II. Pestycydy

Katolicki Uniwersytet Lubelski Jana Pawła II
w Stalowej Woli
Katedra Chemii Analitycznej

Definicja

Postaci pestycydów

Cechy pestycydów

Podział

Pozytywne skutki stosowania pestycydów

Negatywne skutki stosowania pestycydów

Los pestycydów w środowisku

Wpływ pestycydów na glebę

Ciekawostki

Pestycydy

Połączenie łacińskich słów pestis

(szkodnik) i cedeo (niszczyć).
Wszystkie związki chemiczne,
przeznaczone do zwalczania
organizmów niebezpiecznych dla
człowieka lub wytwarzanych przez
niego produktów. W węższym
ujęciu – wszelkie związki, służące
do ochrony upraw roślinnych przed
szkodnikami

Pestycydy są to grupy związków chemicznych

pochodzenia naturalnego (roślinne) i
syntetycznego stosowane do niszczenia
pasożytów człowieka, zwierząt hodowlanych
i roślin. Używane są również do zwalczania
chorób roślin, regulacji ich wzrostu i
usuwania chwastów.

Niektóre pestycydy używane są w

akcjach sanitarnych, higienie
osobistej ludzi oraz w leczeniu
różnych chorób. Współczesna
definicja pestycydu podana przez
Van Tiela obejmuje obok
związków organicznych, również
wirusy i mikroorganizmy.

Pestycydy w rolnictwie stosuje się

do zwalczania szkodników
(owadów, gryzoni), chorób
grzybowych i chwastów. W
zakresie ochrony zdrowia
ludzkiego służą przede wszystkim
do zwalczania komarów
roznoszących wiele chorób, m.in.
malarię. Są także używane w
budynkach mieszkalnych do
zwalczania owadów, gryzoni i
innych.

Z innych zastosowań można

wymienić zwalczanie szkodników
w lasach, konserwację drewna,
odzieży, a także zwalczanie
nadmiernego rozwoju
niepożądanych roślin w
zbiornikach wodnych.

Pestycydy występują
najczęściej w postaci:

Substancji opylających

- posiadają

mała zawartość związku

aktywnego, ze względu na fakt ze

mogą zaszkodzić osobie opylającej,

W postaci zawiesin

- po

rozcieńczeniu z woda uzyskuje się

zawiesinę wodną. Stosuje się je

jako opryski dla roślin.

Proszków do tworzenia zawiesin

wodnych

- cechuje je obecność

drobnych cząsteczek,

Koncentratów do sporządzania

emulsji,

gdzie preparat handlowy

z wodą tworzy emulsję;

Aerozole

- jako spryskiwacze.

Produkowane są poprzez

rozcieńczenie substancji aktywnej

w rozpuszczalniku silnie

parującym. Nie zachodzi

konieczność rozpuszczenia z

woda. Są one znane pod nazwa

bombek aerozolowych.

Pestycydy powinny charakteryzować

się następującymi cechami:

- dużą toksycznością w stosunku do

szkodników,

- małą toksycznością w stosunku

do pozostałych organizmów,

głównie wodnych i człowieka,

- odpowiednią trwałością, tak aby

mogły spełnić swoje zadanie,

- dużą podatnością na degradację,

tak aby po spełnieniu swojej funkcji

szybko zanikały w środowisku.

Charakterystyka pestycydów opiera

się przede wszystkim na selektywnej
toksyczności i trwałości w
środowisku, ale także na
możliwościach biokumulacji i
mobilności.
Wiele pestycydów posiada zdolność
biokumulacji, czyli zdolności do
gromadzenia się w organizmach
żywych. Jest ona zazwyczaj większa
w organizmach wodnych niż
lądowych.

Pestycydy skumulowane w

organizmach żyjących w wodzie
lub na lądzie mogą zostać
biologicznie zwielokrotnione
przez działanie łańcucha
pokarmowego. Jest to szczególnie
niebezpieczne dla organizmów
znajdujących się na końcu
łańcucha pokarmowego, takich
jak drapieżnik lub człowiek.

Rozkład pestycydów zachodzi głównie na

drodze biochemicznej (działanie bakterii),
jak również może być spowodowany
reakcjami fotochemicznymi, czyli
rozkładu pod wpływem światła
słonecznego i chemicznymi takimi jak
utlenianie, redukcja, hydroliza, wzajemne
oddziaływanie z wolnymi rodnikami i
podstawienie nukleofilowe z włączeniem
wody. Należy też zwrócić uwagę na fakt,
że produkty rozpadu mogą być bardziej
toksyczne niż związek wyjściowy.

Pestycydy, które dostały się do

gleby podczas wykonywanych
oprysków będą w niej przez
pewien czas zalegać wywołując
trudne do przewidzenia skutki.

Okres pozostawania pestycydów w

glebie zależy od ich substancji
aktywnej, temperatury otoczenia,
opadów powodujących ich
wymywanie w głąb gleby,
aktywności mikroorganizmów
glebowych i promieni
słonecznych powodujących
rozkład pestycydu.

Preparaty, które nie dostały się do

gleby, ale osiadły na betonowej
powierzchni szklarni lub jej
szybach ulegają znacznie dłuższej
biodegradacji.

Podział pestycydów

Ze względu na zwalczane organizmy:

• insektycydy

– zwalczające owady

• herbicydy

– zwalczające rośliny (w

tym regulatory wzrostu roślin)

• fungicydy

– zwalczające grzyby

• fumiganty

– związki stosowane w

formie gazów, służące do
niszczenia organizmów w glebach,
ziarnie, pomieszczeniach...

Zoocydy,

czyli środki do

zwalczania szkodników. Mogą one
działać kontaktowo (po zetknięciu
się z ciałem szkodnika) lub
żołądkowo (po zjedzeniu przez
szkodnika części opryskanej
rośliny).

Wśród zoocydów możemy wyróżnić:

insektycydy

(do zwalczania owadów),

larwicydy

(do zwalczania larw),

aficydy

(do zwalczania mszyc),

owicydy

(do niszczenia jaj owadów i

roztoczy),

akarycydy

(do zwalczania roztoczy),

nematocydy

(do zwalczania nicieni),

rodentycydy

(do zwalczania gryzoni),

moluskocydy

(do zwalczania ślimaków),

atraktanty i repelenty

(do przywabiania lub

odstraszania szkodników)

oraz feromony

(związki zapachowe swoiste

dla danego gatunku zwierząt, najczęściej są

to związki informujące o obecności płci

odmiennej danego gatunku).

Fungicydy

, czyli środki grzybobójcze.

Istnieją dwa sposoby stosowania
fungicydów. Pierwszym z nich jest
stosowanie prewencyjne, czyli
regularne stosowanie preparatu,
kiedy nie są widoczne jeszcze objawy
choroby. Jeśli dojdzie do wystąpienia
choroby konieczne jest zastosowanie
środków interwencyjnych. Fungicydy
te działają wgłębnie lub układowo,
zabijając lub hamując rozwój
patogena.

Bakteriocydy,

czyli środki

bakteriobójcze. Są nieliczną grupą,
głównie oparte na substancjach
miedziowych. Stosowane są
zapobiegawczo, najczęściej
wczesną wiosną. Zapobiegają
wystąpieniu bardzo groźnych
chorób szczególnie w sadach. Brak
ochrony antybakteryjnej w sadach
może powodować zamieranie
całych drzew.

Herbicydy

, czyli środki do

zwalczania chwastów.

- kontaktowe lub układowe,
- nalistne lub doglebowe,
- selektywne lub nie selektywne,
- przedsiewne lub przedwschodnie

lub powschodnie.

Podobnie jak w przypadku zoocydów,

herbicydy mogą działać kontaktowo
uszkadzając bezpośrednio opryskane części
roślin. W takim przypadku chwasty, w
zależności od gatunku i porażonej części
roślin mogą się regenerować. Natomiast
preparaty układowe wnikają do roślin i
przemieszczają się do wszystkich jej
organów hamując procesy życiowe.

Inną ważną cechą działania

herbicydów jest ich

selektywność

w stosunku do poszczególnej
grupy roślin. W zależności od
substancji czynnych preparatu
mogą zwalczać poszczególne
chwasty, wykorzystując ich
właściwości biologiczne, np.
chwasty jednoliścienne,
dwuliścienne, rumianowate itd.

Herbicydy nieselektywne

niszczą

wszystkie rośliny. Przeznaczone są
więc do stosowania w określonych
miejscach na polu (międzyrzędzia)
lub terminie, np. przed wschodami
rośliny uprawnej. Oprócz
nalistnego stosowania herbicydów
możemy zastosować tzw.
herbicydy doglebowe, które
pobierane są przez korzenie i
liścienie kiełkujących chwastów.

Jako herbicydy stosuje się:
chlorek rtęci(I), Hg2Cl2 (kalomel) -

do produkcji elektrod,

chlorek rtęci(II), HgCl2 (sublimat),

używany jako katalizator.

Oba chlorki rtęci są stosowane

jako pestycydy farby
przeciwporostowe, chroniące
powierzchnie podwodnych części
statków i urządzeń portowych
przed porastaniem (zawierają
pestycydy);

Inne, jak:

regulatory wzrostu i rozwoju

roślin

(defolianty- do odlistniania

roślin, desykanty- do wysuszania
roślin, defloranty- do usuwania
nadmiernej ilości kwiatów),
-

adiuwanty-

wspomagające

działanie innego środka.

Ze względu na budowę chemiczną:

Związki nieorganiczne – głównie fungicydy

Pestycydy nieorganiczne

Insektycydy arsenowe

: zieleń paryska

Cu(CH3COO)2 .Cu3(AsO2)2, arsenian ołowiu

PbHAsO4,

Insektycydy fluorkowe

: kryolit Na3AlF6 ,

fluorek sodu NaF, fluorokrzemian sodu

Na2SiF6,

Herbicydy nieorganiczne

: amidosulfonian

amonu H2NS(O2)ONH4, boraks Na2B4O7,

chloran sodu NaClO3 ,

Fungicydy nieorganiczne

: zasadowy

chlorek miedzi(II) 3Cu(OH)2 .CuCl2 .H2O,

ciecz bordoska 3Cu(OH)2 .CuSO4 .CaSO4 ,

siarka.

Związki organiczne

•

insektycydy chloroorganiczne

np. HCH, DDT,

metoksychlor,

•

insektycydy fosforoorganiczne

np.

monokrotofos, chlorfenwinfos, fenitrotion,

piretroidy (insektycydy, pochodne związków

izolowanych z kwiatów chryzantemy)

•

insektycydy karbaminianowe i pochodne

mocznika

np. aminokarb, propoksur,

karbaryl,

•

herbicydy – pochodne kwasu

fenoksyoctowego

np. 2,4-D; 2,4-DB; 2,4,5-T,

•

herbicydy triazynowe

np. symazyna,

atrazyna, propazyna.

•

herbicydy dipirydyliowe

•

herbicydy – chloroacetanilidy

•

herbicydy fosforoorganiczne

(glifosat)

Ze względu na trwałość w

środowisku

(rozpad 75-100%):

bardzo trwałe (nieznany, > 20 – 30

lat)

trwałe (2 – 5 lat)
umiarkowanie trwałe (1 – 18

miesięcy)

nietrwałe (1 – 12 tygodni)



Bardzo trwałe

(utrzymujące się powyżej 18

miesięcy), np. pestycydy zawierające
metale oraz węglowodory chloroorganiczne.



Trwałe

(utrzymujące się do 18 miesięcy) –

związki mocznikowe i tri azynowe.



Umiarkowanie trwałe

(utrzymujące się do

12 miesięcy) – pochodne amidowe i kwasu
benzoesowego.



Nietrwałe

(utrzymujące się do 6 miesięcy) –

związki fenoksyoctowe, toluidynowe i
nitrylowe.



Szybko zanikające

(utrzymujące się do 3

miesięcy) – związki karbaminianowe i
fosfoorganiczne.

Spośród 12 trwałych zanieczyszczeń

środowiska, aż 9 to pestycydy

chloroorganiczne:

• Aldryna
• Dieldryna
• Endryna
• Chlordan
• DDT
• Heptachlor

• Heksachlorobenzen
• Mirex
• Toksafen

Ich charakterystyczne cechy to

brak selektywności działania,
znaczna trwałość w środowisku
oraz zdolność do gromadzenia się
w tkankach zwierząt ze względu
na wysokie wartości
współczynnika podziału oktanol –
woda. Większość nie wykazuje
znacznej toksyczności ostrej
względem kręgowców.

Wpływ DDT na zdrowie człowieka to:

Wpływ na rozrodczość (wczesne porody,

zaburzenia płodności, nieprawidłowy rozwój

płodu)

Możliwy wpływ teratogenny - dowody na wpływ

tego typu bardzo ograniczone

Prawdopodobny mechanizm: podobieństwo

DDT i pochodnych do estrogenów

Obserwowane zaburzenia wydzielania

hormonów u zwierząt

Działanie rakotwórcze zaobserwowane u

zwierząt laboratoryjnych przy

umiarkowanych dawkach (0,26-85 mg/kg),

niejednoznaczne wyniki dla ludzi

DDT i pochodne są najczęściej wiązane z

występowaniem nowotworów:

• wątroby
• trzustki
• piersi
• białaczki

DDT

Stosunkowo największe szkody w

środowisku, związane ze stosowaniem

DDT, wiążą się z silnym

Negatywnym wpływem tego związku i

jego pochodnych na rozrodczość dużych

ptaków drapieżnych:

Toksyczność ostra wobec ptaków

stosunkowo mała (LD50 dla p,p' – DDT >

500 mg/kg)

Poważne zaburzenia gospodarką wapnia

(głównie przez p,p' – DDE), prowadzące

do osłabienia skorup jaj

Narażenie podczas rozwoju embrionów na

działanie o,p' – DDT skutkuje podobnymi

problemami u dorosłych ptaków

Mimo, że nowoczesny przemysł

wprowadza do produkcji coraz
mniej toksyczne środki ochrony
roślin, to jednak nie
wyprodukowano takiego
preparatu, który byłby całkowicie
nieszkodliwy dla zdrowia ludzi i
zwierząt. W Polsce pestycydy
dzieli się na 5 grup - klas
toksyczności co jest
przedstawione w tabeli.

Przynależność do danej grupy jest

określona wartością LD50 , czyli
dawką śmiertelną wyrażoną w
ilości miligramów substancji
toksycznej na kilogram ciała,
która po jednorazowym podaniu
powoduje śmierć 50 % badanej
populacji zwierząt. Dotyczy to
badań prowadzonych na
zwierzętach i związane jest z
określeniem toksyczności ostrej.

Klasy toksyczności

pestycydów w stosunku do

ssaków

Klasa toksyczności LD50 [mg/kg]
Stopień zagrożenia:

I do 50 Trucizny
II 51 - 150 Trucizny
III 151 - 500 Substancje szkodliwe
IV 501 - 5000 Substancje
szkodliwe
V Powyżej 5000 Praktycznie
nieszkodliwe

Skutki stosowania

pestycydów

W skutek niewłaściwej gospodarki

pestycydami możliwe jest skażenie
siedliska rolniczego, czyli tzw.
intoksykacja siedliska rolniczego.
Taki teren przez bardzo długi okres
czasu nie może być
wykorzystywany rolniczo.
Stosowanie pestycydów w bardzo
dużym stopniu przyczyniło się do
zanieczyszczenia środowiska.

Zanieczyszczenia gleb i gruntów mogą

zmieniać właściwości fizyczne,
chemiczne i mikrobiologiczne gleby
obniżając jej urodzajność, a więc
powodują zmniejszenie plonów i
obniżenie ich jakości, zakłócają
przebieg wegetacji roślin, niszczą
walory ekologiczne i estetyczne
szaty roślinnej, a także mogą
powodować korozję fundamentów
budynków i konstrukcji inżynierskich,
np. rurociągów.

Większość antropogenicznych

zanieczyszczeń wód działa
toksycznie na organizmy,
uniemożliwiając im dalszy rozwój
i prowadząc do wymarcia wielu
gatunków. Większość pestycydów
jest wysiewana bezpośrednio do
gleby lub rozpylana nad polami
uprawnymi, plantacjami i lasami,
a więc trafia bezpośrednio do
środowiska.

Do wód pestycydy przedostają się w

następujący sposób:

 spływ powierzchniowy z terenów,

 przenikanie przez glebę, erozja gleby,

 bezpośredni opad na powierzchnię wody

przy spryskiwaniu pól i lasów przy użyciu

samolotu,

 ze ściekami powstającymi przy produkcji

pestycydów,

 ze ściekami powstającymi przy myciu

urządzeń służących do spryskiwania,

 ze ściekami miejskimi (fungicydy i

bakteriocydy),

 przy bezpośrednim stosowaniu do

zwalczania roślin wodnych i owadów,

 ze ściekami z zakładów stosujących

pestycydy, np. włókienniczych.

Ilość pestycydów w wodach zależy w

znacznej mierze od intensywności

upraw w badanym regionie, a co za

tym idzie także od intensywności

stosowania pestycydów, rodzaju

upraw, pory roku, intensywności

opadów oraz przepływu

analizowanych cieków wodnych.

Ważną drogą transportu pestycydów

są też opady atmosferyczne, dzięki

którym skażeniu ulegają zbiorniki

wodne znajdujące się w dużej

odległości od terenów rolniczych.

Choroby, w zwalczaniu

których ważną rolę odrywają

pestycydy

Malaria!

(300-500 mln zachorowań,1-2.7

mln zgonów rocznie; komary – DDT)

Denga

(50 mln zachorowań, kilkaset tys.

zgonów rocznie; komary - DDT)

Filarioza

(120 mln chorych; komary – DDT)

Leiszmanioza

(1,5-2 mln zachorowań

rocznie)

Żółta febra

(komary – DDT)

Pierwotniakowe zapalenie mózgu
Tyfus

(pchły, wszy, roztocza – DDT,

rodentycydy)

CIEKAWOSTKI

Woda deszczowa w wielu

regionach Europy zawiera tak
wysoki poziom rozpuszczonych
pestycydów, że jej dystrybucja
jako wody pitnej byłaby
przestępstwem.

W wodzie deszczowej w Hiszpanii

znaleziono zakazany od 2002
roku pestycyd Lindane. Pestycyd
ten wykryto w większości
czekolad nie oznakowanych jako
produkt ekologiczny.

Atrazyna to herbicyd stosowany

powszechnie do zwalczania chwastów w
kukurydzy. Już jedna łyżeczka do herbaty
atrazyny rozpuszczona w ilości wody, jaka
mieści się w basenie olimpijskim,
powoduje, że osobniki męskie żab
nabierają cech żeńskich. Taka
koncentracja jest dozwolona w wodzie
pitnej w Anglii. W Polsce stosowanie
atrazyny ograniczono do 1,5 kg na hektar.

Ponad 25 milionów rolników

narażonych jest raz w roku na
zatrucie pestycydami
stosowanymi w rolnictwie. Aż 99
proc. wszystkich zatruć
występuje w krajach
rozwijających się, tam gdzie
prawa, zdrowie i edukacja są na
najniższym poziomie.

Powszechnie używany w uprawach

ziemniaków, nie oznakowany jako
niebezpieczny pestycyd Aldicarb,
uważany jest za jedną z
najbardziej toksycznych
substancji, jakich kiedykolwiek
używano. Jeden gram zabija psa.