Прогноз концентраций действующих веществ и их основных метаболитов в стоке из почв
Для диких животных риск отравления пестицидами из грунтовых вод минимален, и его оценка не требуется. Загрязнение грунтовых вод пестицидами опасно, в первую очередь, для здоровья людей, которые используют грунтовые воды как источники питьевой воды. Безопасная для человека предельно-допустимая концентрация (ПДК) действующего вещества регистрируемого пестицида в воде устанавливается в рамках его токсиколого-гигиенической экспертизы.
Однако, невозможно оценить риск потребления человеком загрязненной воды только по величине ПДК пестицида, так как отсутствуют данные о его концентрациях в воде. Оптимальным решением, особенно для новых пестицидов, является прогноз концентраций пестицидов в грунтовых водах с использованием моделей их поведения в окружающей среде.
Прогноз концентраций пестицида в грунтовых водах по модели PEARL
Модель PEARL использует аналогичные входные данные, что и для почв и дает возможность прогнозировать средневзвешенные ежегодные концентрации пестицидов (мкг/л) в водном стоке из почвы на глубине 1 метр. Такая незначительная глубина используется моделью по умолчанию и характеризует вариант худшего случая, характерного для почв с высоким уровнем залегания грунтовых вод.
Для прогноза концентраций пестицидов в грунтовых водах Российской Федерации с помощью модели PEARL используют российские стандартные почвенно-климатические сценарии, аналогичные вышеописанным для почв. Чтобы учесть влияние временной вариабельности погодных условий на величину прогнозируемых концентраций для каждого из сценариев моделирование проводится в течение периода, равного 20 годам метеонаблюдений. Далее модель ранжирует в порядке возрастания выборку из 20 среднегодовых значений концентраций и определяет год метеонаблюдений с концентрацией пестицида, соответствующей 80% персентили (вариант реального худшего случая). Это значение концентрации используется для оценки риска загрязнения грунтовых вод пестицидами.
Оценка риска загрязнения грунтовых вод пестицидами
Риск загрязнения грунтовых вод пестицидом оценивают, сравнивая его концентрацию, спрогнозированную в стоке, и безопасную для человека концентрацию в питьевой воде. В Европейском Союзе для любого действующего вещества пестицида и его метаболитов директивно установлена концентрация менее 0,1 мкг/л, которая считается безопасной и служит триггером при оценке необходимости проведения более детальных экспериментальных исследований. В Российской Федерации в зависимости от токсичности пестицида рекомендуется дифференцированный подход к оценке риска загрязнения грунтовых вод. Он основан на сравнении величин прогнозируемых и предельно допустимых концентраций (ПДК) в воде действующих веществ пестицидов, регистрируемых в России (СанПин 1.2.3685-21).
Прогноз концентраций действующих веществ и их основных метаболитов в поверхностных водах
Чтобы оценить риски пестицидов для водных организмов, необходима информация об их концентрациях в поверхностных водах. Однако данные полевых опытов по определению концентраций новых пестицидов в водоемах малодоступны из-за технической невозможности проведения широкомасштабных регистрационных испытаний такого рода, а регулярные мониторинговые исследования зарегистрированных пестицидов охватывают их узкий круг на ограниченных территориях. Решение этой проблемы – в использовании математических моделей прогноза концентраций пестицидов в воде водных объектов. Такие модели учитывают свойства и регламенты применения пестицидов, а также, в той или иной степени, разнообразие почвенно-климатических условий, водоемов и выращиваемых культур.
Математические модели являются основными инструментами прогноза концентраций пестицидов в водной среде в Европейском Союзе, США, Бразилии, Китае и применяются в Российской Федерации. Для прогноза обычно используют пошаговый подход. Если уровень риска пестицида для гидробионтов оказывается низким, то достаточно прогноза с использованием простых расчетов с ограниченным количеством исходных данных (например, STEP1-2 модели FOCUS). При высоких уровнях риска рекомендуется переход на более сложные и точные детерминированные модели (STEP3 комплекса моделей в программной оболочке SWASH).
Модели и сценарии STEP1-2
STEP1-2 представляют собой простые и универсальные процедуры расчета концентраций пестицида и его метаболитов в воде и донном осадке условного водоема. Они не учитывают особенностей климата, рельефа, свойств почв и сельскохозяйственной культуры и, поэтому, применимы к любой территории, где используются пестициды.
Модели и сценарии STEP3
В отличие от упрощенных расчетов и маловероятных сценариев входных данных STEP1-2, процедура STEP3 использует физически-обоснованные модели поведения пестицидов в системе почва-водоем MACRO, PRZM, TOXSWA и реалистичные сценарии природных условий и сельскохозяйственной практики. В STEP3 удобная для пользователей компьютерная программа-оболочка SWASH объединяет несколько моделей, инструментов, баз данных и позволяет прогнозировать концентрации пестицидов в воде и донном осадке поверхностных водоемов. SWASH выполняет следующие функции: 1) рассчитывает снос пестицидов на поверхность водоемов с помощью калькулятора сноса; 2) подготавливает входные данные моделей MACRO, PRZM, TOXSWA; 3) содержит базы данных десяти сценариев почвенно-климатических условий и рельефа, трех видов водоемов, большого количества сельскохозяйственных культур
Интерфейс моделей
