Пестицид - Pesticide

Пылесос , распыляющий пестициды на поле

Четырехколесный самоходный опрыскиватель Lite-Trac для распыления пестицидов на поле.

Пестициды – это вещества, предназначенные для борьбы с вредителями . Термин «пестицид» включает в себя все следующие вещества: гербицид , инсектициды (которые могут включать регуляторы роста насекомых , термитициды и т. д.) , нематоцид , моллюскоцид , рыбоцид , авицид , родентицид , бактерицид , средство от насекомых , средство от животных , противомикробное средство , фунгицид и ламприцид.. Наиболее распространенными из них являются гербициды, на долю которых приходится примерно 80% всего использования пестицидов. Большинство пестицидов предназначены для использования в качестве средств защиты растений (также известных как средства защиты растений), которые обычно защищают растения от сорняков , грибков или насекомых . Например, грибок Alternaria solani используется для борьбы с водным сорняком Salvinia .

В общем, пестицид — это химическое (например, карбамат ) или биологическое вещество (например, вирус , бактерия или грибок ), которое отпугивает, выводит из строя, убивает или иным образом отпугивает вредителей. Целевыми вредителями могут быть насекомые, патогены растений , сорняки, моллюски , птицы , млекопитающие , рыба , нематоды (круглые черви) и микробы , которые разрушают имущество, причиняют неудобства, распространяют болезни или являются переносчиками болезней . Наряду с этими преимуществами пестициды также имеют недостатки, такие как потенциальная токсичность для человека и других видов.

Определение

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ( ФАО) определила пестицид как:

любое вещество или смесь веществ, предназначенные для предотвращения, уничтожения или борьбы с любым вредителем, включая переносчиков болезней человека или животных, нежелательных видов растений или животных, причинение вреда во время или иное вмешательство в производство, переработку, хранение, транспортировку или маркетинг продуктов питания, сельскохозяйственных товаров, древесины и изделий из дерева или кормов для животных, или веществ, которые можно вводить животным для борьбы с насекомыми, паукообразными или другими вредителями в их телах или на них. Этот термин включает вещества, предназначенные для использования в качестве регулятора роста растений, дефолианта, влагопоглотителя или средства для прореживания плодов или предотвращения их преждевременного опадения. Также используются в качестве веществ, применяемых к сельскохозяйственным культурам до или после сбора урожая, чтобы защитить товар от порчи во время хранения и транспортировки.

Пестициды можно классифицировать по целевому организму (например, гербициды , инсектициды , фунгициды , родентициды и педикулициды — см. таблицу), химической структуре (например, органические, неорганические, синтетические или биологические (биопестициды) , хотя различие иногда может быть размытым). и физическое состояние (например , газообразное (фумигантное) ). Биопестициды включают микробные пестициды и биохимические пестициды. Растительные пестициды, или «ботаники», быстро развиваются. К ним относятся пиретроиды , ротиноиды , никотиноиды и четвертая группа, включающая стрихнин и сциллирозид .

Многие пестициды можно сгруппировать в химические семейства. Известные семейства инсектицидов включают хлорорганические соединения , фосфорорганические соединения и карбаматы . Хлорорганические углеводороды (например, ДДТ ) можно разделить на дихлордифенилэтаны, циклодиеновые соединения и другие родственные соединения. Они действуют, нарушая баланс натрия/калия в нервном волокне, заставляя нерв проводить непрерывную передачу. Их токсичность сильно различается, но они были постепенно выведены из употребления из-за их стойкости и способности к биоаккумуляции . Органофосфаты и карбаматы в значительной степени заменили хлорорганические соединения. Оба действуют путем ингибирования фермента ацетилхолинэстеразы , позволяя ацетилхолину передавать нервные импульсы на неопределенный срок и вызывая различные симптомы, такие как слабость или паралич. Органофосфаты довольно токсичны для позвоночных и в некоторых случаях были заменены менее токсичными карбаматами. Тиокарбамат и дитиокарбаматы являются подклассами карбаматов. Известные семейства гербицидов включают гербициды на основе фенокси и бензойной кислоты (например , 2,4-D ), триазины (например, атразин ), мочевины (например, диурон ) и хлорацетанилид (например, алахлор ). Феноксисоединения имеют тенденцию избирательно уничтожать широколиственные сорняки, а не травы. Гербициды фенокси и бензойной кислоты действуют аналогично гормонам роста растений и выращивают клетки без нормального клеточного деления, разрушая систему транспорта питательных веществ растения. Триазины препятствуют фотосинтезу. Многие широко используемые пестициды не включены в эти семейства, включая глифосат .

Применение агентов для борьбы с вредителями обычно осуществляется путем диспергирования химического вещества в системе растворитель - поверхностно -активное вещество (часто на углеводородной основе) с получением гомогенного препарата. Исследование летальности вируса, проведенное в 1977 году, показало, что конкретный пестицид не увеличивает летальность вируса, однако комбинации, включающие некоторые поверхностно-активные вещества и растворитель, ясно показали, что предварительная обработка ими заметно увеличивает летальность вируса у подопытных мышей.

Пестициды можно классифицировать на основе их биологической функции механизма или метода применения. Большинство пестицидов работают, отравляя вредителей. Системный пестицид перемещается внутри растения после поглощения растением. Для инсектицидов и большинства фунгицидов это движение обычно направлено вверх (через ксилему ) и наружу. Результатом может стать повышение эффективности. Системные инсектициды, отравляющие пыльцу и нектар цветов , могут убить пчел и других необходимых опылителей .

В 2010 году было объявлено о разработке нового класса фунгицидов под названием палдоксин . Они работают, используя естественные защитные химические вещества, выделяемые растениями, называемые фитоалексинами , которые затем обезвреживаются грибами с помощью ферментов. Палдоксины ингибируют ферменты детоксикации грибов. Считается, что они безопаснее и экологичнее.

История

Еще до 2000 г. до н.э. люди использовали пестициды для защиты урожая. Первым известным пестицидом была пыль с элементарной серой , которую использовали в древнем Шумере около 4500 лет назад в древней Месопотамии. В Ригведе , которой около 4000 лет, упоминается об использовании ядовитых растений для борьбы с вредителями. К 15 веку токсичные химические вещества, такие как мышьяк , ртуть и свинец , применялись к посевам для уничтожения вредителей. В 17 веке сульфат никотина извлекали из листьев табака для использования в качестве инсектицида. В 19 веке были введены еще два природных пестицида: пиретрум , получаемый из хризантем , и ротенон , получаемый из корней тропических овощей . До 1950-х годов доминировали пестициды на основе мышьяка. Пауль Мюллер обнаружил, что ДДТ был очень эффективным инсектицидом. Хлоринаты, такие как ДДТ, были преобладающими, но к 1975 году в США они были заменены органофосфатами и карбаматами. С тех пор соединения пиретрина стали доминирующими инсектицидами. Гербициды стали обычным явлением в 1960-х годах во главе с «триазином и другими соединениями на основе азота, карбоновыми кислотами, такими как 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота, и глифосатом».

Первый закон, предоставляющий федеральные полномочия по регулированию пестицидов, был принят в 1910 году; однако спустя десятилетия, в 1940-х годах, производители начали производить большое количество синтетических пестицидов, и их использование стало широко распространенным. Перед первой мировой войной Германия была ведущей мировой химической промышленностью и экспортировала большую часть красителей и других химикатов, которые использовались в Соединенных Штатах. Война ввела тарифы, которые стимулировали рост химической промышленности в США, что сделало химию престижным занятием, поскольку эта отрасль расширялась и становилась прибыльной. Деньги и идеи хлынули обратно из Европы после того, как США вступили в Первую мировую войну, изменив способ взаимодействия американцев с собой и природой, а индустриализация войны ускорила индустриализацию борьбы с вредителями. Некоторые источники считают 1940-е и 1950-е годы началом «эры пестицидов». Хотя Агентство по охране окружающей среды США было создано в 1970 году, а поправки к закону о пестицидах были внесены в 1972 году, использование пестицидов увеличилось в 50 раз с 1950 года, и в настоящее время ежегодно используется 2,3 миллиона тонн (2,5 миллиона коротких тонн) промышленных пестицидов. Семьдесят пять процентов всех пестицидов в мире используются в развитых странах, но растет их использование в развивающихся странах. Исследование тенденций использования пестицидов в США до 1997 года было опубликовано в 2003 году Центром комплексной борьбы с вредителями Национального научного фонда.

В 1960-х годах было обнаружено, что ДДТ препятствует размножению многих рыбоядных птиц, что представляет серьезную угрозу для биоразнообразия . Рэйчел Карсон написала книгу-бестселлер « Безмолвная весна » о биологическом увеличении . Использование ДДТ в сельском хозяйстве в настоящее время запрещено Стокгольмской конвенцией о стойких органических загрязнителях, но в некоторых развивающихся странах он по-прежнему используется для предотвращения малярии и других тропических болезней путем распыления на внутренние стены для уничтожения или отпугивания комаров.

Разработка

Имеющихся пестицидов недостаточно, и необходимы новые разработки. Продолжение исследований в области базовой биологии вредителей может выявить новые уязвимые места и создать новые пестициды; это может также дать пестициды с лучшими финансовыми и экологическими характеристиками, чем те, которые используются в настоящее время. Растительные пестициды, или «ботаники», быстро развиваются. К ним относятся пиретроиды , ротиноиды , никотиноиды и четвертая группа, включающая стрихнин и сциллирозид . В 2010 году было объявлено о разработке нового класса фунгицидов под названием палдоксин . Они работают, используя естественные защитные химические вещества, выделяемые растениями, называемые фитоалексинами , которые затем обезвреживаются грибами с помощью ферментов. Палдоксины ингибируют ферменты детоксикации грибов. Считается, что они безопаснее и экологичнее.

Интересно, что устойчивость к фунгицидам увеличивает долю неактивных энантиомеров в применениях фунгицидов : эволюция устойчивости требует исследований и открытия новых АИС , которые отходят от уже открытых классов к более сложным химическим структурам. Они, как правило, чаще имеют больше хиральных центров , что означает больше побочных продуктов во время синтеза.

Развитие инсектицидов не поощряется и замедляется из-за общественного мнения, связанного с глобальным кризисом , связанным с разрушением колоний . Хотя CCD представляет собой серьезную проблему, есть признаки того, что здесь задействованы и другие факты, особенно открытие Cox-Foster et al. 2007, согласно которому в значительной степени виноват вирус . (См. также.) Возросло общественное беспокойство – независимо от фактов и основанное вместо этого на эмоциях – и компании, занимающиеся агрохимическими исследованиями, сталкиваются с проблемой имиджа и восприятия. Партнерство с сельскохозяйственными службами может помочь исправить некоторые из этих проблем и возобновить исследования пестицидов.

Использование

Пестициды используются для борьбы с организмами, которые считаются вредными или пагубными для окружающей их среды. Например, они используются для уничтожения комаров , которые могут передавать потенциально смертельные заболевания, такие как вирус Западного Нила , желтая лихорадка и малярия . Они также могут убить пчел , ос или муравьев , которые могут вызвать аллергические реакции. Инсектициды могут защитить животных от болезней, которые могут быть вызваны такими паразитами , как блохи . Пестициды могут предотвратить заболевания людей, которые могут быть вызваны заплесневелой пищей или больными продуктами. Гербициды можно использовать для очистки придорожных сорняков, деревьев и кустов. Они также могут уничтожать инвазивные сорняки , которые могут нанести ущерб окружающей среде. Гербициды обычно применяются в прудах и озерах для борьбы с водорослями и растениями, такими как водяные травы, которые могут мешать таким занятиям, как плавание и рыбалка, и придавать воде неприятный вид или запах. Неконтролируемые вредители, такие как термиты и плесень, могут повредить такие конструкции, как дома. Пестициды используются в продуктовых магазинах и на складах пищевых продуктов для борьбы с грызунами и насекомыми, заражающими такие продукты, как зерно. Каждое использование пестицида сопряжено с определенным риском. Надлежащее использование пестицидов снижает эти сопутствующие риски до уровня, который считается приемлемым органами регулирования пестицидов, такими как Агентство по охране окружающей среды США (EPA) и Агентство по регулированию борьбы с вредителями (PMRA) Канады.

ДДТ , распыляемый на стены домов, представляет собой хлорорганическое соединение, которое используется для борьбы с малярией с 1950-х годов. Недавние программные заявления Всемирной организации здравоохранения оказали более сильную поддержку этому подходу. Однако ДДТ и другие хлорорганические пестициды запрещены в большинстве стран мира из-за их стойкости в окружающей среде и токсичности для человека. Использование ДДТ не всегда эффективно, поскольку устойчивость к ДДТ была выявлена ​​в Африке еще в 1955 году, а к 1972 году девятнадцать видов комаров во всем мире были устойчивы к ДДТ.

Использованная сумма

В 2006 и 2007 годах в мире было использовано примерно 2,4 мегатонны (5,3 × 10 ⁹  фунтов) пестицидов, при этом гербициды составляли наибольшую часть мирового использования пестицидов — 40 %, за ними следовали инсектициды (17 %) и фунгициды (10 %). В 2006 и 2007 годах в США было использовано примерно 0,5 мегатонны (1,1 × 10 ⁹  фунтов) пестицидов, что составляет 22% от общемирового объема, включая 857 миллионов фунтов (389 кт) обычных пестицидов, которые используются в сельскохозяйственном секторе (80 % от обычного использования пестицидов), а также в промышленном, коммерческом, государственном и домашнем и садовом секторах. Только штат Калифорния использовал 117 миллионов фунтов стерлингов. Пестициды также присутствуют в большинстве домохозяйств США: 88 миллионов из 121,1 миллиона домохозяйств в 2012 году указали, что они используют те или иные формы пестицидов. По состоянию на 2007 год в качестве пестицидов было зарегистрировано более 1055 активных ингредиентов, которые дают более 20 000 пестицидных продуктов. которые продаются в Соединенных Штатах.

США использовали около 1 кг (2,2 фунта) на гектар пахотных земель по сравнению с: 4,7 кг в Китае, 1,3 кг в Великобритании, 0,1 кг в Камеруне , 5,9 кг в Японии и 2,5 кг в Италии. Использование инсектицидов в США сократилось более чем наполовину с 1980 года (0,6% в год), в основном из-за постепенного отказа от фосфорорганических соединений . На кукурузных полях снижение было еще более резким из-за перехода на трансгенную Bt-кукурузу .

Для мирового рынка средств защиты растений рыночные аналитики прогнозируют выручку в размере более 52 миллиардов долларов США в 2019 году.

Преимущества

Пестициды могут сэкономить деньги фермеров, предотвращая потери урожая от насекомых и других вредителей; в США фермеры, по оценкам, получают четырехкратную прибыль на деньги, которые они тратят на пестициды. Одно исследование показало, что отказ от использования пестицидов снижает урожайность сельскохозяйственных культур примерно на 10%. Другое исследование, проведенное в 1999 году, показало, что запрет пестицидов в Соединенных Штатах может привести к росту цен на продукты питания , потере рабочих мест и увеличению голода в мире.

Существует два уровня выгод от использования пестицидов: первичный и вторичный. Первичные выгоды — это прямые выгоды от использования пестицидов, а вторичные выгоды — это более долгосрочные эффекты.

Основные преимущества

Борьба с вредителями и переносчиками болезней растений

• Повышение урожайности
• Улучшение качества урожая/скота
• Инвазивные виды под контролем

Борьба с переносчиками болезней человека/животных и вредными организмами

• Человеческие жизни спасены, а заболеваемость снижена. К контролируемым заболеваниям относится малярия, миллионы жизней были спасены или улучшены благодаря использованию только ДДТ .
• Жизни животных спасены, заболеваемость снижена

Контролирующие организмы, наносящие вред другим видам человеческой деятельности и структурам

• Водителям беспрепятственный обзор
• Предотвращены опасности, связанные с деревьями/кистями/листьями
• Деревянные конструкции защищены

Денежный

В одном исследовании было подсчитано, что каждый доллар (1 доллар), потраченный на пестициды для сельскохозяйственных культур, может принести до четырех долларов (4 доллара) в виде сохраненных культур. Это означает, что, исходя из суммы денег, ежегодно расходуемой на пестициды (10 миллиардов долларов), можно дополнительно сэкономить 40 миллиардов долларов на урожае, который будет потерян из-за повреждения насекомыми и сорняками. В целом, фермеры выигрывают от увеличения урожайности и возможности выращивать различные культуры в течение всего года. Потребители сельскохозяйственной продукции также выигрывают от того, что могут позволить себе огромное количество продукции, доступной круглый год.

Условия после Второй мировой войны привели к процветанию пестицидной промышленности по нескольким причинам, включая рост среднего класса и изобретение дешевого опрыскивающего оборудования, приводимого в движение трактором. К 1980-м годам спрос на пестициды упал из-за финансовых трудностей фермеров и перенасыщения рынка химикатов. Были также новые затраты на производство пестицидов из-за строгих законов EPA, касающихся химических веществ. Однако даже с учетом этих факторов рынок пестицидов оценивается в 7 миллиардов долларов и растет на 4% в год благодаря изобретению газона и клейму, окружающему дикий двор.

Расходы

Со стороны затрат на использование пестицидов могут быть затраты на окружающую среду , затраты на здоровье человека, а также затраты на разработку и исследование новых пестицидов.

Влияние на здоровье

Знак, предупреждающий о потенциальном воздействии пестицидов

Пестициды могут вызывать острые и отдаленные последствия для здоровья людей, подвергающихся их воздействию. Воздействие пестицидов может вызвать множество неблагоприятных последствий для здоровья, начиная от простого раздражения кожи и глаз и заканчивая более серьезными последствиями, такими как поражение нервной системы, слуха, имитация гормонов, вызывающая репродуктивные проблемы, а также вызывающая рак. Систематический обзор 2007 года показал, что «большинство исследований неходжкинской лимфомы и лейкемии показали положительную связь с воздействием пестицидов», и, таким образом, был сделан вывод о том, что использование пестицидов в косметических целях следует сократить. Имеются существенные доказательства связи между воздействием фосфорорганических инсектицидов и нейроповеденческими изменениями. Также существуют ограниченные данные о других негативных последствиях воздействия пестицидов, включая неврологические, врожденные дефекты и гибель плода .

Американская академия педиатрии рекомендует ограничить воздействие пестицидов на детей и использовать более безопасные альтернативы:

Из-за неадекватного регулирования и мер предосторожности 99% смертей, связанных с пестицидами, происходят в развивающихся странах, на долю которых приходится лишь 25% использования пестицидов.

Одно исследование показало, что самоотравление пестицидами является предпочтительным методом для трети самоубийств во всем мире, и рекомендовало, среди прочего, больше ограничений на типы пестицидов, которые наиболее вредны для человека.

Эпидемиологический обзор 2014 года обнаружил связь между аутизмом и воздействием определенных пестицидов, но отметил, что имеющихся данных недостаточно, чтобы сделать вывод о причинно-следственной связи.

Профессиональное облучение сельскохозяйственных рабочих

По оценкам Всемирной организации здравоохранения и Программы ООН по окружающей среде , 3 миллиона сельскохозяйственных рабочих в развивающихся странах ежегодно испытывают тяжелые отравления пестицидами , что приводит к 18 000 смертей. Согласно одному исследованию, до 25 миллионов рабочих в развивающихся странах могут ежегодно страдать от легкого отравления пестицидами. Другие профессиональные воздействия, помимо сельскохозяйственных рабочих, включая грумеров, садовников и фумигаторов , также могут подвергать людей риску воздействия пестицидов на здоровье.

Использование пестицидов широко распространено в Латинской Америке , поскольку ежегодно в этом регионе тратится около 3 миллиардов долларов США. Записи указывают на увеличение частоты отравлений пестицидами за последние два десятилетия. Считается, что наиболее распространенные случаи отравления пестицидами происходят в результате воздействия фосфорорганических и карбаматных инсектицидов. Использование пестицидов в домашних условиях, использование нерегулируемых продуктов и роль незарегистрированных работников в сельскохозяйственной отрасли затрудняют определение истинного воздействия пестицидов. По оценкам, 50–80% случаев отравления пестицидами не регистрируются.

Занижение данных об отравлении пестицидами особенно распространено в районах, где сельскохозяйственные рабочие реже обращаются за помощью в медицинские учреждения, которые могут отслеживать или отслеживать случаи острого отравления. Масштабы непреднамеренного отравления пестицидами могут быть намного больше, чем предполагают имеющиеся данные, особенно в развивающихся странах. В глобальном масштабе сельское хозяйство и производство продуктов питания остаются одной из крупнейших отраслей. В Восточной Африке сельскохозяйственная промышленность представляет собой один из крупнейших секторов экономики, где доход почти 80% населения зависит от сельского хозяйства. Фермеры в этих общинах полагаются на пестициды для поддержания высоких урожаев.

В некоторых странах Восточной Африки правительства переходят к коммерческому сельскому хозяйству , а возможности для иностранных конгломератов управлять коммерческими фермами привели к более доступным исследованиям использования пестицидов и их воздействия на рабочих. В других районах, где большая часть населения живет за счет средств к существованию, мелких фермерских хозяйств, оценка использования и воздействия пестицидов затруднена.

Отравление пестицидами

Холинергический синапс и расщепление ацетилхолина на холин и ацетат под действием ацетилхолинэстеразы.

Пестициды могут оказывать токсическое воздействие на человека и другие нецелевые виды, серьезность которого зависит от частоты и масштабов воздействия. Токсичность также зависит от скорости всасывания, распределения в организме, метаболизма и выведения соединений из организма. Обычно используемые пестициды, такие как органофосфаты и карбаматы, действуют путем ингибирования активности ацетилхолинэстеразы , что предотвращает расщепление ацетилхолина в нервных синапсах . Избыток ацетилхолина может привести к таким симптомам , как мышечные спазмы или тремор, спутанность сознания, головокружение и тошнота. Исследования показывают, что у сельскохозяйственных рабочих в Эфиопии, Кении и Зимбабве снижена концентрация ацетилхолинэстеразы в плазме — фермента, ответственного за расщепление ацетилхолина, действующего на синапсы по всей нервной системе . Другие исследования в Эфиопии выявили снижение дыхательной функции у сельскохозяйственных рабочих, опрыскивающих посевы пестицидами. Многочисленные пути воздействия на сельскохозяйственных рабочих повышают риск отравления пестицидами, включая попадание через кожу при ходьбе по полям и внесение продуктов, а также воздействие через дыхательные пути.

Измерение воздействия пестицидов

Существует несколько подходов к измерению воздействия пестицидов на человека, каждый из которых позволяет оценить дозу внутреннего облучения человека. Два широких подхода включают измерение биомаркеров и маркеров биологического эффекта. Первый включает прямое измерение исходного соединения или его метаболитов в различных типах сред: в моче, крови, сыворотке. Биомаркеры могут включать прямое измерение соединения в организме до его биотрансформации в процессе метаболизма. Другие подходящие биомаркеры могут включать метаболиты исходного соединения после их биотрансформации в процессе метаболизма. Токсикокинетические данные могут предоставить более подробную информацию о том, как быстро соединение метаболизируется и выводится из организма, а также дать представление о времени воздействия.

Маркеры биологического эффекта обеспечивают оценку воздействия на основе клеточной активности, связанной с механизмом действия. Например, многие исследования, изучающие воздействие пестицидов, часто включают количественную оценку фермента ацетилхолинэстеразы в нервных синапсах для определения величины ингибирующего действия фосфорорганических и карбаматных пестицидов.

Другой метод количественной оценки воздействия включает измерение на молекулярном уровне количества пестицида, взаимодействующего с местом действия. Эти методы чаще используются для профессионального воздействия, когда механизм действия лучше понятен, как описано в руководящих принципах ВОЗ, опубликованных в «Биологическом мониторинге химического воздействия на рабочем месте». Прежде чем использовать этот метод, необходимо лучше понять, как пестициды вызывают свои токсические эффекты. оценки воздействия может применяться к профессиональному облучению сельскохозяйственных рабочих.

Альтернативные методы оценки воздействия включают анкеты, позволяющие определить у участников, испытывают ли они симптомы, связанные с отравлением пестицидами. Самостоятельно сообщаемые симптомы могут включать головные боли, головокружение, тошноту, боль в суставах или респираторные симптомы.

Проблемы при оценке воздействия пестицидов

При оценке воздействия пестицидов на население в целом существует множество проблем, а также многие другие проблемы, характерные для профессионального воздействия сельскохозяйственных рабочих. Помимо сельскохозяйственных рабочих, оценка воздействия на членов семьи и детей сопряжена с дополнительными трудностями и может иметь место в результате «домашнего» воздействия остатков пестицидов, собранных на одежде или оборудовании, принадлежащих родительским сельскохозяйственным рабочим и непреднамеренно принесенных в дом. Дети также могут подвергаться воздействию пестицидов внутриутробно от матерей, которые подвергались воздействию пестицидов во время беременности. Характеристика воздействия пестицидов на детей в результате переноса пестицидов по воздуху и аэрозолей также является сложной задачей, но хорошо задокументирована в развивающихся странах. Из-за критических периодов развития плода и новорожденных эти неработающие группы населения более уязвимы к воздействию пестицидов и могут подвергаться повышенному риску развития нейрокогнитивных эффектов и нарушений развития.

Хотя измерение биомаркеров или маркеров биологических эффектов может обеспечить более точную оценку воздействия, сбор этих данных в полевых условиях зачастую нецелесообразен, а многие методы недостаточно чувствительны для обнаружения низких концентраций. Существуют экспресс-тесты на холинэстеразу для сбора образцов крови в полевых условиях. Проведение крупномасштабных оценок сельскохозяйственных рабочих в отдаленных регионах развивающихся стран затрудняет внедрение этих комплектов. Анализ холинэстеразы является полезным клиническим инструментом для оценки индивидуального воздействия и острой токсичности. Однако значительная вариабельность исходной активности ферментов среди людей затрудняет сравнение полевых измерений активности холинэстеразы с эталонной дозой для определения риска для здоровья, связанного с воздействием. Еще одна проблема, с которой сталкиваются исследователи при определении эталонной дозы , — это определение конечных точек для здоровья, которые имеют отношение к воздействию. Необходимы дополнительные эпидемиологические исследования для выявления критических конечных точек для здоровья, особенно среди населения, подвергающегося профессиональному воздействию.

Профилактика

Минимизация вредного воздействия пестицидов может быть достигнута за счет надлежащего использования средств индивидуальной защиты, достаточного времени повторного входа в недавно обработанные зоны и эффективной маркировки опасных веществ в соответствии с правилами FIFRA . Обучение групп высокого риска, в том числе сельскохозяйственных рабочих, правильному использованию и хранению пестицидов может снизить частоту острых отравлений пестицидами и потенциальные хронические последствия для здоровья, связанные с их воздействием. Непрерывные исследования токсического воздействия пестицидов на здоровье человека служат основой для соответствующей политики и обязательных стандартов , защищающих здоровье всех групп населения.

Воздействие на окружающую среду

Использование пестицидов вызывает ряд экологических проблем. Более 98% распыляемых инсектицидов и 95% гербицидов достигают места назначения, отличного от целевых видов, включая нецелевые виды, воздух, воду и почву. Дрейф пестицидов происходит, когда пестициды взвешены в воздухе в виде частиц, переносимых ветром в другие районы, потенциально загрязняя их. Пестициды являются одной из причин загрязнения воды , а некоторые пестициды являются стойкими органическими загрязнителями и способствуют загрязнению почвы и цветов (пыльца, нектар). Кроме того, использование пестицидов может отрицательно сказаться на сельскохозяйственной деятельности соседей, поскольку сами вредители перемещаются к соседним культурам, на которых не использовались пестициды, и наносят им вред.

Кроме того, использование пестицидов снижает биоразнообразие , способствует сокращению количества опылителей , разрушает среду обитания (особенно для птиц) и угрожает вымирающим видам . У вредителей может развиться устойчивость к пестициду (резистентность к пестициду ), что требует нового пестицида. В качестве альтернативы можно использовать большую дозу пестицида для противодействия резистентности, хотя это вызовет ухудшение проблемы загрязнения окружающей среды.

Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях перечислила 9 из 12 наиболее опасных и стойких органических химических веществ , которые были (в настоящее время в основном устаревшими) хлорорганическими пестицидами. Поскольку пестициды на основе хлорированных углеводородов растворяются в жирах и не выводятся из организма, организмы склонны удерживать их практически бесконечно. Биологическое увеличение — это процесс, при котором эти хлорированные углеводороды (пестициды) более сконцентрированы на каждом уровне пищевой цепи. Среди морских животных концентрация пестицидов выше у плотоядных рыб, и даже в большей степени у рыбоядных птиц и млекопитающих на вершине экологической пирамиды . Глобальная дистилляция — это процесс, при котором пестициды переносятся из более теплых регионов Земли в более холодные, в частности, с полюсов и горных вершин. Пестициды, которые испаряются в атмосферу при относительно высокой температуре, могут переноситься ветром на значительные расстояния (тысячи километров) в районы с более низкой температурой, где они конденсируются и переносятся обратно на землю дождем или снегом.

Для снижения негативного воздействия желательно, чтобы пестициды были способны разлагаться или, по крайней мере, быстро дезактивировались в окружающей среде. Такая потеря активности или токсичности пестицидов обусловлена ​​как врожденными химическими свойствами соединений, так и процессами или условиями окружающей среды. Например, присутствие галогенов в химической структуре часто замедляет разложение в аэробной среде. Адсорбция почвой может замедлить перемещение пестицидов, но также может уменьшить биодоступность для микробных разрушителей.

экономика

В одном исследовании ущерб для здоровья человека и окружающей среды из-за пестицидов в Соединенных Штатах оценивается в 9,6 миллиарда долларов : это компенсируется примерно 40 миллиардами долларов за счет увеличения сельскохозяйственного производства.

Дополнительные расходы включают в себя процесс регистрации и расходы на покупку пестицидов, которые обычно несут агрохимические компании и фермеры соответственно. Процесс регистрации может занять несколько лет (существует 70 различных типов полевых испытаний) и может стоить 50–70 миллионов долларов за один пестицид. В начале 21 века Соединенные Штаты ежегодно тратили около 10 миллиардов долларов на пестициды.

Сопротивление

Использование пестицидов по своей сути влечет за собой риск развития резистентности. Различные методы и процедуры применения пестицидов могут замедлить развитие резистентности, а также некоторые естественные особенности целевой популяции и окружающей среды.

Альтернативы

Альтернативы пестицидам доступны и включают методы культивирования, использование биологических средств борьбы с вредителями (таких как феромоны и микробные пестициды), генную инженерию и методы вмешательства в размножение насекомых. Применение компостированных садовых отходов также использовалось как способ борьбы с вредителями. Эти методы становятся все более популярными и часто более безопасны, чем традиционные химические пестициды. Кроме того, EPA регистрирует все большее количество традиционных пестицидов с пониженным риском.

Методы культивирования включают поликультуру (выращивание нескольких видов растений), севооборот , посадку сельскохозяйственных культур в районах, где вредители, наносящие им вред, не живут, сроки посадки в соответствии с тем, когда вредители будут наименее проблематичными, и использование культур-ловушек , привлекающих вредителей от настоящий урожай. Культуры-ловушки успешно борются с вредителями в некоторых коммерческих сельскохозяйственных системах при одновременном снижении использования пестицидов; однако во многих других системах ловушки не могут снизить плотность вредителей в коммерческом масштабе, даже если ловушки работают в контролируемых экспериментах.

Высвобождение других организмов, которые борются с вредителями, является еще одним примером альтернативы использованию пестицидов. Эти организмы могут включать естественных хищников или паразитов вредителей. Также можно использовать биологические пестициды на основе энтомопатогенных грибов , бактерий и вирусов , вызывающих заболевания у видов-вредителей.

Вмешательство в размножение насекомых может быть достигнуто путем стерилизации самцов целевого вида и их выпуска, чтобы они спаривались с самками, но не производили потомство. Этот метод был впервые применен к мясной мухе в 1958 году и с тех пор применяется к средиземноморской мухе , мухе цеце и непарному шелкопряду . Однако это может быть дорогостоящим и трудоемким подходом, который работает только с некоторыми видами насекомых.

Пушпульная стратегия

Термин «двухтактный» был введен в 1987 году как подход к комплексной борьбе с вредителями (IPM). Эта стратегия использует смесь стимулов, изменяющих поведение, для управления распределением и численностью насекомых. «Отталкивание» означает, что насекомые отталкиваются или отталкиваются от любого защищаемого ресурса. «Притягивание» означает, что определенные стимулы (полухимические стимулы, феромоны, пищевые добавки, визуальные стимулы, генетически измененные растения и т. д.) используются для привлечения вредителей в ловушку сельскохозяйственных культур, где они будут уничтожены. Существует множество различных компонентов, задействованных для реализации стратегии «тяни-толкай» в IPM.

Во всем мире было проведено множество тематических исследований, проверяющих эффективность двухтактного подхода. Наиболее успешная двухтактная стратегия была разработана в Африке для натурального хозяйства. Еще одно успешное тематическое исследование было проведено по борьбе с Helicoverpa на посевах хлопка в Австралии. В Европе, на Ближнем Востоке и в Соединенных Штатах стратегии «тяни-толкай» успешно применялись для борьбы с Sitona lineatus на бобовых полях.

Некоторыми преимуществами двухтактного метода являются меньшее использование химических или биологических материалов и лучшая защита от привыкания насекомых к этому методу борьбы. Некоторые недостатки стратегии «тяни-толкай» заключаются в том, что при отсутствии соответствующих знаний о поведенческой и химической экологии взаимодействий хозяина и вредителя этот метод становится ненадежным. Кроме того, поскольку двухтактный метод не очень популярен при эксплуатации IPM, затраты на регистрацию выше.

Эффективность

Некоторые данные показывают, что альтернативы пестицидам могут быть столь же эффективными, как и использование химикатов. Исследование кукурузных полей в северной Флориде показало, что применение компостированных садовых отходов с высоким соотношением углерода к азоту на сельскохозяйственных полях было очень эффективным для сокращения популяции нематод , паразитирующих на растениях, и повышения урожайности, при этом урожайность увеличивалась от 10% до 212%; наблюдаемые эффекты были долгосрочными, часто не появлялись до третьего сезона исследования. Дополнительное питание кремнием практически полностью защищает некоторые садовые культуры от грибковых заболеваний , а недостаток кремния иногда приводит к сильному заражению даже при применении фунгицидов.

Устойчивость к пестицидам растет, и это может сделать альтернативы более привлекательными.

Типы

Пестициды часто называют в зависимости от типа вредителей, с которыми они борются. Пестициды также можно рассматривать как биоразлагаемые пестициды, которые будут расщеплены микробами и другими живыми существами на безвредные соединения, или стойкие пестициды, которые могут расщепляться на месяцы или годы: например, это была стойкость ДДТ. , что привело к его накоплению в пищевой цепи и гибели хищных птиц на вершине пищевой цепи. Другой способ думать о пестицидах — рассматривать химические пестициды, полученные из общего источника или метода производства.

Инсектициды

Неоникотиноиды представляют собой класс нейроактивных инсектицидов , химически сходных с никотином . Имидаклоприд из семейства неоникотиноидов является наиболее широко используемым инсектицидом в мире. В конце 1990-х годов неоникотиноиды стали предметом все более пристального внимания из-за их воздействия на окружающую среду, и в ряде исследований они были связаны с неблагоприятными экологическими последствиями, включая расстройство распада колонии медоносных пчел (CCD) и гибель птиц из-за сокращения популяции насекомых. В 2013 году Европейский Союз и несколько стран, не входящих в ЕС, ограничили использование некоторых неоникотиноидов.

Сходным механизмом действия обладают фосфорорганические и карбаматные инсектициды . Они воздействуют на нервную систему целевых вредителей (и нецелевых организмов), нарушая активность ацетилхолинэстеразы , фермента, регулирующего выработку ацетилхолина , в нервных синапсах . Это торможение вызывает увеличение синаптического ацетилхолина и чрезмерную стимуляцию парасимпатической нервной системы . Многие из этих инсектицидов, впервые разработанных в середине 20 века, очень ядовиты. Хотя они широко использовались в прошлом, многие старые химические вещества были удалены с рынка из-за их воздействия на здоровье и окружающую среду ( например , ДДТ , хлордан и токсафен ). Однако многие фосфорорганические соединения неустойчивы в окружающей среде.

Пиретроидные инсектициды были разработаны как синтетическая версия встречающегося в природе пестицида пиретрина, который содержится в хризантемах. Они были модифицированы для повышения их стабильности в окружающей среде. Некоторые синтетические пиретроиды токсичны для нервной системы.

Гербициды

Ряд сульфонилмочевины был коммерциализирован для борьбы с сорняками, в том числе: амидосульфурон , флазасульфурон , метсульфурон-метил , римсульфурон , сульфометурон-метил , тербацил , никосульфурон и трифлусульфурон-метил . Это гербициды широкого спектра действия, которые убивают сорняки или вредителей растений, ингибируя фермент ацетолактатсинтазу . В 1960-х годах обычно применялось более 1 кг / га (0,89 фунта / акр) химикатов для защиты растений, в то время как сульфонилмочевины позволяют использовать всего 1% материала для достижения того же эффекта.

Биопестициды

Биопестициды — это определенные типы пестицидов, полученные из таких природных материалов, как животные, растения, бактерии и некоторые минералы. Например, масло канолы и пищевая сода имеют пестицидное применение и считаются биопестицидами. Биопестициды делятся на три основных класса:

• Микробные пестициды, состоящие из бактерий, энтомопатогенных грибов или вирусов (иногда включают метаболиты, которые производят бактерии или грибы). Энтомопатогенные нематоды также часто классифицируются как микробные пестициды, даже если они являются многоклеточными.
• Биохимические пестициды или травяные пестициды представляют собой встречающиеся в природе вещества, которые контролируют (или контролируют в случае феромонов ) вредителей и микробные заболевания.
• Защитные средства, включенные в растения (PIP), содержат генетический материал других видов, включенный в их генетический материал ( например , ГМ-культуры ). Их использование вызывает споры, особенно во многих европейских странах.

Классификация по видам вредителей

К видам вредителей относятся следующие пестициды:

Другие типы

Термин «пестицид» также включает следующие вещества:

• Дефолианты : заставляют листья или другую листву сбрасываться с растения, обычно для облегчения сбора урожая.
• Влагопоглотители : способствуют высыханию живых тканей, таких как верхушки нежелательных растений.
• Регуляторы роста насекомых : Нарушают линьку, созревание от стадии куколки до взрослой особи или другие жизненные процессы насекомых.
• Регуляторы роста растений : вещества (за исключением удобрений или других питательных веществ для растений), которые изменяют ожидаемый рост, цветение или скорость размножения растений.
• Стерилизатор почвы : химическое вещество, которое временно или постоянно предотвращает рост всех растений и животных, в зависимости от химического вещества. Стерилизаторы почвы должны быть зарегистрированы как пестициды.
• Консерванты для древесины : они используются для придания древесине устойчивости к насекомым, грибкам и другим вредителям.
• Генные драйвы , сложный генетический механизм, который может быть встроен в генетический материал самого вида-мишени. Вместо того, чтобы убивать особь-мишень, он может убить, устранить размножение или подавить репродуктивную способность своих потомков. Это изменяет целевую популяцию более всеобъемлющим образом и практически не имеет побочных эффектов.

Регулирование

Международный

Во многих странах пестициды должны быть одобрены для продажи и использования государственным органом.

Во всем мире 85% стран имеют законодательство о пестицидах для надлежащего хранения пестицидов, а 51% включают положения, обеспечивающие надлежащую утилизацию всех просроченных пестицидов.

В Европе утверждено законодательство ЕС, запрещающее использование высокотоксичных пестицидов, в том числе канцерогенных , мутагенных или токсичных для репродуктивной системы, эндокринных нарушений, стойких, способных к биоаккумуляции и токсичных (PBT) или очень стойких и обладает высокой способностью к биоаккумуляции (vPvB), и были одобрены меры по повышению общей безопасности пестицидов во всех странах-членах ЕС.

Хотя правила использования пестицидов различаются от страны к стране, пестициды и продукты, в которых они использовались, продаются через международные границы. Чтобы устранить несоответствия в правилах между странами, делегаты конференции Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций приняли в 1985 году Международный кодекс поведения по распределению и использованию пестицидов, чтобы создать добровольные стандарты регулирования пестицидов для разных стран. Кодекс обновлялся в 1998 и 2002 годах. ФАО утверждает, что кодекс повысил осведомленность об опасности пестицидов и уменьшил количество стран, в которых не действуют ограничения на использование пестицидов.

Тремя другими усилиями по улучшению регулирования международной торговли пестицидами являются Лондонские руководящие принципы Организации Объединенных Наций по обмену информацией о химических веществах в международной торговле и Комиссия по Кодексу Алиментариус Организации Объединенных Наций . Первая направлена ​​на внедрение процедур, обеспечивающих наличие предварительного обоснованного согласия между странами, покупающими и продающими пестициды, а вторая направлена ​​на создание единых стандартов для максимальных уровней остатков пестицидов среди стран-участниц.

Обучение безопасности пестицидов и правила применения пестицидов предназначены для защиты населения от неправильного использования пестицидов , но не устраняют все случаи неправильного использования. Сокращение использования пестицидов и выбор менее токсичных пестицидов может снизить риски для общества и окружающей среды, связанные с использованием пестицидов. Комплексная борьба с вредителями , использование нескольких подходов к борьбе с вредителями, получает широкое распространение и с успехом применяется в таких странах, как Индонезия , Китай , Бангладеш , США, Австралия и Мексика . IPM пытается распознать более широкое воздействие воздействия на экосистему , чтобы не нарушать естественный баланс. Разрабатываются новые пестициды, в том числе биологические и ботанические производные и альтернативы, которые, как считается, снижают риски для здоровья и окружающей среды. Кроме того, производителям рекомендуется рассмотреть альтернативные средства контроля и принять методы, которые сокращают использование химических пестицидов.

Могут быть созданы пестициды, нацеленные на жизненный цикл конкретного вредителя, что может быть более безвредным для окружающей среды. Например, нематоды картофельной цисты выходят из своих защитных цист в ответ на химическое вещество, выделяемое картофелем; они питаются картофелем и повреждают урожай. Аналогичное химическое вещество можно применять на полях заблаговременно до посадки картофеля, что приводит к раннему появлению нематод и голоданию в отсутствие картофеля.

Соединенные Штаты

Подготовка к применению опасного гербицида в США

В Соединенных Штатах Агентство по охране окружающей среды (EPA) отвечает за регулирование пестицидов в соответствии с Федеральным законом об инсектицидах, фунгицидах и родентицидах (FIFRA) и Законом о защите качества пищевых продуктов (FQPA).

Должны быть проведены исследования для установления условий, в которых материал безопасен для использования, и эффективности против предполагаемого(ых) вредителя(ев). EPA регулирует пестициды, чтобы гарантировать, что эти продукты не оказывают неблагоприятного воздействия на людей или окружающую среду, уделяя особое внимание здоровью и безопасности детей. Пестициды, произведенные до ноября 1984 г., продолжают подвергаться переоценке, чтобы соответствовать текущим научным и нормативным стандартам. Все зарегистрированные пестициды проверяются каждые 15 лет, чтобы убедиться, что они соответствуют надлежащим стандартам. В процессе регистрации создается метка. Этикетка содержит указания по правильному использованию материала в дополнение к ограничениям безопасности. На основании острой токсичности пестицидам присваивается класс токсичности . Пестициды являются наиболее тщательно протестированными химическими веществами после наркотиков в Соединенных Штатах; те, которые используются на пищевых продуктах, требуют более 100 тестов для определения диапазона потенциальных воздействий.

Некоторые пестициды считаются слишком опасными для продажи населению и считаются пестицидами ограниченного использования . Только сертифицированные аппликаторы, сдавшие экзамен, могут покупать или контролировать применение пестицидов ограниченного использования. Записи о продажах и использовании должны вестись и могут быть проверены государственными органами, отвечающими за соблюдение правил в отношении пестицидов. Эти записи должны быть доступны для сотрудников и государственных или территориальных природоохранных органов.

В дополнение к EPA, Министерство сельского хозяйства США (USDA) и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) устанавливают стандарты уровня остатков пестицидов, которые разрешены на сельскохозяйственных культурах или в них. Агентство по охране окружающей среды изучает, какие потенциальные последствия для здоровья человека и окружающей среды могут быть связаны с использованием пестицида.

Кроме того, Агентство по охране окружающей среды США использует четырехэтапный процесс Национального исследовательского совета для оценки риска для здоровья человека: (1) идентификация опасности, (2) оценка доза-реакция, (3) оценка воздействия и (4) характеристика риска.

Недавно округ Кауаи (Гавайи) принял законопроект № 2491 о добавлении статьи в главу 22 кодекса округа, касающуюся пестицидов и ГМО. Законопроект усиливает защиту местных сообществ в Кауаи, где многие крупные компании по производству пестицидов тестируют свою продукцию.

Канада

Евросоюз

Остаток

Остатки пестицидов относятся к пестицидам, которые могут оставаться на продуктах питания или в них после их обработки продовольственными культурами. Максимально допустимые уровни этих остатков в пищевых продуктах часто устанавливаются регулирующими органами во многих странах. Такие правила, как предуборочные интервалы, также часто препятствуют сбору продукции растениеводства или животноводства, если она была недавно обработана, чтобы позволить концентрации остатков со временем снизиться до безопасного уровня до сбора урожая. Воздействие этих остатков на население в целом чаще всего происходит при употреблении обработанных пищевых источников или при тесном контакте с участками, обработанными пестицидами, такими как фермы или газоны.

Многие из этих химических остатков, особенно производные хлорированных пестицидов, проявляют способность к биоаккумуляции , которая может достигать вредных уровней в организме, а также в окружающей среде. Стойкие химические вещества могут распространяться по пищевой цепочке и обнаруживаются в продуктах, начиная от мяса, птицы и рыбы и заканчивая растительными маслами, орехами и различными фруктами и овощами.

Загрязнение пестицидами окружающей среды можно контролировать с помощью биоиндикаторов , таких как пчелы - опылители .

В настоящее время проводятся исследования, посвященные остаткам пестицидов в системе земледелия.

Смотрите также

• Указатель статей о пестицидах
• Опасность для окружающей среды
• Борьба с вредителями
• Остатки пестицидов
• Стандартное значение пестицида
• Схема оценки пестицидов ВОЗ

использованная литература

Библиография

• Дэвис, Фредерик Роу. «Пестициды и опасность синекдохи в истории науки и истории окружающей среды». История науки 57.4 (2019): 469-492.
• Дэвис, Фредерик Роу. Запрещено: история пестицидов и наука о токсикологии (Yale UP, 2014).

• Мэтьюз, Грэм А. История пестицидов (CABI, 2018).

• С. Сейф; Х. Плагге; Дж. Ф. С. Крокер (1977). «Анализ ароматического растворителя, используемого в программе опрыскивания леса». Хемосфера . 6 (10): 641–651. Бибкод : 1977Чмсп...6..641С . doi : 10.1016/0045-6535(77)90075-3 .

внешняя ссылка

• Пестициды во Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ)
• Пестициды в Программе ООН по окружающей среде (ЮНЕП)
• Пестициды в Европейской комиссии
• Пестициды в Агентстве по охране окружающей среды США