По мере разложения пестицидов в почве накапливаются вещества, известные как неэкстракционные остатки (NER). Связанные с частицами почвы, они могут состоять из безвредной бактериальной биомассы (биогенные остатки), самого пестицида или продуктов трансформации, которые обладают токсическим действием и представляют опасность для окружающей среды (токсичные остатки). Доля токсикологически значимых остатков варьируется от одного пестицида к другому, и предыдущие методы не позволяли это определить. «Но это важно знать, чтобы сделать оценку опасности как можно более реалистичной», — говорит профессор Маттиас Кастнер, экологический биотехнолог из UFZ.
Работая с коллегами из Технического университета Дании, исследователи UFZ разработали модель, с помощью которой они могут первоначально рассчитать количество биогенных остатков, которые могут образоваться в процессе бактериальной деградации. Когда смоделированные биогенные остатки затем вычитаются из общего количества неэкстрагируемых остатков (NER), которое измеряется для всех пестицидов в процессе утверждения, результатом является пропорция токсикологически значимых остатков. «Это остатки, которые действительно имеют значение», — говорит Кастнер. «Они часто не могут больше разлагаться микроорганизмами, поэтому могут быть токсичными и вредными для почвы».
Модель основана на анализе химической структуры соответствующего пестицида, который подробно исследуется, чтобы определить, может ли он использоваться бактериями. «Поскольку микроорганизмы в принципе могут питаться всем, что дает им энергию, даже такие загрязнители, как пестициды, могут обеспечить их источником пищи», — объясняет Кастнер. «Химическая связь и энергетические свойства вещества определяют, насколько легко бактерии могут его разрушить и сколько энергии они могут извлечь из него». Исследователи использовали результаты анализа для расчета количества микробной биомассы, которая потенциально может быть произведена в результате разложения пестицида и остается в почве в виде безвредных биогенных остатков.Для исследования ученые смоделировали биогенные остатки 40 различных пестицидов и сравнили их с измеренными значениями, полученными в результате испытаний почвы, проведенных в рамках процесса утверждения химических веществ, в ходе которого определялись количества биогенных остатков этих пестицидов. «Было очень приятно видеть, что расчеты нашей модели в значительной степени коррелируют с фактическими измеренными значениями», — говорит Кастнер. «Это означает, что, основываясь на молекулярных свойствах, теперь мы можем заранее оценить, какие пестициды потенциально биоразлагаемы и каково вероятное количество токсичных остатков. Больше не будет необходимости в длительных сериях испытаний».
Исследователи ожидают, что новая модель улучшит будущую оценку опасности пестицидов. Есть большая вероятность, что он будет использован в процессе утверждения Европейским химическим агентством (ECHA).