Y. Martiianova¹, O. Korshun², A. Lipavska², M. Korshun¹

¹National Medical University named after O.O. Bogomolets, Kyiv, Ukraine
²Institute of Hygiene and Ecology of the National Medical University named after O.O. Bogomolets, Kyiv, Ukraine

ABSTRACT. The expansion of the range and volume of application of plant protection products in agriculture increases the risk of contamination of soil, and subsequently of underground and surface water sources, especially with highly persistent pesticides in the soil.
Аim. Establishing and comparative assessment of migration characteristics of new pesticides — representatives of different chemical classes, from soil to groundwater when modelling different initial concentrations and irrigation regimes.
Materials and Мethods. In a laboratory experiment, the migration of the investigated substances in the soil – ground water system was studied with the help of filtration columns designed by the Academician E.H. Honcharuk. Soil Standard Model no 1 (SSM no 1) and leached chernozem were used as arable soil layers. Three hydraulic regimes were simulated: annual, three-month, or monthly precipitation rates were supplied to the column for 30 days. The initial concentrations of amicarbazone, bicyclopyrone, and pydiflumetofen corresponded to both one maximum consumption rate (m.c.r.) and 0.5, 0.2 and 5 m.c.r. respectively. Quantitative determination of the studied substances in the filtrate was carried out by the method of high-performance liquid chromatography.
The results. It was established that with higher initial concentrations of all three substances in the topsoil and greater hydraulic load on the filtration column in the case of both herbicides, the concentrations of compounds in the filtrate were higher. At the same time, with the same arable soil layer (SSM no 1) and hydraulic load (maximum) and almost the same initial concentration in the soil (0.05 and 0.06 mg/kg), bicyclopyrone appeared in the filtrate much earlier and in in larger quantities, its maximum concentration in the filtrate was reached much faster, it was 17 times higher. It took much more time to detect pydiflumetofen than bicyclopyrone. The migration levels of bicyclopyrone were almost independent of the type of arable soil layer, while pydiflumetofen in leached chernozem retained longer and migrated more slowly than in SSM no 1.
Conclusions. Both general regularities and significant differences in the migration of the studied substances to the ground water depending on the soil profile were revealed. It has been proven that, compared to bicyclopyrone, pydiflumetofen is less mobile, appears in the filtrate much later and migrates from SSM no 1 more slowly. Compared to bicyclopyrone, amicarbazone is more mobile, migrates from leached chernozem longer and more intensively. The highest potential danger of groundwater contamination due to vertical migration from chernozem, the most common soil type in Ukraine, is inherent to amicarbazone, the lowest — to pydiflumetofen.
Keywords: plant protection products, herbicide, fungicide, soil, groundwater, migration, pollution, threshold limit value.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ/REFERENCES

1. Ткаченко ІВ, Антоненко АМ, Бардов ВГ. Гігієнічна оцінка змін асортименту та обсягів застосування пестицидів у сільському господарстві України з 2015 по 2019. Медична наука України. 2019;3–4:64–8. DOI: 10.32345/2664-4738.3-4.2019.10. [Tkachenko IV, Antonenko OM, Bardov VG. Hygienic assessment of changes in the range and volume of pesticide use in the agriculture of Ukraine from 2015 to 2019. Medical Science of Ukraine. 2019;3–4:64–8. DOI: 10.32345/2664-4738.3-4.2019.10].

2. Опубліковано статистику використання ЗЗР в Україні та світі. 10 червня 2021 р. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://superagronom.com/news/13330-opublikovano-statistiku-vikoristannya-zzr-v-ukrayini-tasviti#. [Statistics on the use of PPE in Ukraine and the world have been published. June 10, 2021. [Electronic resource]. – Access mode: https://superagronom.com/news/13330-opublikovano-statistiku-vikoristannya-zzr-v-ukrayini-ta-sviti#].

3. Водна стратегія України на період до 2050 року. Схвалена Розпорядженням Кабінету Міністрів України від 9 грудня 2022 р. № 1134-р. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1134-2022-%D1%80#Text. [Water strategy of Ukraine for the period until 2050. Approved by the Decree of the Cabinet of Ministers of Ukraine dated December 9, 2022 №. 1134. [Electronic resource] – Access mode: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1134-2022-%D1%80#Text].

4. Національна доповідь про якість питної води та стан питного водопостачання в Україні у 2020 році. Київ, 2021. – 385 с. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://mtu.gov.ua/content/nacionalna-dopovid-pro-yakistpitnoi-vodi-ta-stan-pitnogo-vodopostachannya-vukraini.html. [National report on the quality of drinking water and the state of drinking water supply in Ukraine in 2020. Kyiv, 2021. – 385 p. [Electronic resource]. – Access mode: https://mtu.gov.ua/content/nacionalna-dopovid-proyakist-pitnoi-vodi-ta-stan-pitnogo-vodopostachannya-vukraini.html].

5. Бондаренко ЮГ, Джулай ОС, Рябовол ВМ, Нікітюк СС. Епідеміологічна оцінка впливу нітратів питної води децентралізованих джерел водопостачання на здоров’я дітей раннього віку у Черкаській області. Довкілля та здоров’я. 2019;3(92):38–41. DOI: 10.32402/dovkil2019.03.038. [Bondarenko YG, Julai OS, Ryabovol VM, Nikityuk SS. Epidemiological assessment of the impact of nitrates in drinking water from decentralized water supply sources on the health of young children in the Cherkasy region. Environment and health. 2019;3(92):38–41.] DOI: 10.32402/dovkil2019.03.038.

6. Осокіна НП. Процеси міграції пестицидів і поводження з пестицидами у геологічному середовищі. Мінеральні ресурси України. 2022;2:42–6. DOI: 10.31996/mru. 2022.2.42-46. [Osokina NP. Processes of migration of pesticides and handling of pesticides in the geological environment. Mineral resources of Ukraine. 2022;2:42–6] DOI: 10.31996/mru.2022.2.42-46.

7. Мартіянова ЮВ, Коршун ММ. Прогноз лімітуючої ланки міграції амікарбазону у системі «ґрунт – суміжні середовища». Актуальні питання розвитку медичних наук у ХХІ ст. : збірник тез наукових робіт учасників міжнародної науково-практичної конференції, м. Львів, 22–23.05.2020 року. Львів: ГО «Львівська медична спільнота», 2020. С. 94–6. [Martiyanova YV, Korshun MM. Prediction of the limiting link of amicarbazone migration in the system "soil – adjacent environments". Current issues of the development of medical sciences in the 21st century.: a collection of theses of scientific works of the participants of the international scientific and practical conference, Lviv, May 22–23, 2020. Lviv: NGO "Lviv Medical Community", 2020. P. 94–6.]

8. Коршун ММ, Мартіянова ЮВ, Ткаченко ІІ. Прогнозування провідної ланки міграції та оцінка потенційної небезпечності для довкілля та здоров’я людини підіфлуметофену та біциклопірону. Тези доповідей XIV Міжнародної науково-практичної конференції “Multidisciplinary research”, Більбао, 21–24.11.2020 року. Більбао, Іспанія, 2020. С. 208–12. [Korshun MM, Martiyanova YuV, Tkachenko II. Prediction of the leading link of migration and assessment of the potential danger to the environment and human health of podiflumetofen and bicyclopyrone. Abstracts of reports of the XIV International scientific and practical conference "Multidisciplinary research", Bilbao, November 21–24, 2020. Bilbao, Spain, 2020. pp. 208–12.]

9. Державний реєстр пестицидів і агрохімікатів, дозволених до використання в Україні. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://mepr.gov.ua/upravlinnya-vidhodamy/derzhavnyj-reyestr-pestytsydiv-i-agrohimikativdozvolenyh-do-vykorystannya-v-ukrayini. [State register of pesticides and agrochemicals approved for use in Ukraine. [Electronic resource]. – Access mode: https://mepr.gov.ua/upravlinnya-vidhodamy/derzhavnyjreyestr-pestytsydiv-i-agrohimikativ-dozvolenyh-do-vykorystannya-v-ukrayini].

10. PPDB: Pesicide Properties Data Base. University of Hertfordshire. Version: July 2020. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://sitem.herts.ac.uk/aeru/ppdb/. [PPDB: Pesticide Properties Data Base. University of Hertfordshire. Version: July 2020. [Electronic resource]. Access mode: http://sitem.herts.ac.uk/aeru/ppdb/].

11. Public release summary on the evaluation of the new active bicyclopyrone in the product Talinor Herbicide. Australian Pesticides and Veterinary Medicines Authority. 2017. Р. 29–30. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://apvma.gov.au/sites/default/files/publication/26736-prs-bicyclopyrone-talinor-herbicide.pdf.

12. Гончарук ЄГ. Особливості гігієнічного нормування екзогенних хімічних речовин у ґрунті. Загальна гігієна. Пропедевтика гігієни, за ред. ЄГ Гончарука. – Київ: Вища школа, 1995. 316–24 с. [Honcharuk EH. Peculiarities of hygienic regulation of exogenous chemical substances in the soil. General hygiene. Propedeutics of hygiene, edited by Yeh Honcharuk. – Kyiv: Higher School, 1995. 316–24 p.]

13. Балюк СА, Воротинцева ЛІ, Соловей ВБ, Шимель ВВ. Реалії українського чорнозему: сучасний стан, еволюція, охорона та стале управління. Вісник аграрної науки. 2023;3:5–13. DOI:10.31073/agrovisnyk202303-01. [Balyuk SA, Vorotyntseva LI, Solovei VB, Shimel VV. Realities of Ukrainian chernozem: current state, evolution, protection and sustainable management. Herald of Agrarian Science. 2023;3:5–13. DOI:10.31073/agrovisnyk202303-01].

14. Korshun MM, Martіianova YV, Korshun OM. Risk assessment of new pesticides to public health as potential contaminants of underground and surface water sources. Wiadomości Lekarskie. 2022;75(7):1718–23. DOI: 10.36740/WLek202207120.

15. Чиняк А, Приходько МВ. Розподіл температур повітря і опадів по території України. Збірник наукових праць студентів географічного факультету. Ужгород, 2020. C. 116–20. [Chinyak A, Prykhodko MV. Distribution of air temperatures and precipitation on the territory of Ukraine. A collection of scientific works of students of the Faculty of Geography. Uzhhorod, 2020. C. 116–20.]

16. Про внесення змін до Гігієнічних нормативів і регламентів безпечного застосування пестицидів і агрохімікатів: Наказ МОЗ України від 28.05.2020 р. № 1276. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0567-20#Text. [On making changes to the Hygienic standards and regulations for the safe use of pesticides and agrochemicals: Order of the Ministry of Health of Ukraine dated May 28, 2020 № 1276. [Electronic resource]. – Access mode: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0567-20#Text.].

17. Про затвердження Змін до Гігієнічних нормативів і регламентів безпечного застосування пестицидів і агрохімікатів: Наказ МОЗ України від 18.05.2021 p. № 961. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0745-21#Text. [On the approval of Amendments to the Hygienic Standards and Regulations for the Safe Use of Pesticides and Agrochemicals: Order of the Ministry of Health of Ukraine dated 18.05.2021 p. № 961. [Electronic resource]. – Access mode: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0745-21#Text].

18. Чміль ВД. До проблеми вивчення долі діючих речовин засобів захисту рослин у ґрунті. Сучасні проблеми токсикології, харчової та хімічної безпеки. 2016;2(74):32–44. [Chmil VD. To the problem of studying the fate of active substances of plant protection products in the soil. Modern problems of toxicology, food and chemical safety. 2016;2(74):32–44].

19. Мартіянова ЮВ, Коршун ММ. Прогнозування ступеню небезпечності забруднення ґрунту, підземних та поверхневих вододжерел пестицидами з класів тріазолонів, трикетонів та карбоксамідів залежно від ґрунтово-кліматичних умов. Український науковий медичний молодіжний журнал. 2021. 124(2):77–88. DOI: 10.32345/ USMYJ.2(124).2021.77-88. [Martiyanova YV, Korshun MM. Prediction of the degree of danger of contamination of soil, underground and surface water sources with pesticides from the classes of triazolones, triketones and carboxamides depending on soil and climatic conditions. Ukrainian Scientific Medical Youth Journal. 2021. 124(2):77–88. DOI: 10.32345/USMYJ.2(124).2021.77-88].

Стаття надійшла до редакції 4 жовтня 2023 р.
The article was received by the editors on October 4, 2023.