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.
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