 2008 года в 14 час. на заседании Диссертационного Совета Д 212.038.05 при Воронежском государственном университете по адресу: г. Воронеж, ул. Университетская пл., д.1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке при Воронежском государственном университете.

Ученый секретарь диссертационного совета Г.И. Барабаш.

Общая характеристика работы

пестицид метаболизм углевод агрокультура

Актуальность темы. В настоящее время перед растениеводческим комплексом агропромышленного производства весьма остро стоит проблема увеличения урожайности агрокультур [Дощанова К.Т., 2007; Алтухов, А.И., 2005]. Несмотря на большое разнообразие методов борьбы с вредителями посевов агрокультур ведущим до сих пор продолжает оставаться химический метод, который отличается высокой экономической эффективностью и результативностью [Рендов Н.А., 2007; Памужак Н.Г., 2007; Титовский А.Н., 2006]. Вместе с тем, использование химических препаратов влечет за собой изменение экологического баланса окружающей природной среды, оказывает влияние на живые организмы, населяющие биогеценозы [Семенова Н.Н., 2007; Долженко В.И., 2006; Черников В.А., 2000].

В последние годы рассматривается достаточно активно проблема загрязнения окружающей среды и связанного с ним ухудшения здоровья населения [Государственный доклад, 2000-2006 гг]. Особое внимание уделяется таким факторам, как состояние воздушного бассейна, почвы, состав питьевой воды, качество пищевых продуктов, атмосферные явления, солнечная активность [Антонов О. В., 2007; Княжев В.А., 2005; Беляев Е.Н., 2002]. Широкое распространение получило использование в сельском хозяйстве таких химических препаратов, как гербициды, фунгициды, нематоциды и др. В литературе обсуждаются механизмы их воздействия на живые организмы, но в основном по результатам экспериментов на животных или в условиях высоких концентраций веществ на предприятиях по их производству, или в прямом контакте при их применении на полях [Ильницкая А.В., 2006; Березняк И.В., 2000]. При этом не рассматриваются особенности влияния ядохимикатов на популяционном уровне. Одним из наиболее значимых показателей здоровья нации является акушерско-гинекологическая патология, заболеваемость детского населения и врожденные пороки развития, которые, кроме медицинского значения, имеют и большую социальную значимость [Бобылев, С. Н., 2007; Агаджанян Н.А., 2005; Ross G., 2003].

В современной литературе недостаточно освещены вопросы влияния пестицидов на состав и метаболические процессы агрокультур, на которых они применяются, хотя пестициды, являясь экологически агрессивными ксенобиотиками природной среды, способны вызывать изменение различных биохимических процессов в живых организмах, в том числе и в растительных клетках. Среди комплекса химических компонентов растительных организмов важными классами органических соединений являются белки, углеводы и липиды, качественный и количественный состав которых в большинстве культур изучен достаточно хорошо [Бурень В.М., 2002; Клягиничев М.И., 2002; Комов В.П., 2004].

Проводимый на территории Российской федерации экологический мониторинг циркуляции на территории регионов ксенобиотиков имеет комплексный характер, важная роль в котором принадлежит разработке и внедрению в практику высокочувствительных и селективных методик количественного анализа контаминантов в различных средах, характеризующихся минимальными временем анализа, экономическими затратами, а также простотой выполнения [Азарова И.Н., 2003; Барам Г. И., 2003; Имамов А.А., 1998].

В этой связи весьма актуальным представляется изучение влияния пестицидных нагрузок, с одной стороны, на качественные и количественные показатели обмена белков, углеводов и липидов агрокультур, а с другой, на распространенность акушерской патологии, детской заболеваемости, врожденных пороков развития,. Углубление знаний о вкладе ядохимикатов в формирование нозологических форм среди взрослого и детского населения, а также направленности биохимических процессов в условиях химической защиты растений представляется важным для выработки стратегии рационального использования и применения отдельных пестицидов в процессе выращивания агрокультур.

Изложенное выше и определило цель и задачи настоящего исследования.

Цель исследования. Изучение влияния пестицидов на показатели метаболизма углеводов, липидов и запасных белков агрокультур в процессе их развития и выявление их вклада в формирование патологий раннего онтогенеза человека в условиях Курской области.

Задачи исследования.

1. Разработать унифицированные методики количественного определения остаточных количеств доминирующих пестицидных препаратов хроматографическими методами и оценить их количественное содержание в сырье.

2. Оценить вариабельность обмена углеводов, липидов и запасных белков доминирующих агрокультур в условиях пестицидной нагрузки.

3. Выявить химически лабильные фракции изучаемых классов органических соединений, реагирующие на присутствие остаточных количеств пестицидов.

4. Определить экологические риски развития отдельных нозологических форм раннего онтогенеза человека в связи с использованием в регионе пестицидов.

Научная новизна работы. Впервые проведено исследование объемов циркуляции пестицидных препаратов, с выделением экологически неблагоприятных территорий в Курском регионе. Разработаны и апробированы на биологическом материале методики количественного определения доминирующих пестицидов с использованием хроматоспектрофотометрического анализа и метода высокоэффективной жидкостной хроматографии. Впервые проведено исследование количественного содержания основных фракций углеводов, липидов и запасных белков в доминирующих культурах, оценены их взаимосвязи как между собой, так и с остаточными количествами пестицидов в сырье. Дана оценка изменений количественных показателей спектра углеводов, липидов и запасных белков на различных этапах развития растений с учетом включения в метаболизм пестицидов. Показано влияние пестицидов на частоту встречаемости отдельных патологий раннего онтогенеза человека и оценены относительные экологические риски развития ряда форм акушерско-гинекологической патологии, детской заболеваемости и врожденных пороков развития.

Практическая значимость. На основе анализа пестицидных нагрузок в регионе проведена оценка относительного экологического риска применения пестицидов.

Получены новые знания, расширяющие представления о характере взаимосвязей различных фракций углеводов, липидов, запасных белков и их сопряженности с вариабельностью количественного содержания пестицидных препаратов в сырье.

Полученные данные отражают норму данных соединений в изучаемых культурах и позволяют осуществлять прогнозирование количественного содержания отдельных фракций в конечных продуктах переработки при использований различных групп пестицидов. Они могут служить объективным источником информации для обоснования и реализации медико-социальных мероприятий по профилактике заболеваемости среди взрослого и детского населения региона. Результаты проведенного исследования могут служить основанием для внесения дополнений в региональную программу по защите и сохранению здоровья населения с учетом экологической обстановки.

Результаты исследования используются в программах учебного процесса факультета последипломного образования кафедр педиатрии, общественного здоровья и организации здравоохранения, аналитической и токсикологической химии, медицинской биологии, генетики и экологии Курского государственного медицинского университета, рекомендуются к использованию при изучении курсов физиологии и биохимии растений, экологии, цитологии, молекулярной биологии, растениеводства.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Разработанные унифицированные методики количественного анализа доминирующих пестицидов характеризуются достаточной воспроизводимостью, достоверностью и селективностью.

2. Исследуемые пестициды оказывают разнонаправленные эффекты на белки, углеводы и липиды, вызывая достоверные изменения количественного содержания отдельных фракций в процессе онтогенеза.

3. Особенности метаболических процессов агрокультур при пестицидных нагрузках представляют собой базовую основу по изменению стратегии и тактики применения пестицидов и управлению метаболизмом в процессе развития растений.

4. Объемы циркуляции пестицидных препаратов увеличивают вероятность формирования в регионе акушерско-гинекологической патологии (поздние гестозы, врожденные пневмонии, преждевременные роды), детской заболеваемости (сахарный диабет, атопический дерматит, гиперплазия шитовидной железы) и врожденных пороков развития (костно-мышечная, пищеварительная и нервная система).

5. Высокий относительный экологический риск возникновения ряда патологий раннего онтогенеза человека обусловлен объемами циркуляции на территории области таких пестицидных препаратов как 2,4-Д, ТХАН, БИ-58, альто, фурадан, ТМТД, раундап, бетанал, иллоксан, диален, металлилхлорид, каратэ, децис и эптам.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на 2-й Российской научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии, экспериментальной и клинической медицины (Орел, 2001г); 3-м Российском научном форуме «Актуальные проблемы акушерства, гинекологии и перинатологии (Москва, 2001г); 3-й конференции молодых ученых России с международным участием «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины (Москва, 2001г); на IV Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы экологии и экологической безопасности Центрального Черноземья Российской Федерации» (Липецк, 2002); Международной конференции «Химическое загрязнение окружающей среды» (Пенза,2004г.); на Международной экологической конференции «Актуальные проблемы сохранения устойчивости живых систем» (Белгород, 2004г.); 3-й международной научно-практической конференции «Медицинская экология» (Пенза, 2004); 2-й Всероссийской научно-практической конференции «Химическое загрязнение среды обитания и проблемы экологической реабилитации нарушенных экосистем» (Пенза, 2004); на Всероссийской конференции с международным участием «Биологические аспекты экологии человека» (Архангельск, 2004); на IX Всероссийском конгрессе «Экология и здоровье человека» (Самара, 2004); на Международной экологической конференции «Экология, окружающая среда и здоровье населения Центрального Черноземья» (Курск, 2005г.); на Российской научной конференции с международным участием «Медико-биологические аспекты мультифакториальной патологии» (Курск,2006г.); на 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72 научно- практических конференциях и сессиях Центрально-Черноземного научного центра РАМН «Университетская наука: взгляд в будущее» (Курск 2001-2007гг.), а также на 35-й конференции молодых ученых Смоленской государственной медицинской академии.

По материалам диссертации опубликовано 15 статей в центральной печати (из перечня ВАКа), 47 статей во всероссийской и международной печати, 1 монография, 2 патента на изобретения.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 432 страницах машинописного текста. Диссертация состоит из введения, 6 глав (обзора литературы, материалы и методы исследования, 4 глав результатов собственных исследований, заключения, выводов, списка использованной литературы). Библиографический список включает 739 источников, из них 504 отечественных и 235 иностранных. Иллюстративный материал представлен 111 таблицами, 64 рисунками и 199 приложениями.

Содержание работы

Материал и методы исследования. Анализу подвергались данные об объемах внесения пестицидов в почву сельскохозяйственных районов Курской области за период 1990-2004 гг. Объем использования оценивался не по препарату в целом, а непосредственно по внесенному действующему веществу. Для расчета территориальных нагрузок пестицидов (г/га) использовались данные о структуре посевных площадей культурных растений для каждого административного района за изучаемый период. При этом учитывался не весь объем пашенных земель района, а только тот объем пашни, на котором произрастали агрокультуры, обрабатываемые данным препаратом.

Материалом для исследования явились районированные сорта ведущих агрокультур АПК Курской области - мягкая яровая пшеница сорта «Курская 2038», сахарная свекла сорта «Льговская односемянная 52», картофель сорта «Планта», подсолнечник сорта «Воронежский 638», при выращивании которых применялись пестициды: альто, Би-58, диален, децис, каратэ, тилт, фурадан, фюзилад, набу С, которые в растениеводческом комплексе Курской области являются доминирующими по объему использования, по удельному весу в общей структуре применения пестицидов, а также по территориальной нагрузке. В ходе онтогенеза культур анализировались изменения метаболизма углеводов, липидов и белков.

Углеводный спектр включал фракции водорастворимых полисахаридов, пектиновых веществ, гемицеллюлоз А и В. Для их анализа использовался весовой метод, основанный на поэтапной избирательной экстракции водой, 0,5%-ным раствором оксалата аммония, 5%-ным раствором NaOH и 18%-ным раствором NaOH.

Липидные фракции состояли из нейтральных и фосфолипидов, количественный анализ которых проводился методом ТСХ в сочетании с денситометрией. Из класса нейтральных липидов изучались эфиры стеролов, триглицериды, свободные жирные кислоты, диглицериды, моноглицериды и свободные стеролы. Класс фосфолипидов представлен фракциями: фосфатидилэтаноламин, фосфатидилхолин, фосфатидилинозитол/серин, сфингомиелин, лизофосфатидилхолин. Выделение осуществляли хлороформ-метанольной смесью в присутствии хлорида натрия. Для хроматографирования нейтральных липидов использовали систему элюэнтов: петролейный эфир-диэтиловый эфир-ледяная уксусная кислота в соотношении 90:30:0,6 соответственно, а для фосфолипидов хлороформ-метанол-вода дистиллированная в соотношении 14:6:1-соотвественно. Фракции выявляли путем опрыскивания пластин 5%-ным раствором фосфорно-молибденовой кислоты в 96% этаноле, с последующим нагреванием пластин в сухожаровом шкафу при температуре 150оС 7 минут. Уровень содержания определяли денситометрическим методом на ПВМ IBM РА/АТ с использованием программы «OneDscan» в отраженном свете. Распределение липидного материала в пятне практически соответствовало гауссовой кривой и обеспечивало пропорциональность между количеством липида и площадью их пиков. При анализе определяли относительную оптическую плотность данного вещества. Для точного количественного выражения (в мг/мл) строили градуировочные графики, отражающие зависимость относительной оптической плотности от количественного содержания вещества.

Белковый обмен изучался по группе запасных белков, которые включали альбумины и глобулины, глиадины и глютенины. В основу выделения полипептидов был положен разработанный Т.Осборном принцип разделения белков зерна на водо- и солерастворимые, спирто- и щелочерастворимые фракции путем последовательного извлечения их слабыми растворами соли, спирта и щелочи. Белковые компоненты полученных фракций определяли модифицированным одномерным электрофорезом в присутствии ДСН по методу Леммли [Остерман Л.А., 1983]. Электрофорез проводили на пластинах ПААГ (180х180х1мм), приготовленных с линейным градиентом концентрации акриламида. Электрофорез проводили при силе тока 35 мА, пока напряжение не возрастало до 300В, затем стабилизировали по данному напряжению и проводили ЭФ в данном режиме, пока лидирующий краситель не доходил 1см до края пластины. Электрофореграммы окрашивали красителем «Кумасси G-255» по модифицированной методике Fairbanks [Fairbanks G., 1971] в растворе, содержащем 10% уксусной кислоты, 25% изопрапонола, 0,05% «Кумасси G-255». Идентификацию и обсчет белковых фракций согласно классификации Стека-Фербенкса [Fairbanks G., 1971] проводили на ПВМ IBM РА/АТ с использованием программы «OneDscan». Количество белка во фракциях рассчитывалось по известной массе маркерного белка бычьего альбумина и выражалось в микрограммах на 1 миллиграмм общего белка. Во фракции белков альбумино-глобулинового типа выделено 30 полипептидов, глиадинов - 19, глютенинов - 27.

Анализ остаточных количеств пестицидов в сырье проводился разработанными нами в процессе исследования методиками с использованием метода хроматоспектрофотометрии и высокоэффективной жидкостной хроматографии, которые описаны ниже.

Изучение патологий раннего онтогенеза человека включало анализ акушерско-гинекологической патологии, детской заболеваемости и врожденных пороков развития. Материалом для изучения репродуктивного здоровья женщин послужили данные о течении беременностей, родов и состояниях новорожденных в Курской области за период с 1990 по 1999 гг. Всего была проанализирована медицинская документация 328 816 возникших беременностей, 123 072 родов и 123 072 живо- и мертворожденных.

Материалом для изучения состояния детской заболеваемости послужили сведения об обращаемости за медицинской помощью детей и их родителей в возрасте от 0 до 15 лет в районные учреждения здравоохранения и в областную детскую поликлинику за период с 1996 по 2000 гг., а также данные, полученные путем выкопировки из амбулаторных карт (ф.112) и историй болезни детей, находящихся на лечении в ЛПУ области. За изучаемый период на территории Курской области зарегистрировано 277 602 ребенка указанного возраста на 1996 г. и 234 368 - на 2000 г. Всего проанализировано 32 278 обращений и 4 583 истории болезней. Среди комплекса педиатрической патологии анализировались патологические состояния, занимающие лидирующие позиции в общей структуре детской патологии, к числу которых отнесены: бронхиальная астма, рецидивирующий бронхит, пневмонии, гастриты и гастродуодениты, язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки, атопический дерматит, гиперплазия щитовидной железы, сахарный диабет, железодефицитные анемии, врожденные пороки сердца.

Эпидемиология врожденных пороков развития изучалась среди мертворожденных, перинатально умерших и детей умерших в возрасте до 1 года за период с 1990 по 1999 гг. Исследование осуществлялось ретроспективным методом на основе анализа архивного материала детских прозектур, патологоанатомических отделений и судебно-медицинских моргов. Материалом для исследования послужили данные протоколов патологоанатомических вскрытий (форма N 013/у) и актов судебно-медицинской экспертизы трупов (форма N У-301). Всего проанализировано 4517 протоколов патологоанатомических вскрытий (актов экспертиз) мертворожденных и перинатально умерших и детей, умерших до 1 года. Выявлено 880 детей с различной врожденной патологией, сказывающейся на жизнеспособности детей. Среди ВПР анализировались: множественные ВПР, синдром Дауна, пороки центральной нервной системы и органов чувств, лица и шеи, сердечно-сосудистой системы, дыхательной системы, пищеварительной системы, костно-мышечной системы, моче-половой системы. Популяционная частота ВПР оценивалась как отношение числа родившихся детей с ВПР к общему числу новорожденных за этот период времени.

Величина относительного экологического риска вычислялась с применением 4-польной таблицы по формуле:

где а - число больных, подверженных действию изучаемого фактора;

b - число лиц контрольной группы, также подверженных действию этого фактора;

с - число больных, не подверженных действию этого фактора;

d -число лиц контрольной группы, не подверженных действию изучаемого фактора.

Статистическую значимость определяли с помощью критерия ч2, Наличие связи исследуемого фактора с заболеванием считали установленной с вероятностью 95% при ч2? 3,84 (Большаков, 1999).

Банк данных формировали по специально разработанной программе на ПК в сфере «Exel» и обрабатывали статистически с использованием пакета прикладных программ «Statistica 5.5» (StatSoft, USA) [Реброва О.Ю.,2003]. Анализ результатов исследования включал вычисление абсолютных, относительных и средних величин, их ошибок и дисперсий [Фогель Г.Г., 1980], парных коэффициентов корреляции Пирсона, их ошибок и критериев t, коэффициентов корреляционных отношений и их ошибок, критериев линейности Фишера, оценку достоверности по критерию Стьюдента и Хи-квадрат [Филиппов О.С., 1997]. Проводился кластерный анализ [Мамедова Р.А., Гинтер Е.К., Петрин А.Н., 1992; Реброва 2003].

В работе использованы следующие условные сокращения: ВПР - рожденные пороки развития; ВРПС- водорастворимые полисахариды; ГА - глобулино-альбуминовая фракция; ГЛИ - глиадины; ГЛЮ - глютенины; ГмА- гемицеллюлоза А; ГмВ- гемицеллюлоза В; ГЛИ- глиадины; ГЛЮ - глютенины; ДГ- диглицериды ; ДСН- додецилсульфат натрия; ЛДФ- линейно-дискриминантная функция; ЛФХ- лизофосфатидилхолин; мг- миллиграмм; МГ- моноглицериды; мкг- микрограмм; ПААГ- полиакриламидный гель; ПВ- пектиновые вещества; СЖК- свободные жирные кислоты; СМ- сфингомиелин; СС - свободные стеролы; ТГ- триглицериды; ФИ- фосфатидилинозитол; ФИ\ФС - фосфатидилинозитол/серин; ФЛ- фосфолипиды; ФС- фосфатидилсерин ; ФХ- фосфатидилхолин; ФЭ- фосфатидилэтаноламин; ЭС - эфиры стеролов; r- коэффициент корреляции.

Результаты собственных исследований

I. Пестициды сельскохозяйственного производства Курской области: основные характеристики и тенденции использования

За изучаемый период на территории области отмечено широкое и многоплановое использование средств химической защиты растений. Анализ посевных площадей сельскохозяйственных районов области позволил определить высокие объемы выращивания следующих агрокультур: пшеница (26,09%), ячмень (18,89%), кукуруза (6,94%), сахарная свекла (5,03%), гречиха (4,59%), овес (3,66%), подсолнечник (2,80%) и картофель (0,0035%). Сопоставление полученных данных с удельным весом выделенных агрокультур и их продуктов переработки в пищевом рационе человека, а также с объемами выращивания в частном секторе (для картофеля) позволило выделить пшеницу, сахарную свеклу, подсолнечник и картофель как доминирующие агрокультуры Курской области.

Во всем ассортименте пестицидных препаратов можно выделить 7 основных групп по направленности действия: фунгициды, гербициды, инсектициды, акарициды, нематоциды, дефолианты и десиканты, регуляторы роста растений (рис.1).

Рис.1. Удельный вес основных групп пестицидов в АПК Курской области за период 1990-2004 гг.

Удельный вес данных групп ядохимикатов подвержен широкой вариабельности в зависимости от сельскохозяйственных районов области со спецификой выращивания культур, а также от периода применения. Максимальный удельный вес характерен для групп гербицидов (52,04%) и фунгицидов (40,01), которые в сумме составляют более 90% в общейструктуре применения пестицидов. Средний удельный вес выявлен у групп инсектицидов (5,19%), дефолиантов и десикантов (2,7%). Минимальный процент в общей структуре характерен для акарицидов (1,41%), регуляторов роста (1,08%) и нематоцидов (0,06%). За период иследований объемы циркуляции пестицидов на территории области составили 697,03±61,19 тонн в год. Анализ динамики объемов применения пестицидов (рис. 2) показывает, что с 1990 по 1999 год наблюдается тенденция к снижению объемов применения ядохимикатов с 1258,86 до 244,50 тонн, однако, начиная с 2000 года объемы их использования возросли и максимальное значение зафиксировано в 2003 году, которое составило 795,25 тонн.

Рис. 2. Динамика суммарного объема использования пестицидов в сельскохозяйственном производстве Курской области

Анализ объемов применения пестицидных препаратов в сельскохозяйственных районах Курской области (рис.3) позволил выделить экологически неблагоприятные по данному показателю территории с объемом их использования более 0,5 тонн, к числу которых отнесены Конышевский, Кореневский, Суджанский, Медвенский и Солнцевский районы. Средние объемы использования (от 0,25 до 0,5 тонн) зафиксированы в агропромышленном секторе Железногорского, Дмитриевского, Льговского, Щигровского и Тимского районов. В остальных районах отмечены незначительные объемы применения, не превышающие 0,25 тонн в год.

Рис.3. Общий объем применения пестицидов в Курской области (т)

Объемы применения отдельных групп пестицидных препаратов представлены на рис.4 и позволяют выделить доминирующие группы пестицидов по направленности действия, к которым можно отнести гербициды и фунгициды (397,85 и 246,27 тонн в год соответственно). Средние объемы использования были характерны для акарицидов (11,55 т/г), дефолиантов и десикантов (19,72 т/г) и инсектицидов (34,08 т/г). В минимальном количестве применялись нематоциды и регуляторы роста растений, объем применения которых, составил 0,41 и 8,27 тонн в год соответственно.

За исследуемый период средняя территориальная нагрузка пестицидов на территории Курской области составила 35,05±3,61 г/га.

Анализ динамики территориальных нагрузок пестицидов (рис.5) показывает, что с 1990 по 1998 год наблюдалась тенденция к снижению территориальных нагрузок ядохимикатов с 112,43 до 15,99 г/га, в дальнейшем с 1999 по 2001 года указанный показатель вырос и максимальное значение отмечено в 2003 году, которое составило 38,94 г/га.

Рис. 4. Объемы применения основных групп пестицидов в АПК Курской области

По территориальным нагрузкам пестицидных препаратов в сельскохозяйственных районах Курской области (рис.6) выделены экологически неблагоприятные по данному показателю территории с пестицидной нагрузкой более 45 г/га, к числу которых отнесены Конышевский, Льговский, Курский, Пристенский, Касторенский районы. Средние значения (от 25 до 45 г/га) указанный показатель имел в Железногорском, Фатежском, Октябрьском, Золотухинском, Щигровском и Горшеченском районах. В остальных районах отмечены минимальные территориальные нагрузки, не превышающие 25 г/га.

Рис.5. Динамика территориальных нагрузок пестицидов в районах Курской области

По территориальным нагрузкам отдельных групп пестицидов в области (рис.7), выделены лидирующие группы пестицидов по направленности действия, к которым можно отнести гербициды и фунгициды (87,93 и 72,68 г/га соответственно). Средние показатели территориальных нагрузок были характерны для нематоцидов (19,61 г/га), регуляторов роста растений (19,07 г/га) и дефолиантов и десикантов (18,71 г/га). Минимальные значения характерны для групп инсектицидных и акарицидных препаратов, нагрузка которых составила 15,25 и 12,12 г/га соответственно.

По результатам проведенных исследований объемов применения, территориальных нагрузок и удельного веса пестицидов в общей структуре их применения была выделена доминирующая группа препаратов, которые имели высокие значения данных показателей, а также те препараты, которые имели средние количественные характеристики, но широкое использование на территории всей области и на протяжении всего периода исследований. В эту совокупность вошли 28 пестицидов,относящихся к разным группам по направленности действия.

Рис.6. Общая территориальная нагрузка пестицидов в Курской области (г\га)

Рис. 7. Территориальные нагрузки доминирующих групп пестицидов в Курской области

Среди них 14 гербицидов: бетанал, бурефен, диален, зеллек, иллоксан, ковбой, лонтрел, набу-С, раундап, тарга, ТХАН, фюзилад, 2,4-Д, эптам; 6 инсектоакарицидов: БИ-58, децис, каратэ, металлилхлорид, метафос, фурадан; 8 фунгицидных препаратов: альто, арцерид, винцит, витатиурам, колфуго-супер, тилт, ТМТД, фенорам. Среди выделенных пестицидов отмечены препараты, которые за изучаемый период на территории области имели одновременно высокие объемы применения, территориальные нагрузки и удельный вес в общей структуре. К их числу отнесены 3 фунгицидных препарата: витатиурам, ТМТД и фенорам; инсектоакарицид фурадан и 2 гербицидных препарата:2,4-Д и эптам.

Разработка унифицированных методик количественного определения остаточных объемов пестицидов в доминирующих агрокультурах

В ходе разработки методик количественного определения пестицидов с применением хроматоспектрофотометрического метода (табл. 1) рассчитывали уравнение градуировочных графиков, которые для исследуемых препаратов имели следующий общий вид:

D = k•C+b, где D - оптическая плотность; С - содержание анализируемого вещества в фотометрируемом растворе (мкг в 1 мл); k - тангенс угла наклона градуировочного графика к оси абсцисс; b - расстояние в единицах оптической плотности между центром координат и точкой пересечения градуировочного графика при его экстраполяции с осью ординат.

Таблица 1. Условия хроматоспектрофотометрического определения доминирующих пестицидов

Таблица 2. Условия определения доминирующих пестицидов методом ВЭЖХ

Анализ углеводных компонентов зерна пшеницы сорта «Курская 2038» позволил выявить в контрольной серии эксперимента (рис.8) высокое содержании на молочной стадии спелости фракций ГмА и ГмВ, на поздней - ГмА, ВРПС и ГмВ, среднее процентное содержание было характерно для фракции ВРПС на стадии молочной спелости, ПВ на стадии поздней спелости, наименьшим содержанием отличалась фракция ПВ на молочной стадии вегетации.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 8. Содержание углеводов в зерне пшеницы на стадиях вегетации в контрольной группе

Сравнительный анализ стандартных характеристик на различных стадиях вегетации показал, что на стадии поздней спелости в зерне пшеницы наблюдалось статистически значимое увеличение содержания фракции ВРПС и ПВ и в тоже время снижение содержания гемицеллюлозы А и В.

Таблица 3. Сравнительный анализ содержания углеводов зерна пшеницы в условиях пестицидной нагрузки в процессе развития