TUTORIA 10

PLAGUICIDAS

El término "plaguicida" es una palabra compuesta que comprende todos los productos químicos utilizados para destruir las plagas o controlarlas. En la agricultura, se utilizan herbicidas, insecticidas, fungicidas, nematocidas y rodenticidas.

Un factor decisivo de la Revolución Verde ha sido el desarrollo y aplicación de plaguicidas para combatir una gran variedad de plagas insectívoras y herbáceas que, de lo contrario, disminuirían el volumen y calidad de la producción alimentaria. El uso de plaguicidas coincide con la "era química", que ha transformado la sociedad desde el decenio de 1950. En lugares donde se practica el monocultivo intensivo, los plaguicidas constituyen el método habitual de lucha contra las plagas. Por desgracia, los beneficios aportados por la química han ido acompañados de una serie de perjuicios, algunos de ellos tan graves que ahora representan una amenaza para la supervivencia a largo plazo de importantes ecosistemas, como consecuencia de la perturbación de las relaciones depredador-presa y la pérdida de biodiversidad. Además, los plaguicidas pueden tener importantes consecuencias en la salud humana.

Si bien el uso de productos químicos en la agricultura se reduce a un número limitado de compuestos, la agricultura es una de las pocas actividades donde se descargan deliberadamente en el medio ambiente productos químicos para acabar con algunas formas de vida.

El uso agrícola de plaguicidas es un subconjunto del espectro más amplio de productos químicos industriales utilizados en la sociedad moderna. Según la base de datos de la American Chemical Society, en 1993 se habían identificado más de 13 millones de productos químicos, a los que se sumaban cada año unos 500 000 nuevos compuestos. Por ejemplo, en los Grandes Lagos de América del Norte, la International Joint Commission ha estimado que hay más de 200 productos químicos que pueden provocar problemas en el agua y en los sedimentos del ecosistema de los Grandes Lagos. Como en la carga ambiental de productos químicos tóxicos figuran compuestos tanto agrícolas como no agrícolas, es difícil separar los efectos ecológicos y sanitarios de los plaguicidas y los debidos a compuestos industriales que de forma intencionada o accidental se liberan en el medio ambiente. No obstante, hay pruebas abrumadoras de que el uso agrícola de los plaguicidas tiene importantes efectos en la calidad del agua y provoca serias consecuencias ambientales.

Aunque el numero de plaguicidas utilizados es muy elevado, la utilización más abundante suele estar asociada a un pequeño número de productos. En un estudio reciente efectuado en las provincias agrícolas occidentales del Canadá, donde se utilizan habitualmente unos 50 plaguicidas, el 95 por ciento del total de la aplicación de éstos corresponde a nueve herbicidas concretos (Bikholz, comunicación personal, 1995). Aunque el uso de plaguicidas es entre escaso y nulo en la agricultura tradicional y de subsistencia de África y Asia, los efectos en el medio ambiente, la salud pública y calidad del agua debidos a una utilización inadecuada y excesiva de plaguicidas están ampliamente documentados. En Lituania (FAO, 1994b), si bien la contaminación debida a plaguicidas ha disminuido debido a factores económicos, se dan casos frecuentes de contaminación del agua por plaguicidas como consecuencia del almacenamiento y distribución inadecuados de los productos agroquímicos. En los Estados Unidos, en el Estudio Nacional de Plaguicidas de US-EPA se comprobó que el 10,4 por ciento de los pozos comunitarios y el 4,2 por ciento de los pozos rurales contenían niveles detectables de uno o más plaguicidas (US-EPA, 1992). En un estudio sobre los pozos de agua subterránea en el Ontario sudoccidental agrícola (Canadá), el 35 por ciento de los pozos dieron positivo en las pruebas de plaguicidas al menos en una ocasión (Lampman, 1995).

Los efectos de los plaguicidas en la calidad del agua están asociados a los siguientes factores:

· Ingrediente activo en la formulación de los plaguicidas.

· Contaminantes que existen como impurezas en el ingrediente activo.

· Aditivos que se mezclan con el ingrediente activo (humectantes, diluyentes o solventes, aprestos, adhesivos, soluciones reguladoras, conservantes y emulsionantes).

· Producto degradado que se forma durante la degradación química, microbiana o fotoquímica del ingrediente activo.

Los plaguicidas se utilizan también abundantemente en la silvicultura. En algunos países, como el Canadá, donde uno de cada diez empleos está relacionado con la industria forestal, la lucha contra las plagas forestales, especialmente los insectos, se considera una actividad fundamental. Los insecticidas se aplican con frecuencia en grandes superficies mediante pulverizaciones aéreas.

La agricultura de regadío, especialmente en medios tropicales y subtropicales, requiere normalmente la modificación del régimen hidrológico, lo que a su vez crea un hábitat que es propicio a la reproducción de insectos, como los mosquitos, causantes de una gran variedad de enfermedades trasmitidas por vectores. Además de los plaguicidas utilizados en las actividades ordinarias de la agricultura de regadío, la lucha contra las enfermedades trasmitidas por vectores puede requerir una aplicación adicional de insecticidas, como el DDT, que tienen graves y amplias consecuencias ecológicas. A fin de resolver este problema, en muchos proyectos de riego se están desarrollando y experimentando métodos de ordenación ambiental para la lucha antivectorial (FAO, 1984).

Factores que influyen en la toxicidad de los plaguicidas en los sistemas acuáticos

Los efectos ecológicos de los plaguicidas en el agua están determinados por los siguientes criterios:

· Toxicidad: Toxicidad para mamíferos y no mamíferos, expresada en forma de DL50 ("Dosis letal": concentración del plaguicida que provoca la muerte de la mitad de los organismos de prueba durante un período especificado de prueba). Cuanto más baja es la DL50, mayor es la toxicidad; los valores de 0 a 10 son extremamente tóxicos (OMAF, 1991).

Las directrices sobre los alimentos y el agua potable se determinan utilizando una evaluación basada en el riesgo. Por lo general, riesgo = exposición (cantidad y/o duración) x toxicidad.

La respuesta tóxica (efecto) puede ser aguda (muerte) o crónica (efecto que quizá no provoque la muerte durante el período de prueba pero cause en el organismo sometido a prueba efectos observables, como cánceres y tumores, deficiencias reproductivas, inhibición del crecimiento, efectos teratogénicos, etc.).

· Persistencia: Medida en términos de vida-mitad (tiempo necesario para que la concentración ambiental disminuya un 50 por ciento). La persistencia está determinada por procesos bióticos y abióticos de degradación. Los procesos bióticos son la biodegradación y el metabolismo; los procesos abióticos son fundamentalmente la hidrólisis, fotolisis y oxidación (Calamari y Barg, 1993). Los plaguicidas modernos suelen tener vida-mitades breves, que reflejan el período durante el cual la plaga debe ser controlada.

· Productos degradados: El proceso de degradación puede llevar a la formación de "productos degradados", cuya toxicidad puede ser mayor, igual o menor que la del compuesto original. Por ejemplo, el DDT se degrada en DDD y DDE.

· Destino (ambiental): El destino ambiental (comportamiento) de un plaguicida depende de la afinidad natural del producto químico con respecto de uno de los cuatro compartimentos ambientales (Calamari y Barg, 1993): materia sólida (materia mineral y carbono orgánico en partículas), líquido (solubilidad en aguas superficiales y aguas del suelo), forma gaseosa (volatilización) y biota. Este comportamiento recibe con frecuencia el nombre de "compartimentación" y comprende, respectivamente, la determinación de los siguientes aspectos: coeficiente de absorción del suelo (KOC); solubilidad; Constante de Henry (H), y el coeficiente de partición n-octanol/agua (KW). Estos parámetros son bien conocidos en el caso de los plaguicidas y se utilizan para prever su evolución ambiental.

Un factor adicional puede ser la presencia de impurezas en la formulación del plaguicida, que no forman parte del ingrediente activo. Un ejemplo reciente es el caso del TFM, lampricida utilizado en los afluentes de los 'Grandes Lagos durante muchos años para combatir la lamprea de mar. Aunque el destino ambiental del TFM se conoce perfectamente desde hace muchos años, investigaciones recientes de Munkittrick et al. (1994) han comprobado que la formulación del TFM incluye una o más impurezas muy potentes que influyen en el sistema hormonal de los peces y provocan enfermedades hepáticas.

Efectos de los plaguicidas en la salud humana

Quizá el ejemplo regional de mayor alcance de contaminación por plaguicidas y su repercusión en la salud humana es el de la región del Mar Aral (Recuadro 2). El PNUMA (1993) vinculó los efectos de los plaguicidas al "nivel de morbilidad oncológica (cáncer), pulmonar y hematológica, así como a las deformidades congénitas... y deficiencias del sistema inmunitario".

Los efectos en la salud humana son provocados por los siguientes medios:

* Contacto a través de la piel:

manipulación de productos plaguicidas

* Inhalación:

respiración de polvo o pulverizaciones

* Ingestión:

plaguicidas consumidos como contaminantes en los alimentos o en el agua.

Los trabajadores agrícolas están sometidos a especiales riesgos asociados a la inhalación y contacto a través de la piel durante la preparación y aplicación de plaguicidas a los cultivos. No obstante, para la mayoría de la población, un vehículo importante es la ingestión de alimentos contaminados por plaguicidas. La degradación de la calidad del agua por la escorrentía de plaguicidas tiene dos efectos principales en la salud humana. El primero es el consumo de pescado y mariscos contaminados por plaguicidas; este problema puede revestir especial importancia en las economías pesqueras de subsistencia que se encuentran aguas abajo de importantes zonas agrícolas. El segundo es el consumo directo de agua contaminada con plaguicidas. La OMS (1993) ha establecido directrices para el agua potable en relación con 33 plaguicidas (Anexo 1). Muchos organismos encargados de la protección de la salud y el medio ambiente han establecido valores de "ingesta diaria admisible" (IDA), que indican la ingestión máxima diaria admisible durante la vida de una persona sin riesgo apreciable para su salud. Por ejemplo, en un estudio reciente de Wang y Lin (1995) sobre fenoles sustituidos, se comprobó que la tetraclorohidroquinona, metabolito tóxico del biocida pentaclorofeno, producía en el "DNA daños significativos y dependientes de la dosis".

Efectos ecológicos de los plaguicidas

Los plaguicidas se incluyen en una gran variedad de microcontaminantes orgánicos que tienen efectos ecológicos. Las distintas categorías de plaguicidas tienen diferentes tipos de repercusión en los organismos vivos, por lo que es difícil hacer afirmaciones generales. Aunque los plaguicidas tienen sin duda efectos en la superficie terrestre, el principal medio de daños ecológicos es el agua contaminada por la escorrentía de los plaguicidas. Los dos mecanismos más importantes son la bioconcentración y la bioampliación.

Bioconcentración: Se trata del movimiento de un producto químico desde el medio circundante hasta el interior de un organismo. El principal "sumidero" de algunos plaguicidas es el tejido graso ("lípidos"). Algunos plaguicidas, como el DDT, son "lipofílicos", lo que quiere decir que son solubles y se acumulan en el tejido graso, como el tejido comestible de los peces y el tejido graso humano. Otros plaguicidas, como el glifosato, se metabolizan y eliminan a través de las excreciones.

Bioampliación: Con este término se designa la concentración creciente de un producto químico a medida que la energía alimentaria se transforma dentro de la cadena trófica. En la medida en que los organismos pequeños son devorados por los mayores, la concentración de plaguicidas y otros productos químicos se amplía de forma considerable en el tejido y en otros órganos. Pueden observarse concentraciones muy elevadas en los depredadores que se encuentran en el ápice de esa cadena, incluido el ser humano.

Los efectos ecológicos de los plaguicidas (y otros contaminantes orgánicos) son muy variados y están con frecuencia interrelacionados. Se considera que los efectos producidos en los organismos y en el medio ambiente constituyen una advertencia de las posibles repercusiones en la salud humana. Los principales tipos de efectos son los que se enumeran a continuación y varían según el organismo sometido a investigación y el tipo de plaguicida. Los distintos plaguicidas provocan efectos muy diferentes en la vida acuática, por lo que es difícil formular afirmaciones de alcance general. Lo importante es que muchos de estos efectos son crónicos (no letales), pasan con frecuencia desapercibidos al observador superficial, y sin embargo, tienen consecuencia en toda la cadena trófica. Esos efectos son los siguientes:

· Muerte del organismo.

· Cánceres, tumores y lesiones en peces y animales.

· Inhibición o fracaso reproductivo

· Supresión del sistema inmunitario.

· Perturbación del sistema endocrino (hormonal).

· Daños celulares y en el ADN.

· Efectos teratogénicos (deformidades físicas, como las que se observan en el pico de algunas aves).

· Problemas de salud en los peces revelados por el bajo coeficiente entre células rojas y blancas, el exceso de mucílago en las escamas y agallas de los peces, etc.

· Efectos intergeneracionales (que sólo se observarán en las generaciones futuras del organismo).

· Otros efectos fisiológicos, como disminución del grosor de la cascara de los huevos.

Estos efectos no son causados necesariamente ni de forma exclusiva por la exposición a los plaguicidas u otros contaminantes orgánicos, pero pueden estar asociados a una combinación de presiones ambientales, como la eutrofización, y agentes patógenos. Estas presiones asociadas no tienen que ser necesariamente muy fuertes para provocar un efecto sinérgico con los microcontaminantes orgánicos.

Los efectos ecológicos de los plaguicidas van más allá de los organismos individuales y pueden afectar a los ecosistemas. Según estudios realizados en Suecia, la aplicación de plaguicidas es uno de los factores que más influyen en la biodiversidad. Jonsson et al. (1990) informan que el continuado descenso de la población de perdices suecas está vinculada a los cambios en el aprovechamiento de la tierra y a la utilización de medios químicos de lucha contra las malas hierbas. Estos últimos tienen el efecto de reducir el hábitat, disminuir el número de especies de malas hierbas y desplazar el equilibrio de especies en la comunidad vegetal. Los estudios realizados en Suecia revelan también la influencia de los plaguicidas en la fertilidad de los suelos, incluyendo la inhibición de la nitrificación con la consiguiente merma de la fijación de oxígeno por las plantas (Torstensson, 1990). En esos estudios se indica también que los plaguicidas influyen negativamente en los microorganismos del suelo que son causantes de la degradación microbiana de la materia vegetal (y de algunos plaguicidas) y de la estructura del suelo. En el Recuadro 6 pueden verse algunos ejemplos regionales de los efectos ecológicos de los plaguicidas.

Degradación de los plaguicidas en el suelo: "Muchos plaguicidas se disipan rápidamente en los suelos. Se trata de un proceso de mineralización y el resultado es la conversión del plaguicida en compuestos más simples, como H2O, CO2 y NH3. Si bien parte de este proceso es resultado de reacciones químicas, por ejemplo hidrólisis y fotolisis, el principal instrumento de mineralización es el metabolismo y catabolismo microbiológico. La microbiota del suelo utiliza los plaguicidas como fuente de carbono y otros nutrientes. Algunos productos químicos, por ejemplo, el 2,4-D) se descomponen muy rápidamente en el suelo, mientras que otros resisten durante más tiempo (2,4,5-T). Algunos productos químicos son muy persistentes y tardan mucho tiempo en descomponerse (atrazina)" (Stephenson y Solomon, 1993).

Proceso de metabolismo: El metabolismo de los plaguicidas en los animales es un mecanismo importante en virtud del cual los organismos se protegen frente a los efectos tóxicos de las sustancias xenobióticas (productos químicos) que se encuentran en su suministro alimentario. En el organismo, el producto químico se transforma en una forma menos tóxica y o bien se elimina mediante las excreciones o se almacena en el organismo. Pueden verse afectados en este proceso diferentes órganos, en especial el hígado, según cuál sea el producto químico. Las enzimas desempeñan un papel importante en el proceso metabólico y la presencia de determinadas enzimas, en particular las oxigenasas de función mixta (OFM) en el hígado, se utiliza ahora como indicador de que el organismo ha estado expuesto a productos químicos externos.

Supervisión de los plaguicidas en las aguas superficiales

Los datos derivados de las actividades de supervisión de los plaguicidas son por lo general insuficientes en gran parte del mundo, en particular en los países en desarrollo. Los plaguicidas fundamentales se incluyen en los planes de supervisión de la mayor parte de los países occidentales, pero el costo del análisis y la necesidad de tomar muestras en momento críticos del año (relacionados con los períodos de utilización de los plaguicida) impiden muchas veces el establecimiento de una base de datos completa. Muchos países en desarrollo tienen dificultades para realizar análisis químicos orgánicos, debido a problemas asociados a la falta de instalaciones, impureza de los reactivos y dificultades financieras. Las nuevas técnicas basadas en la utilización de procedimientos de inmunovaloración para determinar la presencia o ausencia de determinados plaguicidas pueden reducir los costos y aumentar la fiabilidad. Las pruebas de inmunovaloración pueden aplicarse en el caso de las triazinas, amidas ácidas, carbamatos, 2,4-D/fenoxiacético, paraquot y aldrina (Rickert, 1993).

La utilización de datos sobre los residuos de plaguicidas en el pescado para deducir la presencia de compuestos lipofílicos, y la determinación de la exposición o el impacto producido en los peces por los plaguicidas lipofóbicos mediante el análisis del hígado y/o la bilis son prácticas que se reducen casi exclusivamente a los programas de investigación. Por ello, muchas veces es difícil determinar la presencia, trayectoria y destinos de los distintos plaguicidas que se utilizan actualmente en gran parte del mundo. Por el contrario, los efectos ecosistémicos causados por los plaguicidas organoclorados más antiguos, como el DDT, se han comprobado con claridad y el resultado ha sido la prohibición de estos compuestos para fines agrícolas en muchas partes del mundo.

se indica por qué los plaguicidas más antiguos, junto con otros carcinógenos hidrofóbicos como los HAP y los BPC, no se supervisan debidamente cuando se utilizan muestras de agua. Por ejemplo, el intervalo de concentración de los sólidos en suspensión en los ríos se encuentra muchas veces entre 100 y 1000 mg/l, excepto durante los períodos de abundante escorrentía, en que las concentraciones pueden superar ampliamente esos valores. Los ríos tropicales que no han sufrido los efectos del desarrollo tienen concentraciones de sedimentos en suspensión muy bajas, pero cada vez son menos numerosos debido a la expansión agrícola y la deforestación en los países tropicales. Por ejemplo, aproximadamente el 67 por ciento del DDT se transporta en asociación con materia suspendida en concentraciones de sedimentos de sólo 100 mg/l, y sube hasta el 93 por ciento con niveles de 1000 mg/l de sedimentos en suspensión. Dados los problemas analíticos asociados al bajo nivel de detección y el deficiente control de calidad en muchos laboratorios de los países en desarrollo, más el hecho de que las tasas de recuperación (parte del procedimiento analítico) pueden oscilar entre el 50 y el 150 por ciento en los compuestos orgánicos, los datos de supervisión derivados de las muestras de agua son por lo general un índice poco fiable del nivel de contaminación por plaguicidas en compuestos que están fundamentalmente asociados con la fase sólida. El número de ND (no detectables) en muchas bases de datos es, casi con certeza resultado de la mala elección del medio de muestreo (agua) y, en algunos casos, de la inadecuación de los procedimientos y servicios analíticos. Sin duda, ello hace de la evaluación de los plaguicidas en el agua una tarea difícil en muchos lugares del mundo. La experiencia revela que los niveles de plaguicidas asociados a sedimentos son con frecuencia muy superiores a los registrados, y la indicación ND es en muchos casos bastante engañosa. Algunos organismos encargados de mantener la calidad del agua utilizan ahora muéstreos en varios medios (agua + sedimento + biota) con el fin de determinar con mayor precisión los plaguicidas que se encuentran en el medio acuático.

Otro problema es que los niveles de detección analítica en la supervisión habitual de algunos plaguicidas pueden ser demasiado elevados para determinar la presencia o ausencia de los mismos en orden a la protección de la salud humana. Gilliom (1984) observó que la Red de Supervisión de Plaguicidas del Servicio Geológico de los Estados Unidos tenía [en 1984] un límite de detección de 0,5 m g/l en el caso del DDT, mientras que el criterio para la vida acuática es de 0,001 m g/l y el criterio para la salud humana es de 0,0002 m g/l - en ambos casos, mucho menos que el límite habitual de detección del programa. Los valores ND no constituyen, por lo tanto, prueba de que el producto químico no esté presente en concentraciones que puedan ser nocivas para la vida acuática y la salud humana. El hecho de que este problema analítico se diera en los Estados Unidos permite pensar que el problema de obtener datos sobre la calidad del agua que se puedan utilizar para proteger la salud humana frente a la acción de los plaguicidas tiene que ser sumamente grave en los países en desarrollo. Además, los límites de detección son sólo uno de los muchos problemas analíticos que deben superar los químicos especializados en medio ambiente al analizar los contaminantes orgánicos.

Aun cuando se disponga de valores analíticos fiables relativos a los sedimentos y/o el agua superficial, la interpretación de los datos sobre los plaguicidas no es clara. Por ejemplo, la persistencia de los plaguicidas organoclorados es tal que es posible que la detección de, por ejemplo, DDT indique únicamente que 1) el producto químico se ha depositado mediante transporte a larga distancia desde otro lugar del mundo o 2) es un residuo de la época del pasado en que se aplicó en esa región. En América del Norte, por ejemplo, el DDT se cuantifica todavía habitualmente aun cuando no se utiliza desde hace casi dos decenios. La asociación de plaguicidas organoclorados con sedimentos significa que la capacidad de una cuenca fluvial de descontaminarse de estos productos químicos depende en parte del período de tiempo que se requiere para que los sedimentos de grano fino sean transportados a través de la cuenca. Los geomorfólogos saben ahora que el proceso de erosión y transporte de los lodos y arcillas se complica en gran manera por la sedimentación dentro del sistema fluvial y que el material de grano fino puede tardar decenios en abandonar la cuenca. En lo que se refiere a los plaguicidas persistentes y asociados a los sedimentos que se utilizan todavía en algunos países, la presencia del compuesto en el agua y/o los sedimentos es resultado de una combinación del uso actual y anterior. Por lo tanto, los datos no permiten determinar debidamente la eficacia de las medidas adoptadas, por ejemplo la limitación de su uso o su prohibición.

REALIZAR LA LECTURA Y OBSERVAR EL VIDEO, IMPORTANTES PARA EL PARCIAL