Analysis of thiram derivatives use in plant complex of the Kursk region

Abstract

The impact on the biosphere of anthropogenic factors is a serious environmental problem. Today, pesticides are becoming one of the important chemical factors that cause adverse environmental changes. Pesticides enter the human body through a contaminated hydrosphere, atmosphere, and food. Modern man is not able to grow and maintain crops without the use of pesticides. Penetrating into the human body, they cumulate, thereby contributing to the creation of threatening health situations. Despite this, modern human civilization cannot do without them. The purpose of the review was to study the circulation volume of derivatives of thiram, such as vitalon, vitavaks, vitasil, vitaros, tir and TMTD (Tetramethylthiuram Disulfide) in the agricultural complex of the Kursk region for the period 2007-2016. The data obtained at the Kursk Regional Plant Protection Station, as well as agrochemical protection station “Kurskaya”, were subjected to statistical analysis using the application “Statistica 6.0”. Circulating volumes of thiram's derivatives were examined in agro-industrial complex of Kursk area over a 10-year period. The proportion of fungicides of thiram's series with the release of agrochemicals dominant in the structure of seed crops cultivation technologies was investigated. A study of the structure of sown areas with the allocation of priority crops grown in the region was conducted, the total number of which amounted 80.76%. The ranking of the region by thiram’s derivatives was made. All studied fungicidal products of thiram are widely used for the cultivation of crops in the Kursk region. Identified regions with the biggest amount of making this group of agrochemicals in the soil are treated as high anthropogenic load zone and require the development of environmental protection. The volume of circulation of the studying group of pesticides can be dangerous to humans and animals, influence the formation of peoples’ somatic pathologies.

Full Text

Введение Одной из важных проблем экологии человека является загрязнение окружающей природной среды, связанное с длительной циркуляцией полютантов в объектах биосферы [1]. В мировом списке антропогенных загрязнителей важное место занимают пестициды. Объемы использования агрохимикатов на территории Российской Федерации в последние годы значительно увеличились, что в немалой степени обусловлено политикой импортозамещения сельскохозяйственной продукции, вследствие чего увеличивается экологическая напряженность регионов, связанная с пестицидной нагрузкой на биообъекты окружающей среды [2; 3]. При этом происходит поливекторная циркуляция токсических веществ в объектах окружающей среды, миграция по звеньям пищевых цепей с возможностью попадания с продуктами питания в организм животных и человека [4; 5]. Пестициды являются единственным загрязнителем, который осознанно вносится человеком в окружающую среду [6]. В настоящее время в связи интенсификацией аграрного производства расширяется использование пестицидных технологий и увеличивается применение высокоэффективных пестицидов нового поколения для борьбы с вредителями агрокультур [7-9]. Применение химических средств защиты растений предотвращает до 30 % потери урожайности агрокультур, которые связаны с вредителями и заболеваниями растений, а также сорняками [10; 11]. На сегодняшний день, наиболее распространенными агросредствами стали фунгицидные вещества, способные полностью или частично подавлять развитие возбудителей болезней растений [12; 13]. Эти вещества повсеместно используются на сельхозугодьях, они действуют агрессивно в отношении болезнетворных фитопатогенов, подавляя их развитие [14; 15]. Среди большого разнообразия фунгицидных препаратов в значительных объемах в агропромышленном производстве России применяются производные тирама, к которым относятся: ТМТД (тетраметилтиурамдисульфид), тир, витарос, витасил, витавакс, виталон [15]. Данные препараты используют при протравливании семян яровых и озимых зерновых культур, таких как пшеница, ячмень, рожь, кукуруза, для их защиты от комплекса грибковых болезней, включая виды головни, корневые гнили. Действие компонентов агрохимикатов обеспечивает длительную и надежную защиту [16]. Цель исследования - изучить объемы циркуляции производных тирама в Курском агропромышленном областном комплексе за временной интервал 2007-2016 гг. Материалы и методы исследования Исследовались результаты, полученные Курской областной станцией защиты растений и станцией агрохимической защиты «Курская» по количеству препаратов, содержащих тирам, внесенных в почву земель сельхозназначения Курской области. Оценивалась доля активного вещества, а не внесенного препарата в целом. Данные обработаны при помощи прикладной программы Statistica 6.0. Результаты и их обсуждение Первым этапом стало исследование структуры посевных площадей Курской области с выделением доминирующих культур, на посевных площадях которых используются наибольшие объемы пестицидных препаратов. К числу таких культур отнесены озимая пшеница, ячмень, однолетние и многолетние травы, кукуруза, сахарная свекла, в сумме составляющие 80,76 % (рис. 1). В Курской области за десятилетний период 2007-2016 гг. удельный вес для производных тирама составил: ТМТД - 39,7 %, витарос - 13,9 %, виталон - 13 %, витавакс - 12,5 %, витасил - 10,6 % и тир - 10,3 % (рис. 2). Результаты исследования динамики объемов внесения производных тирама в сельскохозяйственных районах Курской области за изучаемый период представлены на рис. 3. Рис. 1. Структура посевных площадей агрокультур Курской области [Figure 1. The structure of the agriculture's acreage of Kursk region] Рис. 2. Удельный вес производных тирама по объему внесения [Figure 2. The proportion of thiram's derivatives by the amount of application] Рис. 3. Динамика объемов использования производных тирама в АПК Курской области, т [Figure 3. The dynamic of using the amount of thiram's derivatives applications in AIC Kursk region, tons] При этом максимальное использование производных тирама в Курской области приходится на 2012 г. и составляет 86,54 т, а минимальное количество на 2007 г. - 66 т. Следующим этапом исследования явилось ранжирование районов Курской области по степени загрязнения почв производными тирама (рис. 4). Рис. 4. Объем внесения производных тирама в Курской области, т [Figure 4. The amount of thiram's derivatives applications in Kursk region] К районам с максимальным использованием производных тирама относят такие, как Солнцевский - 39,82 т, Касторенский - 37,42 т, Курский - 35,29 т, Советский - 30,35 т, Конышевский - 30,31 т, Суджанский - 30,23 т. Минимальное использование препаратов отмечено в Фатежском - 20,18 т, Обоянском - 21,14 т, Рыльском - 22,72 т, Октябрьском - 22,9 т, Глушковском - 23,4 т, Курчатовском - 23,8 т районах, остальные характеризовались средним использованием производных тирама. Общий объем циркуляции производных тирама на территории Курской области составляет 76,4 т в год, что говорит о высоком уровне загрязнения почв области данными препаратами и возможной экологической опасности для человека. Заключение Препараты группы тирама широко используются в растениеводческом комплексе Курской области. Наибольшие объемы применения отмечены для препарата ТМТД (39,7 т/г), что говорит о необходимости проведения экологического мониторинга биотрансформации данного ксенобиотика в окружающей среде с оценкой экологического риска изменения состояния биоценозов и показателей здоровья населения. Динамика использования производных тирама достаточно стабильна с максимумом внесения в 2012 г., после чего наблюдается некоторое уменьшение их использования. При этом в 2015 и 2016 гг. наблюдается тенденция увеличения их применения, что, по-видимому, связано с концепцией импортозамещения сельскохозяйственной продукции и расширения агропромышленных производств. Районы с высокими объемами внесения производных тирама можно рассматривать как зоны с высокой антропогенной нагрузкой и использовать в качестве экологических моделей для оценки экологического риска формирования соматопатологий человека. При этом важное значение имеют посевные площади сельскохозяйственных районов области, где выращиваются яровые культуры, вегетационный период которых не позволяет почвенным микроорганизмам и ферментативным системам агрокультур осуществить полный цикл разложения ксенобиотиков тирамового ряда. Полученные данные являются базовыми для проведения дальнейших исследований по оценке экологического риска формирования соматопатологии человека в зонах интенсивного применения фунгицидных технологий.

×

About the authors

Vladimir A. Korolev

Kursk State Medical University

Author for correspondence.
Email: medecol1@yandex.ru

Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Department of Biology, Medical Genetics and Ecology

3 Karla Marksa St, Kursk, 305041, Russian Federation

Olga A. Medvedeva

Kursk State Medical University

Email: olgafrida@rambler.ru

Doctor of Biological Sciences, Professor of the Department of Microbiology, Virology and Immunology

3 Karla Marksa St, Kursk, 305041, Russian Federation

Vera A. Ryadnova

Kursk State Medical University

Email: veraan8@ya.ru

correspondence graduate student of the Department of Biology, Medical Genetics and Ecology

3 Karla Marksa St, Kursk, 305041, Russian Federation

Sergey A. Losenok

Kursk State Medical University

Email: losenok67@mail.ru

Doctor of Medical Sciences, Associate Professor of the Department of General Hygiene

3 Karla Marksa St, Kursk, 305041, Russian Federation

Ekaterina S. Nikitina

Kursk State Medical University

Email: kater.nikitina2012@yandex.ru

corresponding graduate student of the Department of Microbiology, Virology and Immunology

3 Karla Marksa St, Kursk, 305041, Russian Federation

Ivan V. Korolev

Kursk State Medical University

Email: medecol1@yandex.ru

4th year student at the Faculty of Pediatrics

3 Karla Marksa St, Kursk, 305041, Russian Federation

References

  1. Serova YV, Matrosova LЕ. Biodegradation ability of microorganisms concerning tetramethylthiuramdisulfide. Aktual’nye voprosy veterinarnoj biologii [Current issues of veterinary biology]. 2013;3(19):37–38.
  2. Ilnitskaya AV, Bereznyak IV, Lipkina LI, Fedorova SG. Work safety in the application of pesticides in agriculture. Bezopasnost' zhiznedeyatel'nosti [Life safety]. 2006;(1):17–23.
  3. Akiyama Y, Matsuoka T, Yoshioca N. Pesticide residues in domestic agricultural products monitored in Hyogo Prefecture, Japan, FY 1995–2009. J. Pesticid. Science. 2011; 36(1):66–72.
  4. Sinitskaya TA, Malinovskaya NN. Toxicological-hygienic justification of the acceptable daily intake of acetamipride. Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016;95(11): 1055–1058.
  5. Bryzgunova SS, Eremina MV. Assessment of the toxicological effects of pesticides on the human body. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya [Advances in modern natural science]. 2011;(8):95–96.
  6. Korolev VA, Ivanov VP, Shormanov VK, Kim AV, Yushin VV, Kirischeva NЕ, Nikitina ES. The relative ecological risk of forming the pediatric pathology in intensive use of fungicides TMTD. Kurskij nauchno-prakticheskij vestnik “Chelovek i ego zdorov'e” [Kursk Scientific and Practical Bulletin “Man and his health”]. 2012;(1):25–28.
  7. Aleshnya VV, Zhuravlev PV, Panasovets OP. A study in the experimental conditions of pesticide action on microorganisms characterizing sanitary-epidemiological safety of reservoirs. Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016;95(8):785–789.
  8. Govorov DN, Jivich AV, Shabelnikov AA. Application of pesticides. Year 2014. Zashchita i karantin rastenij [Plant protection and quarantine]. 2014;(5):7–8.
  9. Artemova ОV. Risk of the exposure of pesticides to workers and environment during the aerial treatments. Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016;95(4):375–380.
  10. Kvashnin YA. State ecological expertise and evaluation of pesticides and agrochemicals effects on the environment. Zashchita i karantin rastenij [Plant protection and quarantine]. 2011;(4):64–65.
  11. Khamitova RYa, Mirsaitova GT. Current trends in the use of pesticides. Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2014;(4):23–26.
  12. Popovich VV. About some new regulatory legal acts in the field of food safety of plant origin and safe handling with pesticides and agrochemicals. Zashchita i karantin rastenij [Plant protection and quarantine]. 2010;(11):15–16.
  13. Garcia-Reyes J, Jackson A, Molina-Diaz A, Cooks G. Desorption electrospray ionization mass spectrometry for trace analysis of agrochemicals in food. Anal. Chem. 2009; 81:820–829.
  14. Rakitsky VN, Bereznyak IV, Ilnitskaya AV. Model of the assessment of the risk of conditions of the work with the use of pesticides: results and development. Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016;95(11):1041–1044.
  15. Ministry of Agriculture of Russia. Spisok pestitsidov i agrokhimikatov, razreshennykh k primeneniyu na territorii Rossiiskoi Federatsii [State catalog of pesticides and agrochemicals, approved for application within the territory of Russian Federation]. Moscow; 2017.
  16. Amelin VG, Bolshakov DS, Lavrukhin DK, Tretyakov AV. Simultaneous determination of tyram fungicides and tebuconazole in grain by high performance liquid of micellar electrokinetic chromatography. Izvestiya of Saratov University. New Series. Series: Chemistry. Biology. Ecology. 2013;13(1):7–11.

Copyright (c) 2020 Korolev V.A., Medvedeva O.A., Ryadnova V.A., Losenok S.A., Nikitina E.S., Korolev I.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies