Исследование и моделирование миграции трех пестицидов в грунтовые воды

Моделирование миграции пестицидов широко используют в исследовательских и регуляторных целях. Несмотря на это имеются нерешенные вопросы, касающиеся параметризации и настройки моделей. В лизиметрическом опыте были получены данные о миграции трех пестицидов – циантранилипрола, паклобутразола и метрибузина в почве. Математическое моделирование их миграции проводили с использованием модели PEARL. Для анализа причин, приводящих к несоответствию измеренных и рассчитанных концентраций, а также определения размеров возникающих ошибок и их влияния на оценку риска миграции пестицидов сравнивали экспериментальные и прогнозные концентрации изучаемых пестицидов в лизиметрическом стоке для нескольких вариантов расчета. Наилучшее соответствие экспериментальным данным отмечено при расчете с использованием экспериментально определенного параметра гидродинамической дисперсии. По результатам расчета средневзвешенных и 80 % персентиля концентраций пестицидов в стоке, имитирующем ежегодное применение в течение 25 лет, аналогичного проводимым при оценке риска миграции пестицидов при их регистрации для стандартного сценария Москва, прогнозные концентрации были выше, чем расчет для лизиметра, поскольку стандартные сценарии должны моделировать уязвимую ситуацию, называемую «сценарием наихудшего случая». При представлении экспериментальных данных и результатов моделирования целесообразно использовать персентиль концентраций, который позволяет охарактеризовать вероятность наступления события. В целом в большинстве случаев с использованием моделирования можно получить адекватный прогноз концентраций пестицидов в стоке, который можно использовать при оценке риска их применения.

1. The Danish Pesticide Leaching Assessment Programme. Monitoring results May 1999 – June 2020. / N. Badawi, S. Karan, E. B. Haarder, et al. GEUS, 2022. 238 p. URL: https://data.geus.dk/pure-pdf/The_Danish_Pesticide_Leaching_Assessment_Programme_Monitoring_results_May_1999-June_2022_web.pdf (дата обращения: 02.02.2024). doi: 10.22008/gpub/38026.

2. Pesticide occurrence in groundwater and the physical characteristics in association with these detections in Ireland / S. L. McManus, K. G. Richards, J. Grant, et al. // Environmental Monitoring and Assessment. 2014. Vol. 186. P. 7819–7836. doi: 10.1007/s10661-014-3970-8.

3. Baran N., Surdyk N., Auterives C. Pesticides in groundwater at a national scale (France): Impact of regulations, molecular properties, uses, hydrogeology and climatic conditions // Science of The Total Environment. 2021. Vol. 791. Article 148137. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ (дата обращения: 02.02.2024). doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.148137.

4. Monitoring and risk assessment of pesticide residue in plant-soil-groundwater system about medlar planting in Golmud / X. Jing, W. Zhang, J. Xie, et al. // Environmental Science and Pollution Research. 2021. Vol. 28. P. 26413–26426. doi: 10.1007/s11356-021-12403-0.

5. Колупаева В. Методы изучения миграции пестицидов: анализ, сравнение, рекомендации по использованию при оценке риска воздействия на грунтовые воды // Биосфера. 2022. Т. 14. № 3. С. 168‒174. doi: 10.24855/biosfera.v14i3.692.

6. Study of the behavior of the new insecticide cyantraniliprole in large lysimeters of the Moscow State University / V. N. Kolupaeva, A. А. Kokoreva, A. A. Belik, et al. // Open Agriculture. 2019. Vol. 4. No. 1. P. 599‒607. doi: 10.1515/opag-2019-0057.

7. Количественная оценка неоднородности потоков веществ по параметру «шаг смешения» для математических моделей миграции пестицидов в почвах / Е. В. Шеин, А. А. Белик, А. А. Кокорева и др. // Почвоведение. 2018. № 7. С. 852‒858.

8. Экологическая оценка пестицидов: методические рекомендации / В. С. Горбатов, Р. С. Аптикаев, А. А. Астайкина и др. М.: МАКС Пресс, 2023. 144 с.

9. Шеин Е. В. Математические физически обоснованные модели в почвоведении: история развития, современное состояние, проблемы и перспективы (аналитический обзор) // Почвоведение. 2015. № 7. С. 816‒823.

10. Колупаева В. Н., Горбатов В. С., Астайкина А. А. Прогноз концентраций пестицидов в почвах с помощью математической модели PEARL и его использование при оценке риска применения пестицидов для почвенных организмов // Агрохимия. 2017. № 2. С. 34‒39.

11. Modelling water and pesticide transport in soil with MACRO 5.2: Calibration with lysimetric data / V. Kolupaeva, A. Kokoreva, A. Belik, et al. // Agriculture-Basel. 2022. Vol. 12. No. 4. P. 505‒530. doi: 10.3390/agriculture12040505.

12. Прогноз миграции пестицидов в почвах: значение почвенного экспериментального обеспечения / Е. В. Шеин, А. А. Белик, А. А. Кокорева и др. // Вестник Московского Университета. Серия 17: Почвоведение. 2017. № 4. С. 45‒51.

13. THE PPDB ‒ Pesticide Properties Database. URL: http://sitem.herts.ac.uk/aeru/iupac/index.htm (дата обращения: 15.09.2023).

14. Guidance on how aged sorption studies for pesticides should be conducted, analysed and used in regulatory assessments. Commission guidance document. European Commission, 2021. 106 р.