Impacto ambiental de los pesticidas
Efecto ambiental

Se rocían pesticidas con un tractor en un campo recién arado. La pulverización aérea es una de las principales fuentes de dispersión de pesticidas y la aplicación sobre tierra vegetal suelta aumenta la posibilidad de que se escurran hacia los cursos de agua.

Los efectos ambientales de los pesticidas describen la amplia serie de consecuencias del uso de pesticidas. Las consecuencias no deseadas de los pesticidas son uno de los principales impulsores del impacto negativo de la agricultura industrial moderna sobre el medio ambiente . Los pesticidas, debido a que son sustancias químicas tóxicas destinadas a matar especies de plagas , pueden afectar a especies no objetivo , como plantas , animales y humanos. Más del 98% de los insecticidas rociados y el 95% de los herbicidas llegan a un destino distinto de su especie objetivo, porque se rocían o se esparcen en campos agrícolas enteros. [1] Otros agroquímicos , como los fertilizantes , también pueden tener efectos negativos sobre el medio ambiente.

Los efectos negativos de los plaguicidas no se limitan a la zona de aplicación. La escorrentía y la deriva de plaguicidas pueden llevar los plaguicidas a entornos acuáticos distantes u otros campos, zonas de pastoreo, asentamientos humanos y zonas no desarrolladas. Otros problemas surgen de las malas prácticas de producción, transporte, almacenamiento y eliminación. [2] Con el tiempo, la aplicación repetida de plaguicidas aumenta la resistencia de las plagas, mientras que sus efectos sobre otras especies pueden facilitar el resurgimiento de la plaga. [3] Las alternativas al uso intensivo de plaguicidas, como el manejo integrado de plagas , y las técnicas de agricultura sostenible como el policultivo mitigan estas consecuencias, sin la aplicación de productos químicos tóxicos nocivos.

Los modelos ambientales indican que, a nivel mundial, más del 60% de las tierras agrícolas del mundo (unos 24,5 millones de km²) están "en riesgo de contaminación por pesticidas con más de un ingrediente activo", y que más del 30% está en "alto riesgo", de los cuales un tercio se encuentra en regiones con alta biodiversidad. [4] [5] Cada pesticida o clase de pesticida conlleva un conjunto específico de preocupaciones ambientales. Estos efectos indeseables han llevado a la prohibición de muchos pesticidas, mientras que las regulaciones han limitado y/o reducido el uso de otros. La difusión mundial del uso de pesticidas, incluido el uso de pesticidas más antiguos/obsoletos que han sido prohibidos en algunas jurisdicciones, ha aumentado en general. [6] [7]

Pesticidas naturales

Hemos utilizado pesticidas químicos durante años debido a los beneficios inmediatos que obtiene la agroindustria. Desde su relación costo-beneficio hasta su ayuda para reducir la propagación de enfermedades y aumentar la producción de cultivos, estos pesticidas parecen ser un gran recurso. Sin embargo, los estudios han demostrado que los pesticidas químicos pueden causar graves problemas para quienes los consumen y para el medio ambiente que los rodea. [8] Pueden destruir los ecosistemas e introducir todo tipo de toxinas en las personas y los animales que los consumen. Incluso los ingredientes no activos que a menudo se supone que no son tóxicos pueden ser el ingrediente muy tóxico que causa daño. Tal vez, el problema más común con los pesticidas es su efecto sobre los polinizadores. [8] Si bien están diseñados para matar plagas, estos productos químicos también tienden a matar o dañar a las mismas criaturas que mantienen en marcha la agricultura. Claro, algunos pesticidas químicos son lo suficientemente suaves como para no dañar a los insectos buenos, pero todo lo que se necesita es un error humano para hacer que lo que es inofensivo sea dañino. Algunos efectos son desconocidos debido al efecto complicado y difícil de predecir de la combinación de pesticidas. En algunos casos, los pesticidas naturales ofrecen una mejor alternativa para los agricultores. [9] Los pesticidas naturales son pesticidas que se encuentran en la naturaleza y están hechos de minerales, plantas y microorganismos. Si bien no duran tanto como los pesticidas sintéticos y son menos tóxicos, son más seguros para el medio ambiente. (Esto no significa que sean seguros para los humanos, ya que aún están destinados a matar insectos). Los tipos específicos de pesticidas naturales incluyen pesticidas botánicos: sustancias químicas naturales extraídas directamente de plantas o minerales; pesticidas bioquímicos: utilizan sustancias como hormonas vegetales que podrían interferir con el apareamiento de las plagas u otros comportamientos; y pesticidas microbianos: pesticidas con microorganismos como hongos, virus o bacterias como ingrediente activo. Otras cosas como el romero, las caléndulas, los crisantemos, la lavanda y la albahaca funcionan como un disuasivo natural contra plagas específicas. [10]

Historia

Uso de pesticidas por región a lo largo del tiempo

Los primeros herbicidas sintéticos se descubrieron en los años 1930 y 1940. Esta fue la época en la que se dispuso de antibióticos sintéticos, plásticos y muchos otros materiales. Los pesticidas sintéticos se hicieron populares rápidamente después de la Segunda Guerra Mundial. Los rendimientos de los cultivos aumentaron significativamente gracias al descubrimiento del 2,4-D . [11] [12] [13] [14] Muchas infestaciones de insectos se abordaron con DDT , lo que redujo en gran medida las tasas de tifus y malaria en todo el mundo. En 1962, se estima que se produjeron 85.000.000 kilogramos de DDT solo en los EE. UU. [15]

La preocupación pública por los efectos ambientales indeseables de los productos químicos surgió a principios de la década de 1960 con la publicación del libro de Rachel Carson , Primavera silenciosa . Poco después, se demostró que el DDT, utilizado originalmente para combatir la malaria , y sus metabolitos causaban efectos a nivel de población en las aves rapaces. Los estudios iniciales en los países industrializados se centraron en los efectos de mortalidad aguda que afectaban principalmente a las aves o los peces. [16]

Uso moderno de pesticidas

En la actualidad, se utilizan más de 3.500 millones de kilogramos de pesticidas sintéticos en la agricultura mundial, en una industria que genera más de 45.000 millones de dólares. [17] Entre los principales productores de agroquímicos actuales se encuentran Syngenta (ChemChina), Bayer Crop Science, BASF , Dow AgroSciences , FMC , ADAMA, Nufarm , Corteva , Sumitomo Chemical, UPL y Huapont Life Sciences. Bayer CropScience y su adquisición de Monsanto la llevaron a registrar ganancias récord en 2019 de más de 10.000 millones de dólares en ventas, con un crecimiento de las acciones de herbicidas del 22%, seguida de cerca por Syngenta. [18]

En 2016, Estados Unidos consumió 322 millones de libras (146.056.743 kg) de pesticidas prohibidos en la UE, 26 millones de libras (11.793.402 kg) de pesticidas prohibidos en Brasil y 40 millones de libras (18.143.695 kg) de pesticidas prohibidos en China, y la mayoría de los pesticidas prohibidos se mantuvieron constantes o aumentaron en los Estados Unidos durante los últimos 25 años según los estudios. [19]

En los Estados Unidos, el uso de pesticidas convencionales alcanzó su punto máximo en 1979 y, en 2007, se había reducido en un 25 por ciento con respecto al nivel máximo de 1979, [20] mientras que la producción agrícola estadounidense aumentó un 43 por ciento durante el mismo período. [21]

Efectos específicos de los pesticidas

Efectos ambientales de los plaguicidas
Pesticida/claseEfecto(s)
DDT / DDE organocloradoDisruptor endocrino [22]
Propiedades de alteración de la tiroides en roedores, aves, anfibios y peces [23]
Mortalidad aguda atribuida a la inhibición de la actividad de la acetilcolinesterasa [24]
DDTAdelgazamiento de la cáscara del huevo en aves rapaces [23]
Carcinógeno [22]
Disruptor endocrino [22]
DDT/Diclofol, Dieldrín y ToxafenoDisminución de la población juvenil y mortalidad de adultos en reptiles silvestres [25]
DDT/Toxafeno/ ParatiónSusceptibilidad a la infección por hongos [26]
TriazinaLas lombrices de tierra se infectaron con gregarinas monocístidas [16]
ClordanoInteractúa con los sistemas inmunes de los vertebrados [26]
Carbamatos, herbicida fenoxi 2,4-D y atrazinaInteractúa con los sistemas inmunes de los vertebrados [26]
AnticolinesterasaEnvenenamiento de aves [24]
Infecciones animales, brotes de enfermedades y mayor mortalidad. [27]
OrganofosforadoPropiedades de alteración de la tiroides en roedores, aves, anfibios y peces [23]
Mortalidad aguda atribuida a la inhibición de la actividad de la acetilcolinesterasa [24]
Inmunotoxicidad , causada principalmente por la inhibición de las serina hidrolasas o esterasas [28]
Daño oxidativo [28]
Modulación de las vías de transducción de señales [28]
Deterioro de funciones metabólicas como la termorregulación , la ingesta de agua y/o alimentos y el comportamiento, deterioro del desarrollo, reducción del éxito reproductivo y de la eclosión en vertebrados. [29]
CarbamatoPropiedades de alteración de la tiroides en roedores, aves, anfibios y peces [23]
Deterioro de funciones metabólicas como la termorregulación , la ingesta de agua y/o alimentos y el comportamiento, deterioro del desarrollo, reducción del éxito reproductivo y de la eclosión en vertebrados. [29]
Interactúa con los sistemas inmunes de los vertebrados [26]
Mortalidad aguda atribuida a la inhibición de la actividad de la acetilcolinesterasa [24]
Herbicida fenoxi 2,4-DInteractúa con los sistemas inmunes de los vertebrados [26]
AtrazinaInteractúa con los sistemas inmunes de los vertebrados [26]
Poblaciones reducidas de rana leopardo del norte (Rana pipiens) debido a que la atrazina mató al fitoplancton , lo que permitió que la luz penetrara la columna de agua y el perifiton asimilara los nutrientes liberados por el plancton . El crecimiento del perifiton proporcionó más alimento a los herbívoros, lo que aumentó las poblaciones de caracoles, que proporcionan huéspedes intermediarios para los trematodos . [30]
PiretroidePropiedades de alteración de la tiroides en roedores, aves, anfibios y peces [23]
TiocarbamatoPropiedades de alteración de la tiroides en roedores, aves, anfibios y peces [23]
TriazinaPropiedades de alteración de la tiroides en roedores, aves, anfibios y peces [23]
TriazolPropiedades de alteración de la tiroides en roedores, aves, anfibios y peces [23]
Deterioro de funciones metabólicas como la termorregulación , la ingesta de agua y/o alimentos y el comportamiento, deterioro del desarrollo, reducción del éxito reproductivo y de la eclosión en vertebrados.
Neonicotinoico/ Nicotinoidetoxicidad respiratoria, cardiovascular, neurológica e inmunológica en ratas y humanos [31]
Alteran la señalización de las aminas biógenas y provocan una disfunción olfativa posterior, además de afectar el comportamiento de búsqueda de alimento, el aprendizaje y la memoria.
Imidacloprid , imidacloprid/ piretroide λ-cihalotrinaAlteración en la búsqueda de alimento, el desarrollo de la cría y el éxito de la colonia en términos de tasa de crecimiento y producción de nuevas reinas. [32]
TiametoxamAlta mortalidad de las abejas obreras debido a fallas en el retorno a casa [33] (los riesgos de colapso de la colonia siguen siendo controvertidos) [34]
FlupiradifuronaEfectos sinérgicos adversos letales y subletales en las abejas. [35] Su toxicidad depende de la estación y del estrés nutricional, y puede reducir la supervivencia de las abejas, el consumo de alimentos, la termorregulación, el éxito del vuelo y aumentar la velocidad de vuelo. [36] Tiene el mismo modo de acción de los neonicotinoides. [37]
EspinosinasAfecta diversos rasgos fisiológicos y comportamentales de los artrópodos beneficiosos , en particular los himenópteros [38]
Maíz Bt /CryAbundancia reducida de algunos taxones de insectos, predominantemente lepidópteros herbívoros susceptibles , así como de sus depredadores y parasitoides . [16]
HerbicidaDisponibilidad reducida de alimentos y efectos secundarios adversos sobre los invertebrados del suelo y las mariposas [39]
Disminución de la abundancia y diversidad de especies de pequeños mamíferos. [39]
BenomiloSe modificó la disposición floral a nivel de parche y posteriormente se produjo una reducción de dos tercios del número total de visitas de abejas y un cambio en los visitantes de abejas de cuerpo grande a abejas y moscas de cuerpo pequeño [40].
Ciclos de herbicidas y siembraTasas de supervivencia y reproducción reducidas en aves carnívoras o que se alimentan de semillas [41]

Contaminantes orgánicos persistentes

Los contaminantes orgánicos persistentes (COP) son compuestos que resisten la degradación y, por lo tanto, permanecen en el medio ambiente más allá de su término previsto. Algunos pesticidas, incluidos aldrín , clordano , DDT , dieldrín , endrín , heptacloro , hexaclorobenceno , mirex y toxafeno , se consideran COP. Algunos COP tienen la capacidad de volatilizarse y viajar grandes distancias a través de la atmósfera para depositarse en regiones remotas. Dichos productos químicos pueden tener la capacidad de bioacumularse y biomagnificarse y pueden biomagnificarse (es decir, volverse más concentrados) hasta 70.000 veces sus concentraciones originales. [42] Los COP pueden afectar a organismos no objetivo en el medio ambiente y aumentar el riesgo para los humanos [43] al alterar los sistemas endocrino , reproductivo y respiratorio . [42]

La vida media de los plaguicidas es de gran interés. Algunos plaguicidas se degradan rápidamente en el medio ambiente, mientras que otros, llamados persistentes, permanecen en el ambiente y provocan efectos no deseados. [44] Algunos autores sostienen que los modelos de evaluación de riesgos e impactos de los plaguicidas dependen de la información que describe la disipación de las plantas y son sensibles a ella. [45]

La vida media de los pesticidas se explica en dos hojas informativas de NPIC . Las vías de degradación conocidas son: fotólisis , disociación química , sorción , bioacumulación y metabolismo vegetal o animal . [46] [47] Una hoja informativa del USDA publicada en 1994 enumera el coeficiente de adsorción del suelo y la vida media en el suelo para los pesticidas que se usaban comúnmente en ese momento. [48] [49]

Efectos ambientales

Aire

Aplicación aérea de un pesticida contra mosquitos sobre una ciudad

Los pesticidas contribuyen a la contaminación del aire. La deriva de pesticidas ocurre cuando los pesticidas suspendidos en el aire en forma de partículas son transportados por el viento a otras áreas, contaminándolas potencialmente. [50] Los pesticidas que se aplican a los cultivos pueden volatilizarse y pueden ser arrastrados por el viento a áreas cercanas, lo que puede representar una amenaza para la vida silvestre. [51] Las condiciones climáticas en el momento de la aplicación, así como la temperatura y la humedad relativa, cambian la propagación del pesticida en el aire. A medida que aumenta la velocidad del viento, también lo hace la deriva de la pulverización y la exposición. La baja humedad relativa y la alta temperatura dan como resultado una mayor evaporación de la pulverización. Por lo tanto, la cantidad de pesticidas inhalables en el ambiente exterior a menudo depende de la estación. [3] Además, las gotas de pesticidas pulverizados o las partículas de pesticidas aplicados en forma de polvo pueden viajar en el viento a otras áreas, [52] o los pesticidas pueden adherirse a partículas que soplan en el viento, como partículas de polvo. [53] La pulverización terrestre produce menos deriva de pesticidas que la pulverización aérea . [54] Los agricultores pueden emplear una zona de amortiguación alrededor de sus cultivos, que consiste en tierras vacías o plantas no cultivadas, como árboles de hoja perenne, para que sirvan como cortavientos y absorban los pesticidas, evitando la deriva a otras áreas. [55] Estos cortavientos son requeridos por ley en los Países Bajos . [55]

Los pesticidas que se rocían en los campos y se utilizan para fumigar el suelo pueden liberar sustancias químicas llamadas compuestos orgánicos volátiles , que pueden reaccionar con otras sustancias químicas y formar un contaminante llamado ozono troposférico . El uso de pesticidas representa aproximadamente el 6 por ciento de los niveles totales de ozono troposférico. [56]

Agua

Vías de los plaguicidas

En Estados Unidos, se encontró que los pesticidas contaminaban todos los arroyos y más del 90% de los pozos muestreados en un estudio del Servicio Geológico de Estados Unidos . [57] También se encontraron residuos de pesticidas en la lluvia y el agua subterránea. [58] Estudios realizados por el gobierno del Reino Unido mostraron que las concentraciones de pesticidas excedían las permitidas para el agua potable en algunas muestras de agua de río y agua subterránea. [59]

Los efectos de los plaguicidas en los sistemas acuáticos suelen estudiarse mediante un modelo de transporte hidrológico para estudiar el movimiento y el destino de las sustancias químicas en ríos y arroyos. Ya en la década de 1970 se realizaban análisis cuantitativos de las escorrentías de plaguicidas para predecir las cantidades de plaguicidas que llegarían a las aguas superficiales. [60]

Hay cuatro rutas principales a través de las cuales los pesticidas llegan al agua: pueden desplazarse fuera del área prevista cuando se rocían, pueden percolar o filtrarse a través del suelo, pueden ser transportados al agua como escorrentía o pueden derramarse, por ejemplo, accidentalmente o por negligencia. [61] También pueden ser transportados al agua por la erosión del suelo . [62] Los factores que afectan la capacidad de un pesticida para contaminar el agua incluyen su solubilidad en agua , la distancia desde un sitio de aplicación a un cuerpo de agua, el clima, el tipo de suelo , la presencia de un cultivo en crecimiento y el método utilizado para aplicar el químico. [63]

Normativa centrada en el agua

En la normativa de los Estados Unidos , los límites máximos de concentraciones permisibles [64] para pesticidas individuales en el agua potable son establecidos por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) para los sistemas de agua públicos . [58] [63] (No existen estándares federales para pozos privados). Los estándares de calidad del agua ambiental para concentraciones de pesticidas en cuerpos de agua son desarrollados principalmente por agencias ambientales estatales, con la supervisión de la EPA. Estos estándares pueden ser emitidos para cuerpos de agua individuales, o pueden aplicarse a nivel estatal. [65] [66]

El Reino Unido establece estándares de calidad ambiental (EQS), o concentraciones máximas permitidas de algunos pesticidas en cuerpos de agua por encima de los cuales puede ocurrir toxicidad. [67]

La Unión Europea regula las concentraciones máximas de pesticidas en el agua. [67]

Suelo

El uso extensivo de pesticidas en la producción agrícola puede degradar y dañar la comunidad de microorganismos que viven en el suelo , particularmente cuando estos productos químicos se usan en exceso o mal a medida que los compuestos químicos se acumulan en el suelo. [68] El impacto total de los pesticidas en los microorganismos del suelo aún no se entiende por completo; muchos estudios han encontrado efectos nocivos de los pesticidas en los microorganismos del suelo y los procesos bioquímicos, mientras que otros han encontrado que los residuos de algunos pesticidas pueden ser degradados y asimilados por los microorganismos. [69] El efecto de los pesticidas en los microorganismos del suelo se ve afectado por la persistencia, concentración y toxicidad del pesticida aplicado, además de varios factores ambientales. [70] Esta compleja interacción de factores dificulta sacar conclusiones definitivas sobre la interacción de los pesticidas con el ecosistema del suelo . En general, la aplicación de pesticidas a largo plazo puede alterar los procesos bioquímicos del ciclo de nutrientes . [69]

Muchos de los productos químicos utilizados en los pesticidas son contaminantes persistentes del suelo , cuyo impacto puede perdurar durante décadas y afectar negativamente a la conservación del suelo . [71]

El uso de pesticidas disminuye la biodiversidad general del suelo. Al no utilizar productos químicos , se obtiene una mejor calidad del suelo [72] , con el efecto adicional de que una mayor cantidad de materia orgánica en el suelo permite una mayor retención de agua [ 58] . Esto ayuda a aumentar los rendimientos de las granjas en años de sequía, cuando las granjas orgánicas han tenido rendimientos entre un 20 y un 40 % más altos que sus contrapartes convencionales [73] . Un menor contenido de materia orgánica en el suelo aumenta la cantidad de pesticidas que saldrán del área de aplicación, porque la materia orgánica se une a los pesticidas y ayuda a descomponerlos [58] .

Tanto la degradación como la sorción son factores que influyen en la persistencia de los pesticidas en el suelo. Dependiendo de la naturaleza química del pesticida, estos procesos controlan directamente el transporte del suelo al agua y, a su vez, al aire y a nuestros alimentos. La descomposición de las sustancias orgánicas, la degradación, implica interacciones entre los microorganismos del suelo. La sorción afecta a la bioacumulación de pesticidas que dependen de la materia orgánica del suelo. Se ha demostrado que los ácidos orgánicos débiles son absorbidos débilmente por el suelo, debido al pH y a su estructura mayoritariamente ácida. Se ha demostrado que los productos químicos absorbidos son menos accesibles a los microorganismos. Los mecanismos de envejecimiento son poco conocidos, pero a medida que aumentan los tiempos de residencia en el suelo, los residuos de pesticidas se vuelven más resistentes a la degradación y la extracción a medida que pierden actividad biológica. [74]

Impactos

Plantas

Pulverización de cultivos

La fijación de nitrógeno , necesaria para el crecimiento de las plantas vasculares ("superiores") , se ve obstaculizada por los pesticidas en el suelo. [75] Se ha demostrado que los insecticidas DDT , metilparatión y, especialmente, pentaclorofenol interfieren con la señalización química entre las leguminosas y los rizobios . [75] La reducción de esta señalización química simbiótica da como resultado una menor fijación de nitrógeno y, por lo tanto, una reducción del rendimiento de los cultivos. [75] La formación de nódulos en las raíces de estas plantas ahorra a la economía mundial 10 mil millones de dólares en fertilizantes nitrogenados sintéticos cada año. [76]

Por otro lado, los pesticidas tienen algunos efectos nocivos directos sobre las plantas, incluido el desarrollo deficiente de los pelos radiculares, el amarillamiento de los brotes y la reducción del crecimiento de las plantas. [77]

Polinizadores

Los pesticidas pueden matar abejas y están fuertemente implicados en la disminución de los polinizadores , [78] la pérdida de especies que polinizan las plantas, incluso a través del mecanismo del Trastorno de Colapso de Colonias , [79] [80] [81] [82] [83] [ ¿ fuente poco confiable? ] en el que las abejas obreras de una colmena o colonia de abejas melíferas occidentales desaparecen abruptamente. La aplicación de pesticidas a cultivos que están en floración puede matar a las abejas melíferas , [50] que actúan como polinizadores. El USDA y el USFWS estiman que los agricultores estadounidenses pierden al menos $200 millones al año por la reducción de la polinización de los cultivos porque los pesticidas aplicados a los campos eliminan aproximadamente una quinta parte de las colonias de abejas melíferas en los EE. UU. y dañan un 15% adicional. [1]

Animales

En Inglaterra, el uso de pesticidas en jardines y tierras de cultivo ha provocado una reducción en el número de pinzones comunes.

Los estudios en animales se centran principalmente en peces, insectos, aves, anfibios y arácnidos. [16] Muchos tipos de animales se ven perjudicados por los pesticidas, lo que lleva a muchos países a regular su uso a través de Planes de Acción para la Biodiversidad . Los animales, incluidos los humanos, pueden resultar envenenados por los residuos de pesticidas que quedan en los alimentos, por ejemplo, cuando los animales salvajes entran en campos fumigados o en áreas cercanas poco después de la fumigación. [54]

Los pesticidas pueden eliminar las fuentes de alimentación esenciales de algunos animales, haciendo que estos se reubiquen, cambien su dieta o mueran de hambre. Los residuos pueden viajar a lo largo de la cadena alimentaria ; por ejemplo, las aves pueden resultar perjudicadas cuando comen insectos y gusanos que han consumido pesticidas. [50] Las lombrices de tierra digieren materia orgánica y aumentan el contenido de nutrientes en la capa superior del suelo. Protegen la salud humana al ingerir hojarasca en descomposición y servir como bioindicadores de la actividad del suelo. Los pesticidas han tenido efectos nocivos en el crecimiento y la reproducción de las lombrices de tierra. [84] Algunos pesticidas pueden bioacumularse , o acumularse hasta niveles tóxicos en los cuerpos de los organismos que los consumen con el tiempo, un fenómeno que afecta especialmente a las especies que se encuentran en lo alto de la cadena alimentaria. [50]

Pájaros

Índice del número de aves comunes en las tierras agrícolas de la Unión Europea y en países europeos seleccionados, base igual a 100 en 1990 [85]
  Suecia
  Países Bajos
  Francia
  Reino Unido
  unión Europea
  Alemania
  Suiza

El Servicio de Pesca y Vida Silvestre de Estados Unidos estima que 72 millones de aves mueren cada año a causa de los pesticidas en Estados Unidos. [86] Las águilas calvas son ejemplos comunes de organismos no objetivo que se ven afectados por el uso de pesticidas. El libro de Rachel Carson , Primavera silenciosa, descubrió los efectos de la bioacumulación del pesticida DDT en 1962.

Las aves de las tierras agrícolas están disminuyendo más rápidamente que las aves de cualquier otro bioma en América del Norte, una disminución que se correlaciona con la intensificación y expansión del uso de pesticidas. [87] En las tierras agrícolas del Reino Unido, las poblaciones de diez especies de aves diferentes disminuyeron en 10 millones de individuos reproductores entre 1979 y 1999, supuestamente por la pérdida de especies de plantas e invertebrados de los que se alimentan las aves. En toda Europa, 116 especies de aves estaban amenazadas en 1999. Se ha descubierto que las reducciones en las poblaciones de aves están asociadas con los momentos y las áreas en los que se utilizan pesticidas. [88] El adelgazamiento de la cáscara de los huevos inducido por DDE ha afectado especialmente a las poblaciones de aves europeas y norteamericanas. [89] De 1990 a 2014, el número de aves agrícolas comunes ha disminuido en la Unión Europea en su conjunto y en Francia, Bélgica y Suecia; en Alemania, que depende más de la agricultura orgánica y menos de los pesticidas, la disminución ha sido más lenta; En Suiza , que no depende mucho de la agricultura intensiva , después de un descenso a principios de la década de 2000 el nivel ha vuelto al de 1990. [85]

En otro ejemplo, algunos tipos de fungicidas utilizados en el cultivo de maní son sólo ligeramente tóxicos para las aves y los mamíferos, pero pueden matar a las lombrices de tierra, lo que a su vez puede reducir las poblaciones de aves y mamíferos que se alimentan de ellas. [54]

Algunos pesticidas vienen en forma granulada. La fauna silvestre puede comer los gránulos, confundiéndolos con granos de comida. Unos pocos gránulos de un pesticida pueden ser suficientes para matar a un pájaro pequeño. [54] Los herbicidas pueden poner en peligro las poblaciones de aves al reducir su hábitat. [54] Además, la destrucción del hábitat nativo y la conversión a otros tipos de uso de la tierra (por ejemplo, agrícola, residencial) contribuye a la disminución de estas aves. Los avicidas plantean una gran amenaza de envenenamiento directo de aves no objetivo. Como las aves envenenadas pueden volar largas distancias antes de morir, la muerte de aves no objetivo a menudo pasa desapercibida. Muchos países no tienen pesticidas registrados de este grupo en absoluto. En los EE. UU., los avicidas registrados pertenecen a pesticidas de uso restringido y solo pueden usarse en operaciones de control de plagas certificadas.

Vida acuática

Uso de un herbicida acuático
Los márgenes de campo amplios pueden reducir la contaminación por fertilizantes y pesticidas en arroyos y ríos

Los peces y otra biota acuática pueden resultar perjudicados por el agua contaminada con pesticidas. [90] La escorrentía superficial de pesticidas en ríos y arroyos puede ser altamente letal para la vida acuática , a veces matando a todos los peces de un arroyo en particular. [91]

La aplicación de herbicidas en cuerpos de agua puede causar la muerte de peces cuando las plantas muertas se descomponen y consumen el oxígeno del agua , asfixiando a los peces. Los herbicidas como el sulfato de cobre que se aplican al agua para matar plantas son tóxicos para los peces y otros animales acuáticos en concentraciones similares a las utilizadas para matar las plantas. La exposición repetida a dosis subletales de algunos pesticidas puede causar cambios fisiológicos y de comportamiento que reducen las poblaciones de peces, como el abandono de nidos y crías, disminución de la inmunidad a las enfermedades y disminución de la evitación de depredadores. [90]

La aplicación de herbicidas a cuerpos de agua puede matar plantas de las que dependen los peces para su hábitat. [90]

Los pesticidas pueden acumularse en los cuerpos de agua hasta niveles que matan al zooplancton , la principal fuente de alimento para los peces jóvenes. [92] Los pesticidas también pueden matar a los insectos de los que se alimentan algunos peces, lo que hace que estos viajen más lejos en busca de alimento y los expone a un mayor riesgo de los depredadores. [90]

Cuanto más rápido se descomponga un plaguicida en el medio ambiente, menos amenaza representará para la vida acuática. Los insecticidas suelen ser más tóxicos para la vida acuática que los herbicidas y fungicidas. [90]

Anfibios

En las últimas décadas, las poblaciones de anfibios han disminuido en todo el mundo por razones inexplicables que se cree que son variadas pero de las cuales los pesticidas pueden ser parte. [93]

Las mezclas de pesticidas parecen tener un efecto tóxico acumulativo sobre las ranas. Los renacuajos de los estanques que contienen múltiples pesticidas tardan más en metamorfosearse y son más pequeños cuando lo hacen, lo que disminuye su capacidad para atrapar presas y evitar a los depredadores. [94] La exposición de los renacuajos al organoclorado endosulfán en niveles que probablemente se encuentren en hábitats cercanos a campos rociados con el producto químico mata a los renacuajos y causa anomalías de comportamiento y crecimiento. [95]

El herbicida atrazina puede convertir a las ranas macho en hermafroditas , disminuyendo su capacidad de reproducción. [94] Se han reportado efectos tanto reproductivos como no reproductivos en reptiles acuáticos y anfibios. Los cocodrilos, muchas especies de tortugas y algunos lagartos carecen de cromosomas diferenciados por sexo hasta después de la fertilización durante la organogénesis , dependiendo de la temperatura. La exposición embrionaria en tortugas a varios PCB causa una inversión sexual. En Estados Unidos y Canadá se han reportado trastornos como disminución del éxito de eclosión, feminización, lesiones cutáneas y otras anomalías del desarrollo. [89]

Los pesticidas están implicados en una variedad de impactos en la salud humana debido a la contaminación.

Humanos

Los pesticidas pueden ingresar al cuerpo a través de la inhalación de aerosoles , polvo y vapor que contienen pesticidas; a través de la exposición oral al consumir alimentos o agua; y a través de la exposición de la piel por contacto directo. [96] Los pesticidas se secretan en el suelo y las aguas subterráneas que pueden terminar en el agua potable, y la pulverización de pesticidas puede desplazarse y contaminar el aire.

Los efectos de los pesticidas en la salud humana dependen de la toxicidad de la sustancia química y de la duración y magnitud de la exposición. [97] Los trabajadores agrícolas y sus familias experimentan la mayor exposición a los pesticidas agrícolas a través del contacto directo. Todos los seres humanos contienen pesticidas en sus células grasas.

Los niños son más susceptibles y sensibles a los pesticidas, [96] porque todavía están en desarrollo y tienen un sistema inmunológico más débil que los adultos. Los niños pueden estar más expuestos debido a su mayor proximidad al suelo y la tendencia a llevarse objetos desconocidos a la boca. El contacto de las manos con la boca depende de la edad del niño, al igual que la exposición al plomo. Los niños menores de seis meses son más propensos a experimentar exposición a través de la leche materna y la inhalación de pequeñas partículas. Los pesticidas que llegan al hogar a través de miembros de la familia aumentan el riesgo de exposición. Los residuos tóxicos en los alimentos pueden contribuir a la exposición de un niño. [98] Los estudios epidemiológicos han informado de efectos adversos de ciertos pesticidas a los niveles actuales de exposición en el desarrollo cognitivo de los niños. [99] Los productos químicos pueden bioacumularse en el cuerpo con el tiempo.

Los efectos de la exposición pueden variar desde una leve irritación de la piel hasta defectos de nacimiento , tumores, cambios genéticos, trastornos sanguíneos y nerviosos, alteración endocrina , coma o muerte. [97] Los efectos del desarrollo se han asociado con los pesticidas. Los aumentos recientes de cánceres infantiles en toda América del Norte, como la leucemia , pueden ser el resultado de mutaciones de células somáticas . [100] Los insecticidas dirigidos a alterar a los insectos pueden tener efectos nocivos en los sistemas nerviosos de los mamíferos. Se han observado alteraciones tanto crónicas como agudas en las exposiciones. El DDT y su producto de degradación DDE alteran la actividad estrogénica y posiblemente provoquen cáncer de mama. La exposición fetal al DDT reduce el tamaño del pene masculino en animales y puede producir testículos no descendidos . El pesticida puede afectar a los fetos en etapas tempranas de desarrollo, en el útero e incluso si un padre estuvo expuesto antes de la concepción. La alteración reproductiva tiene el potencial de ocurrir por reactividad química y a través de cambios estructurales. [101]

Resistencia a las plagas

La aplicación de pesticidas puede seleccionar artificialmente plagas resistentes. En este diagrama, la primera generación tiene un insecto con una resistencia aumentada a un pesticida (rojo). Después de la aplicación de pesticidas, sus descendientes representan una mayor proporción de la población, porque las plagas sensibles (blanco) han sido eliminadas selectivamente. Después de aplicaciones repetidas, las plagas resistentes pueden constituir la mayoría de la población.

La resistencia a los pesticidas describe la disminución de la susceptibilidad de una población de plagas a un pesticida que anteriormente era eficaz para controlar la plaga. Las especies de plagas desarrollan resistencia a los pesticidas mediante selección natural : los especímenes más resistentes sobreviven y transmiten sus rasgos hereditarios adquiridos a su descendencia. [102] Si una plaga tiene resistencia , eso reducirá la eficacia del pesticida : la eficacia y la resistencia están inversamente relacionadas . [103]

Se han reportado casos de resistencia en todas las clases de plagas ( es decir , enfermedades de los cultivos, malezas, roedores, etc. ), y las "crisis" en el control de insectos ocurrieron al principio, después de la introducción del uso de pesticidas en el siglo XX. La definición de resistencia a los insecticidas del Comité de Acción de Resistencia a los Insecticidas (IRAC) es " un cambio hereditario en la sensibilidad de una población de plagas que se refleja en el fracaso repetido de un producto para lograr el nivel esperado de control cuando se usa de acuerdo con la recomendación de la etiqueta para esa especie de plaga " . [104]

La resistencia a los pesticidas está aumentando. En los años 40, los agricultores de Estados Unidos perdieron el 7% de sus cosechas a causa de las plagas; en los años 80 y 90, la pérdida fue del 13%, a pesar de que se utilizaban más pesticidas. [102] Más de 500 especies de plagas han desarrollado resistencia a un pesticida. [105] Otras fuentes estiman que la cifra es de alrededor de 1.000 especies desde 1945. [106]

Aunque la evolución de la resistencia a los pesticidas suele analizarse como resultado del uso de pesticidas, es importante tener en cuenta que las poblaciones de plagas también pueden adaptarse a métodos de control no químicos. Por ejemplo, el gusano de la raíz del maíz del norte ( Diabrotica barberi ) se adaptó a una rotación de cultivos de maíz y soja al pasar el año en que el campo está plantado con soja en diapausa . [107]

A partir de 2014 [actualizar], pocos herbicidas nuevos están cerca de comercializarse, y ninguno con un modo de acción novedoso y libre de resistencia. [108] De manera similar, a partir de enero de 2019, [actualizar]el descubrimiento de nuevos insecticidas es más costoso y difícil que nunca. [109]

Rebote de plagas y brotes secundarios de plagas

Los organismos no objetivo también pueden verse afectados por pesticidas. En algunos casos, un insecto plaga que es controlado por un depredador o parásito beneficioso puede prosperar si una aplicación de insecticida mata tanto a la plaga como a las poblaciones beneficiosas. Un estudio que compara el control biológico de plagas y el insecticida piretroide para las polillas de la espalda de diamante , una importante plaga de insectos de la familia de la col , mostró que la población de la plaga se recuperó debido a la pérdida de depredadores de insectos , mientras que el biocontrol no mostró el mismo efecto. [110] Del mismo modo, los pesticidas rociados para controlar los mosquitos pueden deprimir temporalmente las poblaciones de mosquitos, pueden dar lugar a una población más grande a largo plazo al dañar los controles naturales. [50] Este fenómeno, en el que la población de una especie de plaga se recupera a números iguales o mayores que los que tenía antes del uso del pesticida, se llama resurgimiento de la plaga y puede estar relacionado con la eliminación de sus depredadores y otros enemigos naturales. [111]

La pérdida de especies depredadoras también puede conducir a un fenómeno relacionado llamado brotes secundarios de plagas, un aumento de los problemas de especies que originalmente no eran un problema debido a la pérdida de sus depredadores o parásitos. [111] Se estima que un tercio de los 300 insectos más dañinos en los EE. UU. eran originalmente plagas secundarias y solo se convirtieron en un problema importante después del uso de pesticidas. [1] Tanto en el resurgimiento de plagas como en los brotes secundarios, sus enemigos naturales fueron más susceptibles a los pesticidas que las plagas mismas, lo que en algunos casos provocó que la población de plagas fuera mayor que antes del uso de pesticidas. [111]

Alternativas

Si bien existen diversas medidas para minimizar el uso de pesticidas que se aplican a los jardines, [112] no son relevantes para la agricultura a gran escala.

Los controles biológicos, como las variedades de plantas resistentes y el uso de feromonas , han tenido éxito y, en ocasiones, resuelven permanentemente un problema de plagas. [113] El Manejo Integrado de Plagas (MIP) emplea el uso de productos químicos solo cuando otras alternativas son ineficaces. El MIP causa menos daño a los seres humanos y al medio ambiente. El enfoque es más amplio que en una plaga específica, considerando una gama de alternativas de control de plagas. [114] La biotecnología también puede ser una forma innovadora de controlar las plagas. Las cepas pueden modificarse genéticamente (GM) para aumentar su resistencia a las plagas. [113]

Antes o durante el desarrollo de pesticidas sintéticos, se identificaron muchos de origen natural, entre ellos el piretro , la rotenona , la nicotina , la sabadilla y la quasina . [115] Los compuestos sintéticos demostraron ser más baratos y mucho más eficaces que los pesticidas naturales. [116]

Los biopesticidas, como el aceite de canola y el bicarbonato de sodio, que contienen ingredientes activos de sustancias naturales, son una alternativa ecológica a los pesticidas tóxicos. [117] Existen tres categorías de biopesticidas: pesticidas microbianos, protectores incorporados a las plantas (PIP) y biopesticidas bioquímicos. Las alternativas a los pesticidas incluyen una variedad de introducción de material genético en las plantas que atacan a una plaga en particular e ingredientes activos que controlan el apareamiento y la reproducción de ciertas plagas o matan a las plagas objetivo. [117] Los biopesticidas son efectivos en pequeñas cantidades y se degradan rápidamente, lo que los convierte en una alternativa ecológica a los pesticidas. [118] También se utilizan a menudo en el Manejo Integrado de Plagas (MIP) y han sido un componente importante de la estrategia de MIP del Reino Unido para la protección de sus cultivos. [119]

Residuos y eliminación

En los Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental (EPA) recomienda el uso adecuado de pesticidas y su eliminación de acuerdo con las pautas federales o de cada estado para los agricultores o usuarios comerciales. [120] A los usuarios comerciales de pesticidas se les indica que sigan las instrucciones de eliminación que figuran en las etiquetas de los pesticidas y que utilicen las medidas de seguridad necesarias para la eliminación de desechos peligrosos. [120] También se les recomienda que soliciten asistencia a sus agencias locales para la eliminación de pesticidas no deseados o no utilizados. [120]

Aún existen problemas ambientales que surgen de la escorrentía y otros efectos negativos de los pesticidas. La escorrentía de pesticidas en aguas residuales y la deriva de pesticidas a otros ecosistemas ha llevado a la investigación en la eliminación y remediación de pesticidas en el medio ambiente. Se han realizado investigaciones sobre diferentes métodos para tratar la contaminación por pesticidas, incluido el uso de absorción de carbón activado y procesos de oxidación avanzada . Diferentes métodos de eliminación de pesticidas requieren diferentes costos y pueden tener diferentes resultados de eliminación. Algunos métodos requieren técnicas de bajo costo, pero muchos dan lugar a subproductos que requieren un costo adicional para su eliminación o impactos ambientales injustificados. [121]

Hay una investigación en curso centrada en la eliminación de pesticidas; por ejemplo, un estudio de 2022 demostró una excelente eficiencia de eliminación del 80 % para el pesticida clorpirifos de uso frecuente mediante el uso de biobots magnéticos para plantas. [122]

Absorción de carbón activado

Debido a las propiedades del carbón activado, se han investigado diferentes tipos como tratamiento potencial para absorber diferentes especies de pesticidas. [123] Los investigadores encontraron un uso para el carbón activado de semillas de mandarina en la absorción de pesticidas. [124] Los investigadores están utilizando este carbón activado de semilla de mandarina en el proceso de eliminación de pesticidas de carbamato que se han relacionado con un mayor riesgo de cáncer y otros riesgos para la salud. [124] Se ha descubierto que la absorción por carbón activado es una forma exitosa y rentable de eliminar pesticidas. [124]

Proceso de oxidación avanzada (AOP)

Los procesos de oxidación avanzada se han utilizado para combatir el problema de los residuos de pesticidas en frutas y verduras. La AOP y sus tecnologías se han utilizado en los esfuerzos de eliminación de contaminantes pesticidas en aguas residuales utilizando diferentes reacciones químicas para atacar a diferentes contaminantes. [125] Los investigadores han descubierto que este método de eliminación de pesticidas mediante el uso de cloro libre acoplado con ultrasonidos es eficaz para eliminar los residuos de pesticidas de las verduras. [126]

Activismo

Red de Acción contra los Pesticidas

Aunque los proveedores las califican de prácticas económicas y ecológicamente sólidas, los efectos de los pesticidas agrícolas pueden incluir toxicidad, bioacumulación, persistencia y respuestas fisiológicas en los seres humanos y la vida silvestre, [127] y varias ONG internacionales, como Pesticide Action Network , han surgido en respuesta a las actividades económicas de estas grandes corporaciones transnacionales. Históricamente, las contribuciones de PAN dirigidas a la Docena Sucia han dado como resultado tratados y leyes ambientales globales que prohíben los contaminantes orgánicos persistentes (COP), como el endosulfán , y su trabajo de campaña sobre el Consentimiento Fundamentado Previo (CFP) para que los países del Sur Global sepan qué productos químicos peligrosos y prohibidos podrían estar importando han contribuido a la culminación del Convenio de Rotterdam sobre el Consentimiento Fundamentado Previo, que entró en vigor en 2004. [128] El trabajo de PAN, según su sitio web, implica "desviar la ayuda mundial de los pesticidas", [129] además de monitorear a la comunidad y servir como un organismo de control para los fracasos de la política del Banco Mundial. [129] Además, los miembros de la Red de Acción sobre Plaguicidas ayudaron a co-escribir la Evaluación Internacional del Conocimiento, la Ciencia y la Tecnología Agrícolas para el Desarrollo (IAASTD), trabajando para centrar el conocimiento agroecológico y las técnicas agrícolas como elementos cruciales para el futuro de la agricultura. [129]

Véase también

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  • Rajak, Prem; Roy, Sumedha; Ganguly, Abhratanu; Mandi, Moutushi; Dutta, Anik; Das, Kanchana; Nanda, Sayantani; Ghanty, Siddhartha; Biswas, Gopal (mayo de 2023). "Picidas agrícolas: ¿amigos o enemigos de la biosfera?". Revista de avances en materiales peligrosos . 10 . doi : 10.1016/j.hazadv.2023.100264 - vía Science Direct.

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  • Centro Nacional de Información sobre Pesticidas – ¿Qué sucede con los pesticidas liberados en el medio ambiente?
  • Transmisión de video en línea sobre los esfuerzos para reducir el uso de pesticidas en el cultivo de arroz en Bangladesh. Windows Media Player [1], RealPlayer [2]
  • Base de datos de pesticidas, anfibios y reptiles (RAP)
  • EXtension TOXicology NETwork (Extoxnet): perfiles de información sobre pesticidas. Información medioambiental y sanitaria desglosada por tipo de pesticida
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