Plaguicidas. Tipos y Usos Tipos: Herbicidas Insecticidas Fungicidas Rodenticidas Fumigantes, etc... Usos Agrícolas No agrícolas Industrial (control de vegetación en carreteras, vías férreas, instalaciones eléctricas, tuberías) Comercial (campos de golf, parques..) Doméstico (jardines privados, control de roedores e insectos) Salud pública (control de plagas..)
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Industrial (control de vegetación en carreteras, vías férreas, instalaciones eléctricas, tuberías)
Comercial (campos de golf, parques..) Doméstico (jardines privados, control de roedores e insectos) Salud pública (control de plagas..)
Porcentaje de consumo de plaguicidas por sectores económicos en 1993
Usos Agrícolas
Industrial, comercial y salud pública
Dosméstico y jardines
Herbicidas (%) 78 18 4
Insecticidas (%) 69 18 13
Fungicidas (%) 64 27 8
Otros (%) 90 8 4
Total (%) 75 18 7
Total (millones de kg) 365 89 33
“prevenir una plaga es mejor que combatirla”
U ltrason id os , m ic roon d ase lec tric id ad , ceb o ,
tram p as
F ís icos
P lag u ic id as
Q u ím icos
F erom on asR eg u lad ores c rec im ien to
E n em ig os n a tu ra les
B io ló g icos
M é tod os d e con tro l d e p lag as
Plaguicidas. Historia
Azufre (1000 a.c.)
Arsénico (Romanos)
Nicotina (S. XVIII)
Cloruro de mercurio
Sulfato de cobre
Azufre y cal
Arsenito de cobre
Arseniato de plomo
Sulfato de cobre y cal
(S. XV-XIX)
insecticida
insecticida
insecticida: chinches
preservativo madera
funguicida
fungicida y insecticida
mariposa gitana
mariposa gitana
raticida
Plaguicidas. Historia
S. XIX. Insecticidas naturales: roterona y piretros
Arsenito de sodio: cultivo de la patata
Arseniato de cobre y arseniato de plomo: insecticidas
Sulfato de cobre y sulfuro de calcio: fungicidas
Organomercuriales (acetato de fenil mercurio): fungicida
Seguros, pero coste muy elevado
Tóxico y persistente (1961)
Tóxicos, aún se utilizan para combatir orugas
Tóxicos para los micro-organismos y persistentes
Tóxico y bioacumulable; sustituido por el benomil
Desde Segunda Guerra Mundial sustituidos por insecticidas orgánicos sintéticos
PLAGUICIDAS SINTÉTICOS. HISTORIA
1942. Introducción del DDT1944. Primer herbicida. 2,4-D1945-1955. Segunda generación de plaguicidas
(Organofosforados, carbamatos, ureas)1955-1960. Triacinas, sales de amonio cuaternarias1960-1970. Introducción de fungicidas (benzimidazoles,
pirimidinas, triazoles, etc) Primeros indicios de los efectos ecotoxicologicos del DDT y otros plaguicidas organoclorados
1972. Prohibición del uso de DDT en USA1970-1980. Introducción de la denominada tercera generación de
plaguicidas (piretroides y sulfonilureas)1990. Introducción de los denominados plaguicidas
ecológicos (esterilizantes, feromonas)
Plaguicidas
Organoclorados (DDT, HCH, Aldrin, Dieldrin...) Compuestos semivolátiles Resistentes a la degradación (persistentes) Acumulación en los tejidos vivos Transporte a larga distancia. Contaminación a nivel global
Segunda y tercera generación Compuestos relativamente solubles en agua Menos tendencia a la bioacumulación Vidas medias menores, menor persistencia en el medio.
Degradación Metabolitos más tóxicos y persistentes.
Contaminación de aguas
POPs
Plaguicidas. Consumo mundial
1960 1970 1980 1993
Industria de plaguicidas mundial. En millones de dólares
Total plaguicidas 580 2700 11600 25300
Porcentaje del mercado total por aplicaciones
Herbicidas 19 35 42 45
Insecticidas 37 38 35 31
Fungicidas 40 22 18 19
Otros 4 5 5 5
Mercado mundial de plaguicidas y porcentaje por usos
Plaguicidas totales representa aquellos usados en los sectores agrícolas y no
agrícolas, incluidos aquellos de uso doméstico.
Uso regional de plaguicidas, basado en los valores de mercado en 1993. (Carvalho et al. 1995)
Resto del mundo
Asia Este
Europa EsteEuropa Oeste
America Norte
America Latina
30
1020
4050
Herbicidas
Insecticidas
Fungicidas
%
Uso regional de plaguicidas, basado en los valores de mercado en 1993.
Contaminación de aguas superficiales y subterráneas
Origen del agua para consumo humano
Gran diversidad de clases químicas Diferentes funcionalidades Intervalo de polaridad muy amplio Diferentes propiedades ácido-base y solubilidad
Composición de los formulados
0
5
10
15
20
25
30
35
40Ingredienteactivo
Coadyugantes
Aditivos
Sinérgicos
Impurezas
Coadyugantes
TensioactivosAceites minerales y vegetalesSales inorgánicas
Plaguicidas. Propiedades físico-químicas
Solubilidad en aguaCoeficiente de partición octanol-agua (Kow)Propiedades ácido-basePresión de vapor (Pv)Constante de Henry (H)Coeficiente de sorción en suelos (Koc)Vida media
Plaguicidas. Propiedades físico-químicas
Solubilidad en aguaIndica la tendencia del plaguicida a ser eliminado de
los suelos por las escorrentías o el agua de riego.
Coeficiente de partición octanol-agua (Kow)Constante de equilibrio de un sistema de dos fases
agua y octanol. Lipofilia PolaridadPropiedades ácido-base
Capacidad de ionización en un sistema agua-suelo a pH 5-8 típico del medio ambiente.
Plaguicidas. Propiedades físico-químicas
Presión de vapor Presión parcial de un compuesto en fase gas en
equilibrio con el sólido o líquido puro. Gobierna la distribución entre el líquido o sólido y la fase gas.
Constante de Henry (H) Coeficiente de partición entre la concentración del
compuesto en el aire y en el agua en equilibrio. Regula la volatilización de los compuestos del agua.
Coeficiente de sorción en suelos Distribución entre los sólidos del suelo y la fase
líquida Movilidad
Plaguicidas. Propiedades físico-químicas
Vida media Tiempo que se requiere para que la
concentración de una determinada sustancia en un compartimento ambiental se reduzca a la mitad de la inicial.
Degradación biótica y abiótica Migración Volatilización Absorción en vegetación
ATMOSFERICOAire
Presión de vaporPes molec.solubilidad
TERRESTRESueloKoc
MovilidadPes molec.
ACUATICOAguaSolubilidadPresió vaport 1/2
Evaporación
Deposición
Ads
orci
ónLi
xivi
ació
n Deposición
Volatilitzación
P
Distribución ambiental de plaguicidas en función de sus constantes físico-químicas
Escorrentías
Volatilización
Deposición
Pérdidas de plaguicidas durante el proceso de aplicación
Dispersión
Fotòlisis
Adsorción
Plaguicidas y medio ambiente
agua subterránea
Franja capilar
Zona intermedia
suelo
PozoAplicación
lixiviación
Escorrentiasvolatilización
Plaguicidas en suelos
MOVILIDAD Lixiviación Contaminación de aguas Volatilización Transporte por vía
atmosférica Biodisponibilidad Efectos sobre los
organismos y ecosistemas
Plaguicidas en suelos
Movilidad en suelos Lipofilicidad del plaguicida (Kow) Mineralogia del suelo, pH Contenido en materia orgánica Humedad del suelo
Disminución del contenido en agua Aumenta adsorciónAumento de arcillas y materia orgánica Disminución de la movilidad
Aumento de temperatura Reduce adsorciónAumenta la movilidad
GUS > 2.8 Alta probabilidad de lixiviaciónGUS< 1.8 No lixiviación
Plaguicidas. Lixiviación
Profundidad del agua subterráneaTopografía de la zona (mayor o menor pendiente)Composición del sueloComposición del acuíferoCapacidad de recarga de agua subterránea por
precipitación e irrigaciónLa conductividad hidráulica del acuífero
Plaguicidas. Aguas Subterráneas
Aguas subterráneas suministro de agua potable del 90% de las zonas rurales y 75 % de las ciudades (USA)
47 % de 105 muestras de agua subterránea con residuos de plaguicidas
Contaminación de ríos, estuarios y mar Deposición atmosférica Drenaje de zonas agrícolas Descarga de aguas subterráneas
Solubles en agua 90-99 % en fase disuelta
Transporte por vía acuática
Aprox. 0.4 % de la cantidad aplicada de atracina pasa a los ríos
National Water Quality Assessment
0
20
40
60
80
100
Stream
s
Shallow G
W
Stream
s
Shallow G
WRive
rs
Major A
quifers
> 0,05
> 0,01
Fre
cuen
cy o
f d
etec
tion
(%
of
sam
ple
s)
ES&T, 1999
Agricultural areas
Urban areas
Mixed landuse
Values in µg/L
Plaguicidas. Contaminación en zonas costeras
Estimación de las entradas fluviales de un contaminante en el mar
L = CiQi, donde Ci es la concentración del contaminante en el mes i, y Qi cantidad total de agua que desembocó en el mes i
L = 365/12 CiQi, donde Ci es la concentración en el dia i, y Qi es la descarga de agua en el dia i.
Plaguicidas Organonitrogenados en el Mar Mediterráneo
Mar Mediterráneo
Compuesto Consumo Anual (Tn)
Método 1 (kg)
Método 2 (kg)
Atracina 130 970 817
Simacina 13 485 503
De-etilatracina -- 496 414
Alachlor 58 112 92
Metolachlor 37 236 194
Consumo anual (Tn) y descarga estimada en el Mar Mediterráneo (kg) de plaguicidas organonitrogenados en la zona del rio Ebro
Barceló et al., 1996
Plaguicidas en océanos
Chesapeake Bay Clorotriacinas
No se transportan a mar abierto No se acumulan en el sedimento
Degradación en sedimentos marinos?
Estuarios estudiados: Costa este de España (rio Ebro) Costa sur de Francia (rio Ródano) Norte del mar Adriático (rio Po) Golfo Termaikos y Amvraikos (Grecia, diferentes rios)
Plaguicidas en zonas tropicalesPlaguicidas en uso en su mayoría incluidos en las clases 1a y 1b de la WHO (productos químicos solo manipulables por personal autorizado y entrenado).
Entre 64-77 % de los agricultores de Costa Rica reconocen no haber recibido ningún tipo de entrenamiento para la aplicación de plaguicidas
Uso inadecuadoTransporte y almacenamiento en malas condiciones Aplicaciones innecesarias y/o uso abusivoAplicación en cercanías de ríos o corrientes de aguaAplicación aérea sobre aguas superficiales
Tratamiento inadecuado de los residuosLavado de los equipos de aplicación en ríos y corrientes de aguaTratamiento inadecuado de los excedentes de plaguicidas y sus contenedores
Plaguicidas en zonas tropicales
Vulnerabilidad de los ecosistemas acuáticos tropicales frente a las zonas templadas
Temperaturas e insolación mayores Mayor degradaciónMayor toxicidad (mayor solubilidad al aumentar la T, mayor velocidad de ingesta, mayor bioconcentración , disminución de la disponibilidad de oxigeno)
Mayor precipitaciónAumentan las escorrentías urbanas y agrícolasMayor probabilidad de lixiviación a aguas subterráneas
Estructura químicaModo de acción
Efectos de los plaguicidas
Control Integral de plagas
Tipo de plagaSelección del tipo de plaguicida
Selección sistema de aplicación
Densidad y distribución
Ciclo biológico y habitat
Tratamiento en etapas vulnerables
Ciertos insecticidas, acaricidas y fungicidas han producido cepas resistentes de hongos e insectos
Herbicidas. Modo de acción
1. Sistémicos : Inhibición del transporte de electrones durante la fotosíntesis (carbamatos, triazinas, ureas)
2. Hormonales : Actúan mimetizando el ácido indolacético, hormona natural del crecimiento vegetal (ácido fenoxiacético)
3. Inhibición de la división celular (carbamatos)4. Inhibición de la biosíntesis de lípidos, ceras
cuticulares vegetales (carbamatos)
Dinitrofenoles, DNOC, Dinoseb
Se degradan rápidamente en suelos
No dejan residuos tóxicos Después de diez días del
tratamiento es posible consumir las plantas sin efectos tóxicos
No bioacumulables. No provocan contaminación ambiental a largo plazo
Venenosos para el hombre y otros mamíferos
Todos los organismos atrapados mueren inmediatamente
Acidos fenoxiacéticos
Herbicidas hormonales, actuan de miméticos del ácido indolacético. Hormona natural del crecimiento vegetal
Baja toxicidad para los mamíferosNo persistente, se descompone en semanasProhibido desde 1969 debido a su probada teratogenicidad en ratas y ratones
Triacines: acción herbicida persistente (1 año)
Acción: absorbidas por las raíces de las plantas emergentes de malas hierbas, se ponen amarillas y mueren.
Selectividad: combinación de baja solubilidad y alto grado de absorción sobre coloides del suelo hace que no penetren más de 15 cm de la superficie del suelo. Plantas con raíces más profundas y árboles no se ven afectados.
Variedades de maíz y caña de azúcar son resistentes a la atracina y simacina, ya que tienen un encima que detoxifica estos compuestos por hidrólisis
Plaguicidas. Modo de acción
Acaricidas, Insecticidas
Inhibidores transmisión impulso nervioso. Actúan sobre el sistema nervioso central
Inhibición acetilcolinesterasa
Impulso nervioso
Axón o cilindro eje
Membrana presináptica
Membrana presináptica
Receptores de acetilcolina
(CH3)3N+CH2CH2OCOCH3 (CH3)3N+CH2CH2OH+CH3CO2HH2O
AColEAcetilcolina Colina
Convulsiones y muerte
Piretroides. Insecticidas de contacto Acción sobre sistema nervioso periférico y central (pérdida de iones K+)
Acción fulminante sobre insectos voladores
Efecto rápido y seguro Baja toxicidad para los
mamíferos No persistente, no deja
residuos tóxicos No se desarrollan
poblaciones resistentes
Baja persistencia debido a su inestabilidad frente al aire y la luz
Los insectos se recuperan si son tratados con dosis subletales (mezclas con otros insecticidas)
Se formulan con sinergistas inhibidores de las oxidasas (sistema de detoxificación del compuesto activo en insectos)
CRITERIOS DE DECISIÓN PARA INCLUIR UN PLAGUICIDA ENCRITERIOS DE DECISIÓN PARA INCLUIR UN PLAGUICIDA EN LAS LISTAS DE CANDIDADOS PRIORITAROISLAS LISTAS DE CANDIDADOS PRIORITAROIS
ToxicidadMecanismo de acciónEfectos sobre el medio y hombre
PersistenciaSol. agua > 30 mg/LVida media > 25 semanes
Utilización
50 Tm/año
Alta HMedia MBaja L
H M L
RECHAZADO
H
M L H
M L
H L M
H M L
CANDIDATO PRIORITARIO
Plaguicidas peligrosos para el hombre
Criterio Límite
LD50 aguda oral < 0.5 mg/kg
LD50 aguda dérmica < 2000 mg/kg
LD50 Inhalación aguda (4h) < 0.5 mg/kg
Corrosivos para los ojos Destrucción irreversible tejido ocular
Corrosivo para la piel Destrucción tisular o cicatrización
USA. Niveles (µg/L) en agua potableEuropa. Niveles en agua potable
0.1 µg/L plaguicida individual
0.5 µg/L total de plaguicidas
Limites de detección del orden de 20 ng/L
Plaguicidas en agua potable. Efectos sobre la salud
No se han establecido niveles para todos los plaguicidas. Los niveles establecidos para algunos no son analizables (no
hay control real de las concentraciones) No se ha considerado la exposición acumulada con otras rutas
de exposición (aire, alimentos..) Efectos de la presencia de mezclas de plaguicidas y sus
productos de degradación. Efectos antagónicos Efectos sinérgicos
Efectos de una exposición alta estacional Efectos de toxicidad crónica (extrapolación de ensayos con
animales)
Efectos de plaguicidas en el ambiente (8 billones, 1997)
Intoxicación humana: 3*106 intoxicaciones/año; 220.000 fatales (WHO, 1992) Intoxicación animales domésticos (0.1%, gatos y perros) Organismos no diana Resistencia a plaguicidas (mosquitos-malaria) Intoxicación de abejas (producción abejas, población, polinización) Daños a cultivos alienos (cultivo algodón destrozado al aplicar 2,4-D a campos
trigo adyacentes) Mortalidad de peces (alevines, insectos acuáticos, disminución O2 debido a la
descomposición de algas) Efectos a pájaros y mamíferos: directo o indirecto a través de la ingesta
(supervivencia, tasa reproducción, crecimiento, reducción hábitat por reducción de presas, etc. ). Consideradas “especies indicadoras” de riesgo.
Efectos en micro-organismos y biota: plaguicidas en el sedimento disminuyen la biodiversidad (gusanos, artrópodos, hongos, bacterias, etc.) y la biomasa total.
Más información en
FAO www.fao.org Normativa de plaguicidas en alimentos
EU http://europa.eu.int/eur-lex/es/index.html Legislación vigente sobre plaguicidas en Europa
EPA www.epa.gov Información y legislación sobre plaguicidas en USA
Base de datos sobre plaguicidashttp://pmpe.cce.cornell.edu/fqpa-list.html