Мониторинг накопления хлорорганических пестицидов в растениях томата в условиях защищенного грунта

Введение. В последнее время овощеводству защищенного грунта уделяется всё больше внимания. Обеспечить население страны свежими овощами большую часть года можно только тепличными овощами. Но отрасль защищенного грунта в России всё ещё не способна удовлетворить внутренний спрос, так как находится в стадии развития.

Этому способствуют современные технологии и оборудование, которые позволяют получать высокий урожай и стабильную прибыль. По разным оценкам рентабельность современного тепличного бизнеса превышает 30%. Производитель овощей защищенного грунта может занять свою нишу почти в любом регионе страны [4].

За последние 5 лет, согласно данным Росстата, валовые сборы овощей открытого и защищенного грунта хозяйствами всех категорий в РФ увеличились всего на 13%. При этом последние 3 года данный показатель находится примерно на одном уровне – около 147 млн. ц. Около 14% валового сбора овощей сельскохозяйственными организациями, крестьянскими хозяйствами и индивидуальными предпринимателями приходится на овощи защищенного грунта, выращиваемые в тепличных комплексах [5, 10].

Современное тепличное хозяйство не может обойтись без использование химических средств защиты растений. Значительную долю среди препаратов занимают пестициды. Современная служба защиты растений от вредителей и болезней базируется преимущественно на применении пестицидов химического синтеза, соблюдать их чередование в хозяйствах по определенным причинам не представляется возможным [2, 11].

Пестициды, проникшие в растения, приводят к подавляющему, повреждающему или, наоборот, стимулирующему эффекту в общем состоянии, росте и развитии растения. Хлорорганические соединения при воздействии на растения существенно нарушают физиологические и биохимические процессы. Применение химических препаратов в повышенных дозировках приводит к глубоким изменениям в обмене веществ растений [7, 8]. На определенном уровне воздействия пестицида растения не могут преодолеть нарушения физиологических функций, и наступают необратимые процессы, отрицательно влияющие на рост и развитие, а иногда приводят к гибели растений [4, 11]. Когда на культивируемые растения воздействует большое количество различных пестицидов. В результате их действия в растениях возникает дисбаланс между образованием активированных форм кислорода (АФК), возможностью их ликвидации и скоростью репарационных процессов в клетках, т.е. развивается окислительный стресс [1, 3, 6]. В связи с этим необходим поиск путей снижение пестицидной нагрузки на растения [10].

Цель исследования – определить группы хлорорганических пестицидов, накапливающихся в растениях томата в условиях закрытого грунта в минимальных количествах.

Материалы, методы и результаты исследований. Объектом исследования послужили плоды и вегетативная масса томатов сорта Сибирский скороспелый, выращенные в условиях закрытого грунта. Остаточное количество пестицидов определяли хроматографическим методом с помощью газового хроматографа «Хроматек кристалл 502» по ГОСТ 30349-96. Выделение пестицидов проводили методом экстракции этилацетатом с последующей очисткой серной кислотой. Растения выращивали в условиях закрытого грунта, теплице из поликарбоната. Обработку пестицидами проводили два раза: всходы обрабатывали перед пересадкой и в фазу цветения.

Для обработки применяли группы хлорорганических пестицидов: гексахлорциклогексан (ГХЦГ), дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ), гексахлорбензол. Концентрация комплекса пестицидов для обработки составляла=0,2 мкг/мл. В ходе исследования был проведен хроматографический анализ вегетативной массы и плодов томата на количественное содержание следующих компонентов: трихлордихлорфенила (ДДД), дихлордифенилтрихлорметилметана (ДДЕ), дихлордифенилхлорэтилена (ДДТ) из группы дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ); α-гексахлорциклогексана, β-гексахлорциклогексана, γ-гексахлорциклогексана из группы ГХЦГ и гексахлорбензола. Образцы для анализа отбирались до фазы цветения на 1012 после созревания плодов. На рисунке 1 представлена хроматограмма компонентов трех групп хлорорганических пестицидов, обнаруженных в вегетативной массе томатов. Из рисунка 1 видно, что наибольшая площадь (408,118 и 327,317) пика на хроматограмме соответствует времени удержания 5,994 мин. и 6,763 мин., (табл. 1), что характерно для веществ α-ГХЦГ и γ-ГХЦТ. Наименьшая площадь и высота пика и соответственно самая низкая концентрация отмечена в таких веществах как ДДЕ (35,301) и ДДТ (29,231), время выхода 12,890 и 15,687 минут.

Рисунок 1 – Хроматограмма хлорорганических пестицидов в вегетативной массе томата сорта Сибирский скороспелый

В таблице 1, 2 приведены данные хроматографичесткого анализа ХОП в вегетативной массе томатов сорта Сибирский скороспелый, выращенных в условиях закрытого грунта.

Таблица 1 – Хроматографический анализ хлорорганических пестицидов в вегетативной массе томата сорта Сибирский скороспелый (расчет по компонентам)

Время, мин	Компонент	Площадь	Высота	Концентрация, мкг/мл	Количество
14,322	ДДД	42,594	12,462	0,0745	2
12,890	ДДЕ	35,301	7,263	0,0365	2
15,687	ДДТ	29,231	7,471	0,0592	2
5,994	α-ГХЦГ	408,118	171,064	0,3330	2
6,532	β-ГХЦГ	62,904	24,262	0,0871	2
6,769	γ-ГХЦГ	327,317	114,998	0,3307	2
6,241	гексахлорбензол	74,849	34,895	0,0371	2

Из таблицы видно, что в вегетативной массе томатов наибольшая концентрация таких пестицидов как α-ГХЦГ (0,3330 мкг/мл) и γ-ГХЦГ (0,3307 мкг/мл). Среди группы дихлордифенилтрихлорэтан преобладают такой компонент как ДДД – 0,0745 мкг/мл. Наименьшее количество пестицидов из группы ГХЦГ показали компоненты β-ГХЦГ – 0,0871 мкг/мл. Компонент ДДЕ обнаружен в минимальной концентрации (0,0365 мкг/мл) как среди группы ДДТ, так и среди всех анализированных пестицидов. Содержание гексахлорбензола 0,0371 мкг/мл.

Таблица 2 – Хроматографический анализ концентраций ХОП в ботве томата до созревания (расчет по группам)

Группа	Площадь	Высота	Концентрация, мкг/мл	Количество компонентов
ГХЦГ	798,339	310,323	0,7507	3
Гексахлорбензол	74,849	34,895	0,0371	1
ДДТ	107,126	27,196	0,1702	3

Как показано в таблице 2, содержание ХОП группы ГХЦГ в 4,4 раза превышает содержание ХОП группы ДДТ. Для обнаружения хлорорганических пестицидов в плодах томата сорта Сибирский скороспелых был проведен хроматографический анализ плодов томата на компоненты трех групп пестицидов: ДДТ, ГХЦГ и гексахлорбензол (табл. 3 и 4).

Таблица 3 – Хроматографический анализ концентраций ХОП в плодах томата сорта Сибирский скороспелый (расчет по компонентам)

Время, мин	Компонент	Площадь	Высота	Концентрация, мкг/мл	Количество
12,868	ДДЕ	1,301	0,480	0,0007	2
15,673	ДДТ	1,527	0,394	0,0015	2
5,986	α-ГХЦГ	2,184	1,109	0,0009	2
6,191	гексахлорбензол	4,550	1,869	0,0011	2

Как показано в таблице 3 в плодах томата обнаружены ДДЕ и ДДТ из группы дихлордифенилтрихлорэтана в концентрациях 0,0007 и 0,0015 мкг/мл. Отмечено, отсутствие такого компонента как ДДД. Среди пестицидов группы гексахлорциклогексанов не обнаружены компоненты β и γ-ГХЦГ. Содержание α-ГХЦГ составило 0,0009 мкг/мл. В таблицы 4 представлены данные по суммарному количество пестицидов по трем группам в плодах томата.

В плодах томата наименьшее содержание ХОП группы гексахлорциклогексанов – 0,0009 мкг/мл. На рисунке 2 представлена хроматограмма хролорганических пестицидов в плодах томата.

Таблица 4 – Хроматографический анализ концентраций ХОП в плодах томатах сорта Сибирский скороспелый (расчет по группам)

Группа	Площадь	Высота	Концентрация, мкг/мл	Количество компонентов
ГХЦГ	2,184	1,109	0,0009	1
Гексахлорбензол	4,550	1,869	0,0011	1
ДДТ	2,828	0,874	0,0022	2

Рисунок 2 – Хроматограмма хлорорганических пестицидов в плодах томата сорта Сибирский скороспелый

Выводы. Таким образом, было установлено, что содержание пестицидов группы ГХГЦ в плодах снизилась в 833 раза по сравнению с вегетативной массой; содержание пестицидов группы ДДТ снизилось в 73 раза, а гексахлорбензола в 154 раза. При двухкратной обработки растений томата пестицидами трех групп (ГХЦГ, ДДТ и гексахлорбензол) в биомассе растения наименьшее остаточное количество таких компонентов как β-ГХЦГ, ДДЕ.