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Pesticida

Un pulverizador agrícola autopropulsado rociando pesticida en un campo. Un avión fumigador rociando pesticida en un campo. Los plaguicidas son sustancias que se utilizan para co...

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Un pulverizador agrícola autopropulsado rociando pesticida en un campo.
Un avión fumigador rociando pesticida en un campo.

Los plaguicidas son sustancias que se utilizan para controlar las plagas . [ 1 ] Incluyen herbicidas , insecticidas , nematicidas , fungicidas y muchos otros (véase la tabla). [ 2 ] Los más comunes son los herbicidas, que representan aproximadamente el 50 % del uso total de plaguicidas a nivel mundial. [ 3 ] La mayoría de los plaguicidas se utilizan como productos de protección vegetal (también conocidos como productos para la protección de cultivos), que generalmente protegen a las plantas de malezas , hongos o insectos .

En general, un plaguicida es un agente químico o biológico (como un virus , una bacteria o un hongo ) que disuade, incapacita, mata o desalienta de alguna otra manera a las plagas. Las plagas objetivo pueden incluir insectos, patógenos de plantas , malezas, moluscos , aves , mamíferos , peces , nematodos (gusanos redondos) y microbios que destruyen propiedades, causan molestias, propagan enfermedades o son vectores de enfermedades . Por lo tanto, los plaguicidas aumentan los rendimientos agrícolas . Junto con estos beneficios, los plaguicidas también tienen desventajas, como la posible toxicidad para los seres humanos y otras especies.

Definición

La palabra pesticida deriva del latín pestis (plaga) y caedere (matar). [ 5 ]

La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) ha definido plaguicida como:

Cualquier sustancia o mezcla de sustancias destinadas a prevenir, destruir o controlar cualquier plaga, incluidos los vectores de enfermedades humanas o animales, especies no deseadas de plantas o animales, que causen daños o interfieran de cualquier otra forma con la producción, el procesamiento, el almacenamiento, el transporte o la comercialización de alimentos, productos agrícolas, madera y productos de madera o piensos para animales, o sustancias que puedan administrarse a animales para el control de insectos, arácnidos u otras plagas en o sobre sus cuerpos. El término incluye sustancias destinadas a ser utilizadas como reguladores del crecimiento vegetal, defoliantes, desecantes o agentes para el aclareo de frutos o para prevenir la caída prematura de los mismos. También se utilizan como sustancias aplicadas a los cultivos antes o después de la cosecha para proteger el producto del deterioro durante el almacenamiento y el transporte. [ 6 ]

Clasificaciones

Los plaguicidas se pueden clasificar según el organismo objetivo (por ejemplo, herbicidas , insecticidas , fungicidas , rodenticidas y pediculicidas – ver tabla), [ 7 ]

Según la EPA , los biopesticidas incluyen pesticidas microbianos, pesticidas bioquímicos y protectores incorporados a las plantas. [ 8 ]

Los plaguicidas se pueden clasificar en clases estructurales, y se han desarrollado numerosas clases estructurales para cada uno de los organismos objetivo que figuran en la tabla. Una clase estructural suele estar asociada a un único modo de acción , mientras que un modo de acción puede abarcar más de una clase estructural.

El componente químico pesticida ( ingrediente activo ) se mezcla ( formula ) con otros componentes para formar el producto que se vende y que se aplica de diversas maneras. Los pesticidas en forma de gas son fumigantes .

Los plaguicidas se pueden clasificar según su modo de acción , que indica el mecanismo biológico exacto que interrumpen. Los modos de acción son importantes para el manejo de la resistencia y son categorizados y administrados por los comités de acción contra la resistencia a insecticidas , herbicidas y fungicidas .

Los plaguicidas pueden ser sistémicos o no sistémicos. [ 9 ] [ 10 ] Un plaguicida sistémico se mueve (transloca) dentro de la planta. La translocación puede ser ascendente en el xilema , descendente en el floema o ambas. Los plaguicidas no sistémicos (plaguicidas de contacto) permanecen en la superficie y actúan por contacto directo con el organismo objetivo. Los plaguicidas son más eficaces si son sistémicos. La sistemicidad es un requisito previo para que el plaguicida se utilice como tratamiento de semillas.

Los plaguicidas se pueden clasificar como persistentes (no biodegradables) o no persistentes ( biodegradables ). Un plaguicida debe ser lo suficientemente persistente como para matar o controlar su objetivo, pero debe degradarse lo suficientemente rápido como para no acumularse en el medio ambiente ni en la cadena alimentaria para ser aprobado por las autoridades. [ 11 ] [ 12 ] Los plaguicidas persistentes, incluido el DDT , fueron prohibidos hace muchos años , con la excepción de la fumigación en viviendas para combatir los vectores de la malaria . [ 13 ]

Historia

Desde la antigüedad hasta la década de 1950, los plaguicidas utilizados fueron compuestos inorgánicos y extractos de plantas . [ 14 ] [ 15 ] Los compuestos inorgánicos eran derivados de cobre , arsénico , mercurio, azufre , entre otros, y los extractos de plantas contenían piretro , nicotina y rotenona, entre otros. Los menos tóxicos de estos todavía se utilizan en la agricultura orgánica . En la década de 1940 se introdujeron el insecticida DDT y el herbicida 2,4-D . Estos compuestos orgánicos sintéticos se utilizaron ampliamente y fueron muy rentables. Les siguieron en las décadas de 1950 y 1960 numerosos otros plaguicidas sintéticos, lo que llevó al crecimiento de la industria de plaguicidas. [ 14 ] [ 15 ] Durante este período, se hizo cada vez más evidente que el DDT, que se había rociado ampliamente en el medio ambiente para combatir el vector, se había acumulado en la cadena alimentaria . Se había convertido en un contaminante global, como se resume en el conocido libro Primavera silenciosa . Finalmente, el DDT fue prohibido en la década de 1970 en varios países, y posteriormente todos los plaguicidas persistentes fueron prohibidos en todo el mundo, con la excepción de la pulverización en paredes interiores para el control de vectores. [ 13 ]

La resistencia a un plaguicida se observó por primera vez en la década de 1920 con plaguicidas inorgánicos, [ 14 ] y posteriormente se descubrió que el desarrollo de resistencia es previsible y que las medidas para retrasarlo son importantes. El manejo integrado de plagas (MIP) se introdujo en la década de 1950. Mediante un análisis cuidadoso y la fumigación solo cuando se alcanza un umbral económico o biológico de daño a los cultivos, se reduce la aplicación de plaguicidas. Esto se convirtió en la década de 2020 en la política oficial de organizaciones internacionales, la industria y muchos gobiernos. [ 15 ] Con la introducción de variedades de alto rendimiento en la década de 1960 en la revolución verde , se utilizaron más plaguicidas. [ 15 ] Desde la década de 1980 se introdujeron cultivos genéticamente modificados , lo que resultó en menores cantidades de insecticidas utilizados en ellos. [ 15 ] La agricultura orgánica , que utiliza solo plaguicidas no sintéticos, ha crecido y en 2020 representa aproximadamente el 1,5 por ciento del total de tierras agrícolas del mundo. [ 15 ]

Los plaguicidas se han vuelto más efectivos. Las dosis de aplicación disminuyeron de 1000 a 2500 gramos de ingrediente activo por hectárea (g/ha) en la década de 1950 a 40-100 g/ha en la década de 2000. [ 15 ] A pesar de esto, las cantidades utilizadas han aumentado. En los países de altos ingresos, durante 20 años, entre las décadas de 1990 y 2010, las cantidades utilizadas aumentaron un 20 %, mientras que en los países de bajos ingresos aumentaron un 1623 %. [ 15 ] [ 16 ]

Desarrollo de nuevos plaguicidas

El objetivo es encontrar nuevos compuestos o agentes con propiedades mejoradas, como un nuevo modo de acción o una menor dosis de aplicación. Otro objetivo es reemplazar los plaguicidas más antiguos que han sido prohibidos por razones de toxicidad o daño ambiental , o que se han vuelto menos efectivos debido al desarrollo de resistencia . [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]

El proceso comienza con pruebas (cribado) contra organismos objetivo como insectos , hongos o plantas . Los insumos suelen ser compuestos aleatorios, productos naturales , [ 21 ] compuestos diseñados para alterar un objetivo bioquímico, compuestos descritos en patentes o literatura, u organismos de biocontrol .

Los compuestos que son activos en el proceso de selección, conocidos como hits o leads, no pueden usarse como plaguicidas, excepto los organismos de biocontrol y algunos productos naturales potentes. Estos compuestos lead necesitan ser optimizados mediante una serie de ciclos de síntesis y prueba de análogos. Para la aprobación por parte de las autoridades reguladoras para su uso como plaguicidas, los compuestos optimizados deben cumplir varios requisitos. [ 11 ] [ 12 ] Además de ser potentes (baja tasa de aplicación), deben mostrar baja toxicidad para organismos no objetivo, bajo impacto ambiental y costo de fabricación viable. El costo de desarrollar un plaguicida en 2024 se estimó en 301 millones de dólares estadounidenses. [ 22 ] Se ha vuelto más difícil encontrar nuevos plaguicidas. Se introdujeron más de 100 nuevos ingredientes activos en la década de 2000 y menos de 40 en la década de 2010. [ 15 ] Los biopesticidas son más baratos de desarrollar, ya que las autoridades requieren menos estudios toxicológicos y ambientales. Desde el año 2000, la tasa de introducción de nuevos productos biológicos ha superado con frecuencia la de los productos convencionales. [ 15 ]

Más del 25 % de los plaguicidas químicos existentes contienen uno o más centros quirales (centros estereogénicos). [ 23 ] Los plaguicidas más nuevos con dosis de aplicación más bajas tienden a tener estructuras más complejas y, por lo tanto, contienen con mayor frecuencia centros quirales. [ 23 ] En los casos en que la mayor parte o la totalidad de la actividad plaguicida en un nuevo compuesto se encuentra en un enantiómero (el eutómero ), se prefiere el registro y uso del compuesto como este único enantiómero. Esto reduce la dosis de aplicación total y evita las tediosas pruebas ambientales requeridas al registrar un racemato. [ 24 ] [ 25 ] Sin embargo, si no se puede encontrar una ruta de fabricación enantioselectiva viable , entonces el racemato se registra y utiliza.

Usos

Uso de plaguicidas en todo el mundo, por país en 2023 [ 26 ]

Además de su uso principal en la agricultura , los plaguicidas tienen otras aplicaciones. Se utilizan para controlar organismos considerados dañinos o perjudiciales para el medio ambiente. [ 27 ] Por ejemplo, se usan para matar mosquitos que pueden transmitir enfermedades potencialmente mortales como el virus del Nilo Occidental , la fiebre amarilla y la malaria . También pueden matar abejas , avispas u hormigas que pueden causar reacciones alérgicas. Los insecticidas pueden proteger a los animales de enfermedades causadas por parásitos como las pulgas . [ 27 ] Los plaguicidas pueden prevenir enfermedades en humanos causadas por alimentos mohosos o productos agrícolas enfermos. Los herbicidas se pueden usar para eliminar maleza, árboles y arbustos de los bordes de las carreteras. También pueden matar maleza invasora que puede causar daños ambientales. Los herbicidas se aplican comúnmente en estanques y lagos para controlar algas y plantas acuáticas que pueden interferir con actividades como nadar y pescar, y hacer que el agua se vea u huela mal. [ 28 ] Las plagas no controladas, como las termitas y el moho, pueden dañar estructuras como las casas. [ 27 ] Los pesticidas se utilizan en supermercados y almacenes de alimentos para controlar roedores e insectos que infestan alimentos como los granos. Los pesticidas se utilizan en céspedes y campos de golf , en parte por razones estéticas. [ 29 ]

El manejo integrado de plagas , que utiliza múltiples enfoques para controlar las plagas, se está generalizando y se ha utilizado con éxito en países como Indonesia , China , Bangladesh , Estados Unidos, Australia y México . [ 30 ] El MIP busca reconocer los impactos más generalizados de una acción en un ecosistema , para que no se alteren los equilibrios naturales. [ 31 ]

Cada uso de un plaguicida conlleva ciertos riesgos. El uso adecuado de plaguicidas reduce estos riesgos a un nivel considerado aceptable por organismos reguladores como la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) y la Agencia Reguladora de Manejo de Plagas (PMRA) de Canadá.

El DDT , rociado en las paredes de las casas, es un organoclorado que se ha utilizado para combatir los vectores de la malaria (mosquitos) desde la década de 1940. La Organización Mundial de la Salud recomienda este método. [ 32 ] Tanto este como otros plaguicidas organoclorados han sido prohibidos en la mayoría de los países del mundo debido a su persistencia en el medio ambiente y su toxicidad para los seres humanos. El DDT se ha vuelto menos eficaz, ya que se identificó resistencia en África ya en 1955, y para 1972 diecinueve especies de mosquitos en todo el mundo eran resistentes al DDT. [ 33 ] [ 34 ]

Cantidad utilizada

toneladas de uso de pesticidas
uso de plaguicidas por hectárea de tierra cultivada
Uso de plaguicidas por región [ 35 ]

El uso total de plaguicidas en la agricultura en 2023 fue de 3,73 millones de toneladas de ingredientes activos (Mt), una disminución del 2 % en comparación con 2022, un aumento del 14 % en una década y el doble desde 1990. [ 36 ] El uso de plaguicidas por área de tierra cultivada en 2023 fue de 2,40 kg por hectárea (kg/ha), una disminución del 2 % en comparación con 2022; el uso por valor de la producción agrícola fue de 0,88 g por dólar internacional (g/I$) (−4 %); y el uso por persona fue de 0,45 kg per cápita (kg/cap) (−3 %). [ 36 ] Brasil fue el mayor usuario mundial de plaguicidas en 2023, con 801 kt de aplicaciones de plaguicidas para uso agrícola. Esto fue aproximadamente un 86 % más alto que Estados Unidos (430 kt), el segundo mayor usuario. [ 36 ]

Las aplicaciones por área de cultivo variaron ampliamente entre estos principales usuarios de plaguicidas, desde 13,9 kg/ha en Vietnam hasta 0,8 kg/ha en la Federación Rusa. [ 36 ] El uso de insecticidas en los EE. UU. ha disminuido en más de la mitad desde 1980 (0,6 %/año), principalmente debido a la casi eliminación gradual de los organofosforados . En los campos de maíz, la disminución fue aún más pronunciada, debido al cambio al maíz transgénico Bt . [ 37 ]

Beneficios

Los plaguicidas aumentan los rendimientos agrícolas. [ 38 ] Los aumentos de rendimiento promedio oscilan entre el 12 % y el 27 % cuando se utilizan plaguicidas, dependiendo del cultivo. [ 39 ] Otro estudio encontró que no usar plaguicidas redujo los rendimientos de los cultivos en aproximadamente un 10 %. [ 40 ] Un estudio realizado en 1999 encontró que una prohibición de plaguicidas en los Estados Unidos podría resultar en un aumento de los precios de los alimentos , pérdida de empleos y un aumento del hambre en el mundo. [ 41 ]

Existen dos niveles de beneficios en el uso de plaguicidas: primarios y secundarios. Los beneficios primarios son ganancias directas derivadas del uso de plaguicidas, mientras que los beneficios secundarios son efectos a más largo plazo. [ 42 ]

Biológico

Control de plagas y vectores de enfermedades de las plantas

Control de vectores de enfermedades humanas y ganaderas, así como de organismos nocivos.

  • Vidas humanas salvadas y enfermedades reducidas. Entre las enfermedades controladas se incluye la malaria, [ 42 ] con millones de vidas salvadas o mejoradas con el uso exclusivo de DDT . [ 43 ]
  • Se salvaron vidas de animales y se redujeron las enfermedades.

Controlar los organismos que perjudican otras actividades y estructuras humanas.

  • Los conductores tienen la vista despejada.
  • Se evitan los peligros derivados de árboles, arbustos y hojas.
  • Estructuras de madera protegidas [ 42 ]

Ciencias económicas

En 2018, las ventas mundiales de plaguicidas se estimaron en 65 mil millones de dólares, de los cuales el 88% se destinó a la agricultura. [ 15 ] Los plaguicidas genéricos representaron el 85% de las ventas en 2018. [ 44 ] En un estudio, se estimó que por cada dólar (1 dólar) gastado en plaguicidas para cultivos se pierden hasta cuatro dólares (4 dólares) en cultivos debido a insectos, hongos y malezas. [ 45 ] En general, los agricultores se benefician de un aumento en el rendimiento de los cultivos y de la posibilidad de cultivar una variedad de cultivos durante todo el año. Los consumidores de productos agrícolas también se benefician al poder adquirir grandes cantidades de productos disponibles durante todo el año. [ 42 ]

Desventajas

En cuanto a los costos del uso de plaguicidas, existen costos para el medio ambiente y para la salud humana. [ 46 ] La educación sobre seguridad en el uso de plaguicidas y la regulación de los aplicadores de plaguicidas están diseñadas para proteger al público del uso indebido de plaguicidas , pero no eliminan todo uso indebido. Reducir el uso de plaguicidas y elegir plaguicidas menos tóxicos puede disminuir los riesgos que el uso de plaguicidas representa para la sociedad y el medio ambiente. [ 28 ]

Efectos sobre la salud

Un cartel que advierte sobre la posible exposición a pesticidas.

La mayoría de los problemas de salud relacionados con los plaguicidas se derivan de su uso directo, tanto en entornos laborales como no laborales. En cambio, los riesgos para la salud derivados de los residuos de plaguicidas en frutas y verduras se consideran mínimos.

El uso ocupacional de plaguicidas puede afectar negativamente la salud. [ 47 ] [ 48 ] imitando hormonas que causan problemas reproductivos y también causan cáncer. [ 49 ] Una revisión sistemática de 2007 encontró que "la mayoría de los estudios sobre linfoma no Hodgkin y leucemia mostraron asociaciones positivas con la exposición a plaguicidas" y por lo tanto concluyó que el uso cosmético de plaguicidas debería disminuirse. [ 50 ] Hay evidencia sustancial de asociaciones entre la exposición a insecticidas organofosforados y alteraciones neuroconductuales. [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] [ 54 ] También existe evidencia limitada de otros resultados negativos de la exposición a plaguicidas, incluidos defectos neurológicos, defectos de nacimiento y muerte fetal . [ 55 ]

Una revisión epidemiológica de 2014 encontró asociaciones entre el autismo y la exposición a ciertos pesticidas, pero señaló que la evidencia disponible era insuficiente para concluir que la relación fuera causal. [ 56 ]

Debido a la regulación inadecuada y a las medidas de seguridad insuficientes, el 99% de las muertes relacionadas con plaguicidas ocurren en países en desarrollo que representan solo el 25% del uso de plaguicidas. [ 57 ]

Exposición a residuos de plaguicidas por la ingesta de alimentos

Según la Sociedad Americana del Cáncer, no hay evidencia de que los residuos de pesticidas en los alimentos aumenten el riesgo de que las personas contraigan cáncer. [ 58 ] Un estudio de 2009 estimó que la exposición de por vida a los residuos de pesticidas por el consumo de frutas y verduras resulta en solo 4,2 y 3,2 minutos de vida perdida por persona en Suiza y Estados Unidos, respectivamente. [ 59 ]

Uso de plaguicidas no ocupacional

Los plaguicidas también se encuentran en la mayoría de los hogares estadounidenses, con 88  millones de los 121,1  millones de hogares que indicaron que usaban algún tipo de plaguicida en 2012. [ 60 ] [ 61 ] A partir de 2007, había más de 1055 ingredientes activos registrados como plaguicidas, [ 62 ] que dan como resultado más de 20 000 productos plaguicidas que se comercializan en los Estados Unidos. [ 63 ]

La Academia Estadounidense de Pediatría recomienda limitar la exposición de los niños a los pesticidas y utilizar alternativas más seguras: [ 64 ]

Un estudio encontró que la autointoxicación con pesticidas era el método de elección en un tercio de los suicidios en todo el mundo, y recomendó, entre otras cosas, mayores restricciones sobre los tipos de pesticidas que son más dañinos para los humanos. [ 65 ]

Uso de plaguicidas entre los trabajadores agrícolas

La Organización Mundial de la Salud y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente estiman que 3  millones de trabajadores agrícolas en países en desarrollo sufren intoxicación grave por plaguicidas cada año, lo que resulta en 18 000 muertes. [ 30 ] Según un estudio, hasta 25  millones de trabajadores en países en desarrollo pueden sufrir intoxicación leve por plaguicidas anualmente. [ 66 ] Otras exposiciones ocupacionales además de las de los trabajadores agrícolas, como peluqueros de mascotas, jardineros y fumigadores , también pueden poner a las personas en riesgo de sufrir efectos en la salud por los plaguicidas. [ 63 ]

El uso de plaguicidas está muy extendido en América Latina  , con un gasto anual de alrededor de 3.000 millones de dólares estadounidenses en la región. Los registros indican un aumento en la frecuencia de intoxicaciones por plaguicidas en las últimas dos décadas. Se cree que los casos más comunes de intoxicación por plaguicidas se deben a la exposición a insecticidas organofosforados y carbamatos. [ 67 ] El uso doméstico de plaguicidas, el uso de productos no regulados y la presencia de trabajadores indocumentados en la industria agrícola dificultan la caracterización de la exposición real a los plaguicidas. Se estima que entre el 50 % y el 80 % de los casos de intoxicación por plaguicidas no se denuncian.

La subnotificación de intoxicaciones por plaguicidas es especialmente común en áreas donde los trabajadores agrícolas tienen menos probabilidades de buscar atención en un centro de salud que pueda estar monitoreando o registrando la incidencia de intoxicaciones agudas. La magnitud de las intoxicaciones no intencionales por plaguicidas puede ser mucho mayor de lo que sugieren los datos disponibles, particularmente entre los países en desarrollo. A nivel mundial, la agricultura y la producción de alimentos siguen siendo una de las industrias más grandes. En África Oriental, la industria agrícola representa uno de los sectores más grandes de la economía, con casi el 80% de su población dependiendo de la agricultura para obtener ingresos. [ 68 ] Los agricultores en estas comunidades dependen de productos plaguicidas para mantener altos rendimientos de cultivos.

Algunos gobiernos de África Oriental están adoptando la agricultura corporativa , y las oportunidades que se presentan a los conglomerados extranjeros para operar explotaciones agrícolas comerciales han facilitado la investigación sobre el uso y la exposición a plaguicidas entre los trabajadores. En otras zonas donde gran parte de la población depende de la agricultura de subsistencia a pequeña escala, estimar el uso y la exposición a plaguicidas resulta más difícil.

Intoxicación por pesticidas

La sinapsis colinérgica y la degradación de la acetilcolina en colina y acetato por la acetilcolinesterasa.

Los plaguicidas pueden presentar efectos tóxicos en humanos y otras especies no objetivo, cuya gravedad depende de la frecuencia y magnitud de la exposición. La toxicidad también depende de la tasa de absorción, distribución dentro del cuerpo, metabolismo y eliminación de compuestos del cuerpo. Los plaguicidas de uso común como los organofosforados y los carbamatos actúan inhibiendo la actividad de la acetilcolinesterasa , lo que impide la descomposición de la acetilcolina en la sinapsis neuronal . El exceso de acetilcolina puede provocar síntomas como calambres o temblores musculares, confusión, mareos y náuseas. Estudios muestran que los trabajadores agrícolas en Etiopía, Kenia y Zimbabue tienen concentraciones reducidas de acetilcolinesterasa plasmática, la enzima responsable de descomponer la acetilcolina que actúa en las sinapsis de todo el sistema nervioso . [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ] Otros estudios en Etiopía han observado una función respiratoria reducida entre los trabajadores agrícolas que rocían cultivos con plaguicidas. [ 72 ] Numerosas vías de exposición para los trabajadores agrícolas aumentan el riesgo de intoxicación por plaguicidas, incluida la absorción dérmica al caminar por los campos y aplicar productos, así como la exposición por inhalación.

Medición de la exposición a plaguicidas

Existen múltiples enfoques para medir la exposición de una persona a los plaguicidas, cada uno de los cuales proporciona una estimación de la dosis interna de un individuo. Dos enfoques generales incluyen la medición de biomarcadores y marcadores de efecto biológico. [ 73 ] El primero implica tomar la medición directa del compuesto original o sus metabolitos en varios tipos de medios: orina, sangre, suero. Los biomarcadores pueden incluir una medición directa del compuesto en el cuerpo antes de que se haya biotransformado durante el metabolismo. Otros biomarcadores adecuados pueden incluir los metabolitos del compuesto original después de que se hayan biotransformado durante el metabolismo. [ 73 ] Los datos toxicocinéticos pueden proporcionar información más detallada sobre la rapidez con que el compuesto se metaboliza y se elimina del cuerpo, y proporcionar información sobre el momento de la exposición.

Los marcadores de efecto biológico proporcionan una estimación de la exposición basada en las actividades celulares relacionadas con el mecanismo de acción. Por ejemplo, muchos estudios que investigan la exposición a plaguicidas suelen incluir la cuantificación de la enzima acetilcolinesterasa en la sinapsis neuronal para determinar la magnitud del efecto inhibidor de los plaguicidas organofosforados y carbamatos. [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ] [ 73 ]

Otro método para cuantificar la exposición consiste en medir, a nivel molecular, la cantidad de plaguicida que interactúa con el sitio de acción. Estos métodos se utilizan con mayor frecuencia para exposiciones ocupacionales, donde el mecanismo de acción se comprende mejor, como se describe en las directrices de la OMS publicadas en "Monitoreo biológico de la exposición química en el lugar de trabajo". [ 74 ] Es necesario comprender mejor cómo los plaguicidas ejercen sus efectos tóxicos antes de que este método de evaluación de la exposición pueda aplicarse a la exposición ocupacional de los trabajadores agrícolas.

Entre los métodos alternativos para evaluar la exposición se incluyen cuestionarios para determinar si los participantes presentan síntomas asociados con la intoxicación por plaguicidas. Los síntomas que los participantes refieren pueden incluir dolores de cabeza, mareos, náuseas, dolor articular o síntomas respiratorios. [ 70 ]

Desafíos en la evaluación de la exposición a plaguicidas

Existen múltiples desafíos para evaluar la exposición a plaguicidas en la población general, y muchos otros específicos de la exposición ocupacional de los trabajadores agrícolas. Más allá de los trabajadores agrícolas, estimar la exposición de los familiares y los niños presenta desafíos adicionales, y puede ocurrir a través de la exposición "llevar al hogar" por residuos de plaguicidas recogidos en la ropa o el equipo de los padres trabajadores agrícolas y llevados inadvertidamente al hogar. Los niños también pueden estar expuestos a plaguicidas prenatalmente por madres expuestas a plaguicidas durante el embarazo. [ 51 ] Caracterizar la exposición de los niños resultante de la deriva de plaguicidas en el aire y la aplicación por aspersión es igualmente desafiante, aunque está bien documentado en los países en desarrollo. [ 75 ] Debido a los períodos críticos del desarrollo del feto y los recién nacidos, estas poblaciones no trabajadoras son más vulnerables a los efectos de los plaguicidas y pueden tener un mayor riesgo de desarrollar efectos neurocognitivos y un desarrollo deficiente. [ 51 ] [ 57 ]

Si bien la medición de biomarcadores o marcadores de efectos biológicos puede proporcionar estimaciones más precisas de la exposición, la recolección de estos datos en el campo suele ser poco práctica y muchos métodos no son lo suficientemente sensibles para detectar concentraciones de bajo nivel. Existen kits de prueba rápida de colinesterasa para recolectar muestras de sangre en el campo. Realizar evaluaciones a gran escala de trabajadores agrícolas en regiones remotas de países en desarrollo hace que la implementación de estos kits sea un desafío. [ 73 ] El ensayo de colinesterasa es una herramienta clínica útil para evaluar la exposición individual y la toxicidad aguda. La considerable variabilidad en la actividad enzimática basal entre individuos hace que sea difícil comparar las mediciones de campo de la actividad de la colinesterasa con una dosis de referencia para determinar el riesgo para la salud asociado con la exposición. [ 73 ] Otro desafío en la derivación de una dosis de referencia es identificar los resultados de salud que son relevantes para la exposición. Se necesita más investigación epidemiológica para identificar los resultados de salud críticos, particularmente entre las poblaciones que están expuestas ocupacionalmente.

Prevención

La minimización de la exposición a plaguicidas nocivos se logra mediante el uso adecuado de equipos de protección personal, tiempos de reingreso suficientes a áreas fumigadas recientemente y un etiquetado efectivo de los productos para sustancias peligrosas, de acuerdo con las regulaciones de la FIFRA . La capacitación de poblaciones de alto riesgo, incluidos los trabajadores agrícolas, sobre el uso y almacenamiento adecuados de plaguicidas, puede reducir la incidencia de intoxicación aguda por plaguicidas y los posibles efectos crónicos en la salud asociados con la exposición. La investigación continua sobre los efectos tóxicos de los plaguicidas en la salud humana sirve de base para políticas pertinentes y normas de cumplimiento obligatorio que protejan la salud de todas las poblaciones.

Efectos ambientales

El uso de plaguicidas plantea una serie de problemas ambientales. Más del 98 % de los insecticidas y el 95 % de los herbicidas aplicados llegan a un destino distinto de su especie objetivo, incluyendo especies no objetivo, aire, agua y suelo. [ 30 ] La deriva de plaguicidas se produce cuando los plaguicidas suspendidos en el aire como partículas son transportados por el viento a otras áreas, contaminándolas potencialmente. Los plaguicidas son una de las causas de la contaminación del agua , y algunos eran contaminantes orgánicos persistentes (ahora prohibidos), que contribuyen a la contaminación del suelo y las flores (polen, néctar). [ 76 ] Además, el uso de plaguicidas puede afectar negativamente la actividad agrícola vecina, ya que las plagas se desplazan y dañan los cultivos cercanos que no han sido tratados con plaguicidas. [ 77 ]

Además, el uso de plaguicidas reduce la biodiversidad de invertebrados en los arroyos, [ 78 ] contribuye a la disminución de polinizadores , [ 79 ] [ 80 ] [ 81 ] destruye hábitats (especialmente para aves), [ 82 ] y amenaza a especies en peligro de extinción . [ 30 ] Las plagas pueden desarrollar resistencia al plaguicida ( resistencia a plaguicidas ), lo que requiere un nuevo plaguicida. Alternativamente, se puede usar una dosis mayor del plaguicida para contrarrestar la resistencia, aunque esto causará un empeoramiento del problema de la contaminación ambiental.

El Convenio de Estocolmo sobre Contaminantes Orgánicos Persistentes prohibió todos los plaguicidas persistentes , [ 83 ] [ 84 ] en particular el DDT y otros plaguicidas organoclorados, que eran estables y lipofílicos , y por lo tanto capaces de bioacumularse [ 85 ] en el cuerpo y la cadena alimentaria , y que se extendían por todo el planeta . [ 86 ] [ 87 ] Los plaguicidas persistentes ya no se utilizan en la agricultura y no serán aprobados por las autoridades. [ 11 ] [ 12 ] Debido a que la vida media en el suelo es larga (para el DDT de 2 a 15 años [ 88 ] ), todavía se pueden detectar residuos en humanos en niveles de 5 a 10 veces menores que los encontrados en la década de 1970. [ 89 ]

Actualmente, los plaguicidas deben ser degradables en el medio ambiente. Dicha degradación se debe tanto a las propiedades químicas intrínsecas de los compuestos como a los procesos o condiciones ambientales. [ 90 ] Por ejemplo, la presencia de halógenos en una estructura química suele ralentizar la degradación en un ambiente aeróbico. [ 91 ] La adsorción al suelo puede retardar el movimiento de los plaguicidas, pero también puede reducir su biodisponibilidad para los microorganismos degradadores. [ 92 ]

La contaminación por plaguicidas en el medio ambiente puede ser monitoreada a través de bioindicadores como las abejas polinizadoras . [ 76 ]

Ciencias económicas

En un estudio, los costos para la salud humana y el medio ambiente debidos a los pesticidas en los Estados Unidos se estimaron en 9.600 millones de dólares: compensados ​​por unos 40.000  millones de dólares en aumento de la producción agrícola. [ 93 ]

Los costos adicionales incluyen el proceso de registro y el costo de compra de plaguicidas, que generalmente son asumidos por las empresas agroquímicas y los agricultores, respectivamente. El proceso de registro puede tardar varios años en completarse (existen 70 tipos de pruebas de campo) y puede costar entre 50 y 70  millones de dólares por un solo plaguicida. [ 93 ] A principios del siglo XXI, Estados Unidos gastaba aproximadamente 10  mil millones de dólares anuales en plaguicidas. [ 93 ]

Resistencia

El uso de plaguicidas conlleva inherentemente el riesgo de que se desarrolle resistencia. Diversas técnicas y procedimientos de aplicación de plaguicidas pueden ralentizar el desarrollo de resistencia, al igual que algunas características naturales de la población objetivo y del entorno circundante. [ 4 ]

Alternativas

Existen alternativas a los plaguicidas, como la irradiación de alimentos , la irradiación fitosanitaria , los métodos de cultivo, el uso de controles biológicos de plagas (como feromonas y plaguicidas microbianos), la ingeniería genética (principalmente de cultivos ) y los métodos para interferir en la reproducción de insectos. [ 30 ] La aplicación de residuos de jardín compostados también se ha utilizado como método de control de plagas. [ 94 ] Estos métodos son cada vez más populares y suelen ser más seguros que los plaguicidas químicos tradicionales.

Prácticas de cultivo

Las prácticas de cultivo incluyen el policultivo (cultivo de múltiples tipos de plantas), la rotación de cultivos , la siembra de cultivos en áreas donde no viven las plagas que los dañan, la programación de la siembra según el momento en que las plagas serán menos problemáticas y el uso de cultivos trampa que atraen las plagas lejos del cultivo principal. [ 30 ] Los cultivos trampa han controlado con éxito las plagas en algunos sistemas agrícolas comerciales, reduciendo al mismo tiempo el uso de plaguicidas. [ 95 ] En otros sistemas, los cultivos trampa pueden no lograr reducir las densidades de plagas a escala comercial, incluso cuando el cultivo trampa funciona en experimentos controlados. [ 96 ]

Uso de otros organismos

La liberación de otros organismos que combaten la plaga es otro ejemplo de alternativa al uso de plaguicidas. Estos organismos pueden incluir depredadores naturales o parásitos de las plagas. [ 30 ] También se pueden utilizar plaguicidas biológicos basados ​​en hongos entomopatógenos , bacterias y virus que causan enfermedades en las especies plaga. [ 30 ]

Ingeniería de control biológico

La interferencia con la reproducción de los insectos puede lograrse esterilizando a los machos de la especie objetivo y liberándolos, de modo que se apareen con las hembras pero no produzcan descendencia. [ 30 ] Esta técnica se utilizó por primera vez en la mosca barrenadora en 1958 y desde entonces se ha utilizado con la mosca mediterránea de la fruta , la mosca tsetsé [ 97 ] y la polilla gitana . [ 98 ] Este es un método costoso y lento que solo funciona en algunos tipos de insectos. [ 30 ]

Otras alternativas

Otras alternativas incluyen el "laserweeding" – el uso de nuevos robots agrícolas para el control de malezas mediante láseres . [ 99 ]

Estrategia de empuje y atracción

Técnica de empuje-atracción : intercalar un cultivo que "empuja" y repele la plaga, y plantar un cultivo que "atrae" en el límite para atraerla y atraparla. [ 100 ]

Eficacia

Algunas evidencias muestran que las alternativas a los pesticidas pueden ser igual de efectivas que el uso de productos químicos. Un estudio de campos de maíz en el norte de Florida encontró que la aplicación de residuos de jardín compostados con una alta proporción de carbono a nitrógeno en los campos agrícolas fue altamente efectiva para reducir la población de nematodos fitoparásitos y aumentar el rendimiento de los cultivos, con incrementos que oscilaron entre el 10 % y el 212 %; los efectos observados fueron a largo plazo, a menudo no apareciendo hasta la tercera temporada del estudio. [ 94 ] La nutrición adicional de silicio protege a algunos cultivos hortícolas contra las enfermedades fúngicas casi por completo, mientras que la insuficiencia de silicio a veces conduce a infecciones graves incluso cuando se usan fungicidas. [ 101 ]

La resistencia a los plaguicidas está aumentando, lo que puede hacer que las alternativas resulten más atractivas.

Tipos

Biopesticidas

Los biopesticidas son ciertos tipos de pesticidas derivados de materiales naturales como animales, plantas, bacterias y ciertos minerales. Por ejemplo, el aceite de canola y el bicarbonato de sodio tienen aplicaciones pesticidas y se consideran biopesticidas. Los biopesticidas se clasifican en tres categorías principales:

  • Los plaguicidas microbianos están compuestos por bacterias, hongos entomopatógenos o virus (y a veces incluyen los metabolitos que producen las bacterias o los hongos). Los nematodos entomopatógenos también se clasifican frecuentemente como plaguicidas microbianos, a pesar de ser multicelulares. [ 102 ] [ 103 ]
  • Los plaguicidas bioquímicos o plaguicidas herbales [ 104 ] son ​​sustancias que se producen de forma natural y que controlan (o monitorean en el caso de las feromonas ) las plagas y las enfermedades microbianas.
  • Los protectores incorporados a las plantas (PIP, por sus siglas en inglés) tienen material genético de otras especies incorporado a su material genético ( es decir, cultivos transgénicos ). Su uso es controvertido, especialmente en muchos países europeos. [ 105 ]

Por tipo de plaga

Los plaguicidas que están relacionados con el tipo de plagas son: [ 106 ]

Regulación

Internacional

En muchos países, los plaguicidas deben ser aprobados para su venta y uso por una agencia gubernamental. [ 109 ] [ 110 ]

A nivel mundial, el 85% de los países cuentan con legislación sobre plaguicidas para el almacenamiento adecuado de los mismos, y el 51% incluye disposiciones para garantizar la eliminación adecuada de todos los plaguicidas obsoletos. [ 111 ]

Aunque las regulaciones sobre plaguicidas varían de un país a otro, los plaguicidas y los productos en los que se utilizan se comercializan internacionalmente. Para abordar las inconsistencias en las regulaciones entre países, los delegados a una conferencia de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura ( FAO ) adoptaron en 1985 un Código Internacional de Conducta sobre la Distribución y el Uso de Plaguicidas para establecer normas voluntarias de regulación de plaguicidas para muchos países. [ 109 ] El Código se actualizó en 1998 y 2002. [ 112 ] La FAO afirma que el código ha aumentado la concienciación sobre los peligros de los plaguicidas y ha reducido el número de países sin restricciones en su uso. [ 6 ]

Otras tres iniciativas para mejorar la regulación del comercio internacional de plaguicidas son las Directrices de Londres de las Naciones Unidas para el Intercambio de Información sobre Sustancias Químicas en el Comercio Internacional y la Comisión del Codex Alimentarius de las Naciones Unidas . La primera busca implementar procedimientos para garantizar que exista un consentimiento informado previo entre los países que compran y venden plaguicidas, mientras que la segunda busca establecer normas uniformes para los niveles máximos de residuos de plaguicidas entre los países participantes. [ 113 ]

Estados Unidos

Preparación para la aplicación de un herbicida peligroso en los EE. UU.

En Estados Unidos , la Agencia de Protección Ambiental (EPA) es responsable de regular los plaguicidas en virtud de la Ley Federal de Insecticidas, Fungicidas y Rodenticidas (FIFRA) y la Ley de Protección de la Calidad de los Alimentos (FQPA). [ 114 ]

Se deben realizar estudios para establecer las condiciones en las que el material es seguro de usar y su eficacia contra la(s) plaga(s) prevista(s). [ 115 ] La EPA regula los plaguicidas para garantizar que estos productos no representen efectos adversos para los seres humanos o el medio ambiente, con énfasis en la salud y la seguridad de los niños. [ 116 ] Los plaguicidas producidos antes de noviembre de 1984 continúan siendo reevaluados para cumplir con los estándares científicos y regulatorios vigentes. Todos los plaguicidas registrados se revisan cada 15 años para garantizar que cumplan con los estándares adecuados. [ 114 ] Durante el proceso de registro, se crea una etiqueta. La etiqueta contiene instrucciones para el uso adecuado del material, además de restricciones de seguridad. Según la toxicidad aguda, los plaguicidas se asignan a una Clase de Toxicidad . Los plaguicidas son los productos químicos más exhaustivamente probados después de los medicamentos en los Estados Unidos; los que se usan en alimentos requieren más de 100 pruebas para determinar una gama de impactos potenciales. [ 116 ]

Algunos plaguicidas se consideran demasiado peligrosos para su venta al público en general y se designan como plaguicidas de uso restringido . Solo los aplicadores certificados, que hayan aprobado un examen, pueden comprar o supervisar la aplicación de plaguicidas de uso restringido. [ 109 ] Se requiere mantener registros de ventas y uso, los cuales pueden ser auditados por agencias gubernamentales encargadas de hacer cumplir las regulaciones sobre plaguicidas. [ 117 ] [ 118 ] Estos registros deben estar disponibles para los empleados y las agencias reguladoras ambientales estatales o territoriales. [ 119 ] [ 120 ]

Además de la EPA, el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) y la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) establecen estándares para el nivel de residuos de plaguicidas permitido en los cultivos. [ 121 ] La EPA analiza los posibles efectos en la salud humana y el medio ambiente que podrían estar asociados con el uso del plaguicida. [ 122 ]

Además, la EPA de EE. UU. utiliza el proceso de cuatro pasos del Consejo Nacional de Investigación para la evaluación del riesgo para la salud humana: (1) Identificación del peligro, (2) Evaluación de la dosis-respuesta, (3) Evaluación de la exposición y (4) Caracterización del riesgo. [ 123 ]

En 2013, el condado de Kauaʻi (Hawái) aprobó el Proyecto de Ley n.° 2491 para añadir un artículo al Capítulo 22 del código del condado relativo a los plaguicidas y los OGM. El proyecto de ley refuerza la protección de las comunidades locales en Kauaʻi, donde muchas grandes empresas de plaguicidas prueban sus productos. [ 124 ]

La primera legislación que otorgaba autoridad federal para regular los plaguicidas se promulgó en 1910. [ 62 ]

En Estados Unidos, la EPA da prioridad al registro de plaguicidas convencionales de "riesgo reducido" que "presentan un menor riesgo para la salud humana y el medio ambiente que las alternativas convencionales existentes". [ 125 ] Entre sus beneficios se incluyen un menor impacto en la salud humana y otros organismos vivos, una menor contaminación de las aguas subterráneas y dosis más bajas. [ 126 ]

Canadá

UE

Se ha aprobado legislación de la UE que prohíbe el uso de plaguicidas altamente tóxicos, incluidos los que son cancerígenos , mutagénicos o tóxicos para la reproducción, los que alteran el sistema endocrino y los que son persistentes, bioacumulativos y tóxicos (PBT) o muy persistentes y muy bioacumulativos (vPvB), y se han aprobado medidas para mejorar la seguridad general de los plaguicidas en todos los Estados miembros de la UE. [ 127 ]

En 2023, la Comisión de Medio Ambiente del Parlamento Europeo aprobó una decisión destinada a reducir el uso de plaguicidas en un 50 % (los más peligrosos en un 65 %) para el año 2030 y garantizar su uso sostenible (por ejemplo, utilizarlos solo como último recurso). La decisión también incluye medidas para ofrecer alternativas a los agricultores. [ 128 ]

Residuo

Los residuos de plaguicidas se refieren a los plaguicidas que pueden permanecer en los alimentos después de su aplicación a los cultivos. [ 129 ] Los límites máximos de residuos (LMR) de plaguicidas en los alimentos son establecidos cuidadosamente por las autoridades reguladoras para garantizar, según su criterio, que no haya impactos en la salud. Las regulaciones, como los intervalos previos a la cosecha, también suelen impedir la cosecha de productos agrícolas o ganaderos que hayan sido tratados recientemente, para permitir que las concentraciones de residuos disminuyan con el tiempo hasta alcanzar niveles seguros antes de la cosecha. La exposición de la población general a estos residuos ocurre con mayor frecuencia a través del consumo de alimentos tratados o por estar en contacto cercano con áreas tratadas con plaguicidas, como granjas o jardines. [ 130 ]

Los plaguicidas persistentes ya no se utilizan en la agricultura y no serán aprobados por las autoridades. [ 131 ] [ 132 ] Debido a que la vida media en el suelo es larga (para el DDT de 2 a 15 años [ 88 ] ), todavía se pueden detectar residuos en humanos en niveles de 5 a 10 veces menores que los encontrados en la década de 1970. [ 89 ]

Los residuos son monitoreados por las autoridades. En 2016, más del 99% de las muestras de productos agrícolas estadounidenses no presentaban residuos de plaguicidas o tenían niveles de residuos muy por debajo de los límites de tolerancia de la EPA para cada plaguicida. [ 133 ]

Véase también

Fuentes

 Este artículo incorpora texto de una obra de contenido libre . Licencia CC BY 4.0 ( declaración de licencia/permiso ). Texto tomado del Anuario Estadístico Mundial de la Alimentación y la Agricultura 2025 , Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura.

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 Este artículo incorpora texto de una obra de contenido libre . Licencia CC BY-SA IGO 3.0 ( declaración de licencia/permiso ). Texto tomado del Anuario Estadístico Mundial de la Alimentación y la Agricultura 2023 , FAO .

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