CC BY
4
УДК 614.771:632.95]-074
В. И. Циприян, Л. Б. Шостак, М. В. Голубчиков, Т. И. Орлова,
Г. И. Нагорная, А. С. Прокопович
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОЙ
КОНЦЕНТРАЦИИ КАЛЬЦИЕВОЙ СОЛИ ДИМЕТИЛДИТИОКАРБАМИНОВОЙ КИСЛОТЫ В ПОЧВЕ
Киевский медицинский институт им. А. А. Богомольца
Кальциевую соль диметилдитиокарбаминовой кислоты (КСДК) планируется применять в качестве дегельминтиза-тора при обеззараживании осадка сточных вод. Однако при использовании данного препарата могут создаваться предпосылки к загрязнению окружающей среды, поскольку обработанный пестицидом осадок используется в качестве органического удобрения на сельскохозяйственных угодьях.
Целью настоящей работы явилось обоснование ПДК КСДК в почве и установление срока экспонирования осадка.
Рекомендуемый к внедрению препарат представляет со-бой жидкость соломенного цвета с щелочной реакцией среды (рН 11±1). Концентрация рабочего раствора 40% по действующему веществу, плотность 1,2±0,1 г/см3, температура кристаллизации —10 °С. Препарат хорошо растворим в воде и органических растворителях. Доза внесения составляет 0,8—2 % от массы осадка.
КСДК — малотоксичное вещество (ЬО50 для белых крыс 1250 мг/кг), обладающее средней степенью кумуляции. ПДК для воды водоемов установлена на уровне 0,5 мг/л.
При контакте с кислородом воздуха КСДК разлагается до тетраметилтиурамдисульфида (ТМТД) и гидроокиси кальция, которая в дальнейшем как щелочной агент разлагает образовавшийся ТМТД до моносульфида и сульфида кальция. ТМТД относится к среднетоксичным соединениям, обладает выраженными кумулятивными свойствами и оказывает токсическое действие при длительном поступлении в организм в небольших количествах (0,5—1 мг/кг). Данные о токсичности ТМТД, его бластомогенном действии и стойкости во внешней среде явились основанием для ограничения применения препарата в сельском хозяйстве [3].
В связи с тем что КСДК быстро разрушается при окислении до более токсичного ТМТД, при обосновании пороговых концентраций изучаемого препарата в почве по водно-, воздушно-миграционному и транслокационному показателям вредности учитывалась возможность миграции как КСДК, так и ТМТД из почвы в контактирующие с ней среды.
Программа исследований включала изучение стабильности препарата и ТМТД, определение пороговых концентраций по миграционным и общесанитарному показателю вредности. Поскольку препарат не вносится непосредственно в почву, экспериментальные исследования проводили в лабораторных условиях на имитационных моделях [1]. С использованием методов математического моделирования были рассчитаны ПДК препарата в воздухе рабочей зоны, пороговая концентрация КСДК в почве по воздушно-миграционному показателю вредности и периоды практически полного исчезновения КСДК и ТМТД из почвы. При определении остаточных количеств КСДК и продукта ее деструкции ТМТД в почве, воде, воздухе и растительном материале использовали метод хроматографии в тонком слое [2].
Экспериментальные исследования стабильности КСДК проводили на песчаной почве (рН 7; содержание органического углерода 0,1 %) при дозе препарата 20 мг/100 г. Такое содержание КСДК в почве возможно при дозе внесения препарата 2 % от массы осадка и оптимальной нагрузки осадка 100 т/га.
Как показали экспериментальные исследования, скорость разрушения препарата в почве описывается экспоненциальной зависимостью. Одновременно с деструкцией и исчезновением КСДК из почвы наблюдается накопление ТМТД. Время практически полного исчезновения КСДК в песчаной почве составляет 114 сут, ТМТД сохраняется в
Ч® — 73
почве в течение 676 сут. Высокая стабильность продукта деструкции КСДК в почве потребовала изучения возможности поступления как КСДК, так и ТМТД из почвы в сопредельные среды.
Степень миграции препарата в грунтовый поток изучали в экспериментальных условиях на имитационных фильтрационных установках. Высота фильтрующего слоя 1 м. Исследования проводили при содержании препарата в условно пахотном слое на уровне 50, 100, 200 мг/кг абсолютно сухой почвы. Полученные результаты показали, что уже в первые сутки эксперимента в грунтовую воду вымывается ТМТД. КСДК в воде не обнаружен в течение всего эксперимента. Динамика содержания ТМТД в фильтрационной воде характеризуется двумя пиками. Первый интенсивный вынос препарата в грунтовый поток обусловлен вымыванием ТМТД, находящегося в несвязанном состоянии с почвенным поглощающим комплексом, второй, очевидно, — вымыванием обменно-поглощенного ТМТД. Установлено, что концентрация ТМТД в фильтрационной воде зависит от дозы внесения КСДК в почву. Как критерий для определения пороговой концентрации КСДК в почве по водно-ми-грационному показателю вредности в связи с отсутствием препарата во внутрипочвенных водах и связью содержания ТМТД с дозой внесения препарата была использована ПДК ТМТД для воды водоемов (1,0 мг/л).
Путем сравнения наиболее высокой концентрации ТМТД в фильтрате с его ПДК для воды водоемов при различном содержании препарата в почве и фильтрате была найдена та концентрация препарата в почве (85 мг/кг), при которой он обнаруживается в фильтрате на уровне ПДК для воды водоемов.
КСДК нелетуча, однако высокая степень ее деструкции с образованием ТМТД потребовала проведения исследований миграции продуктов ее деструкции в атмосферный воздух. Экспериментальные исследования проводили в имитационных микроклиматических камерах при температуре почвы 50 °С и влажности 10% от полной влагоемкости. В результате анализов кальциевая соль в анализируемых пробах воздуха не обнаружена. Однако увеличение содержания КСДК в почве приводит к усилению миграции продуктов ее деструкции в воздухе (табл. 1).
Анализ полученных результатов обнаруживает неравномерное снижение концентрации ТМТД во времени. Отме-
Таблица 1
Динамика содержания ТМТД в воздухе (в мг/м3) в зависимости от дозы КСДК, внесенной в почву
Время отбо- Внесенная доза, мг/кг
ра пробы.
сут 10 50 100 200
1 0,4 1,6 2,3 3,9
2 н. о. 0,23 0,39 1,7
3 Н. О. 0,35 0,15 0,55
4 Н. О. 0,23 Н. О. Н. О.
5 н. о. н. о. Н. О. 0,39
6 н. о. Н. О. 0,07 0,23
7 н. о. 0,03 ф • 0,11 0,19
Примечание, наружено.
Здесь и в табл. 2—3 н. о. — не об-
Таблица 2
Миграция КСДК в проростки рас ений при дозе внесения
препарата 200 мг/кг
Растение Угнетение роста, % Содержание в фитомассе, мг/кг
КСДК ТМТД
Кукуруза Овес Фасоль 17±3 25±5 25±5 н. О. Н. О. Н. О. 0,87 1,58 1,15
чено несколько повторных повышении концентрации, не превышающих первоначальной концентрации, выявленной в первые сутки эксперимента.
Расчет пороговой концентрации (Сп) КСДК в почве по степени миграции продукта трансформации (ТМТД) в воздух проводили по формуле:
%
X
в
пдк
возд е
и
где Я — коэффициент миграции ТМТД с поверхности почвы; Хв — коэффициент миграции ТМТД с почвенным воздухом. ПДК ТМТД в воздухе рабочей зоны составляет 0,5 мг/м3, К тмтд =0,285 с-1, Яв = 0,0065 с-1.
Сп = 0,5
0,285 0,0065
е —0.285-1 = 29,2 мг/кг.
При содержании КСДК в почве на уровне 29,2 мг/кг концентрация ТМТД в воздухе не будет превышать его ПДК для воздуха рабочей зоны.
Для установления Сп КСДК в почве по транслокационному показателю вредности был использован метод проростков. Учитывая, что поступление КСДК в почву возможно при внесении осадка под технические культуры, в качестве фитотееТов использовали кукурузу, овес, фасоль (табл. 2). Как показали исследования, овес обладает умеренной чувствительностью к препарату и в наибольшей степени способен накапливать остатки препарата в фитомассе.
Результаты прёдварительного эксперимента, проводимого на проростках, обусловили выбор тест-Д-растеНия и рабочих концентраций для проведения последующих исследований. Опыты проводили на песчаной почве с добавлением питательной средь1 Пряйишникова. Препарат в концентрациях 10, 25, 50, 100, 200 мг/кг вносили в почЙу в виде водного раствора с учетом влажности почвы. В конце вегетационного периода были учтены морфологические изменения растений и определены остатки препарата в фитб-Ъассе.
_ • ^ I | а | » , ^ , • # » 9
Как показали полученные данйые (табл. 3)', КСДК в фитомассе овса не обнаружена ни в одном из вариантов эксперимента. С увеличением дозы внесения препарата в почву отмечается возрастание содержания ТМТД в фитомассе.
В связи с тем что содержание ТМТД в продуктах растительного происхождения и фураже не допускается, Сп КСДК в почве по фитоаккумуляционному (транслокационному) показателю вредности установлена на уровне ,10 мг/кг.
Изучение влияния КСДК на биологическую активность почвы и почвенный микробиоценоз проводили на черноземе
Таблица 3
Содержание ТМТД в фитомассе овса и морфологические
изменения растени \
Доза внесения, мг/кг Торможение прорастания Высота растений, см Колошение, % от контроля Содержание ТМТД в фитомассе, м г/к г
200 + 13=1=3 0 0,21
100 — 20=1=2 70 0,07
50 — 25=1=1 84 0,04
25 — 27=1=1 90 0,05
10 30=1=1 90 н. о.
обыкновенном легкого механического состава в лабораторных условиях. Были определены динамика общей численности сапрофитных микроорганизмов, интенсивность выделения почвой С02, протеазная, каталазная и уреазная активность почвы, а также коли-титр почвы под воздейст--^ вием различных доз КСДК.
Наиболее чувствительными показателями оказались уреазная и каталазная активность почвы. Угнетающее действие КСДК на активность почвенных ферментов не выявлялась при дозе 100 мг/кг и ниже, при этом КСДК не оказывала влияния на общую численность сапрофитной микрофлоры, а также на процессы самоочищения почвы. Установлено, что КСДК в исследуемых концентрациях не влияет на процессы почвенного дыхания. Сп КСДК в почве по общесанитарному показателю вредности установлена на уровне 100 мг/кг.
На основании полученного экспериментального материала по изучению процессов деструкции КСДК в почве, миграции КСДК и продукта ее трансформации ТМТД из почвы в грунтовую воду, воздух, растения, а также его воздействия на почвенную микрофлору и процессы самоочищения почвы в качестве лимитирующего выделен транс-локационный показатель вредности. Пороговая концентрация КСДК в почве по этому показателю (10 мг/кг) является предельно допустимой концентрацией препарата в почве. '
Контроль за остатками КСДК следует проводить перед внесением осадка на поля. При обработке осадка препаратом из расчета внесения 2 % "от ма,ссы осадка в рабочей концентрации 30 % КСДК и нагрузке'осадка 100 т/га концентрация КСДК в почве при условии одновременности обработки осадка и внесения его на сельскохозяйственные угодья достигнет ПДК на 90-е сутки после обработки. В связи с этим целесообразно обработку осадка препаратом с целью дегельминтизации проводить не позднее чём за 90 сут до внесения на поля.
' ' ' V •• • % • ; • « V . ; 1 . V.. V . / . * ,' • • - • . . • " . . *. • " ■ с г • > • % '/: л.
( ч |• »< • I* 1 ту ' \ А/^ »¿у • | ' ' V ' • ' Г * * ? | " • ' - ' • ».
Л и т е.р а т у р а
1. Гончарук Е. И. Санитарная охрана почвы от загрязнения химическими веществами. — М., 1977.
2. Методы определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде / Под ред. М. А. Клисенко.—М., 1977.
3. Шицкова А. П., Рязанова Р. А. Гигиена и токсикология пестицидов. — М., 1975.
Поступила 13.02.87
ш.
