Este documento describe los diferentes tipos y usos de plaguicidas. Los principales tipos son herbicidas, insecticidas y fungicidas. Se utilizan en la agricultura, la industria, el comercio y los hogares. Los herbicidas representan la mayor proporción del consumo total. Los plaguicidas sintéticos introducidos desde la Segunda Guerra Mundial han reemplazado a los plaguicidas naturales. Las propiedades físico-químicas de los plaguicidas afectan su distribución y persistencia en el medio
Segunda ley de la termodinámica TERMODINAMICA.pptx
Plaguicidas: tipos, usos y propiedades
1. Plaguicidas. Tipos y Usos
Tipos:
Herbicidas
Insecticidas
Fungicidas
Rodenticidas
Fumigantes, etc...
Usos
Agrícolas
No agrícolas
Industrial (control de vegetación en carreteras, vías férreas, instalaciones
eléctricas, tuberías)
Comercial (campos de golf, parques..)
Doméstico (jardines privados, control de roedores e insectos)
Salud pública (control de plagas..)
2. Porcentaje de consumo de plaguicidas por
sectores económicos en 1993
Usos
Agrícolas
Industrial, comercial y
salud pública
Dosméstico y
jardines
Herbicidas (%) 78 18 4
Insecticidas (%) 69 18 13
Fungicidas (%) 64 27 8
Otros (%) 90 8 4
Total (%) 75 18 7
Total (millones de kg) 365 89 33
3. “prevenir una plaga es mejor que combatirla”
U lt r a s o n id o s , m ic r o o n d a s
e le c t r ic id a d , c e b o ,
t r a m p a s
F í s ic o s
P la g u ic id a s
Q u í m ic o s
F e r o m o n a s
R e g u la d o r e s c r e c im ie n t o
E n e m ig o s n a t u r a le s
B io ló g ic o s
M é t o d o s d e c o n t r o l d e p la g a s
4. Plaguicidas. Historia
Azufre (1000 a.c.)
Arsénico (Romanos)
Nicotina (S. XVIII)
Cloruro de mercurio
Sulfato de cobre
Azufre y cal
Arsenito de cobre
Arseniato de plomo
Sulfato de cobre y cal
(S. XV-XIX)
insecticida
insecticida
insecticida: chinches
preservativo madera
funguicida
fungicida y insecticida
mariposa gitana
mariposa gitana
raticida
5. Plaguicidas. Historia
S. XIX. Insecticidas naturales:
roterona y piretros
Arsenito de sodio: cultivo de la
patata
Arseniato de cobre y arseniato
de plomo: insecticidas
Sulfato de cobre y sulfuro de
calcio: fungicidas
Organomercuriales (acetato de
fenil mercurio): fungicida
Seguros, pero coste muy
elevado
Tóxico y persistente (1961)
Tóxicos, aún se utilizan para
combatir orugas
Tóxicos para los micro-
organismos y persistentes
Tóxico y bioacumulable;
sustituido por el benomil
Desde Segunda Guerra Mundial sustituidos por
insecticidas orgánicos sintéticos
6. PLAGUICIDAS SINTÉTICOS. HISTORIA
1942. Introducción del DDT
1944. Primer herbicida. 2,4-D
1945-1955. Segunda generación de plaguicidas
(Organofosforados, carbamatos, ureas)
1955-1960. Triacinas, sales de amonio cuaternarias
1960-1970. Introducción de fungicidas (benzimidazoles,
pirimidinas, triazoles, etc)
Primeros indicios de los efectos ecotoxicologicos
del DDT y otros plaguicidas organoclorados
1972. Prohibición del uso de DDT en USA
1970-1980. Introducción de la denominada tercera generación de
plaguicidas (piretroides y sulfonilureas)
1990. Introducción de los denominados plaguicidas
ecológicos (esterilizantes, feromonas)
7. Plaguicidas
Organoclorados (DDT, HCH, Aldrin, Dieldrin...)
Compuestos semivolátiles
Resistentes a la degradación (persistentes)
Acumulación en los tejidos vivos
Transporte a larga distancia. Contaminación a nivel global
Segunda y tercera generación
Compuestos relativamente solubles en agua
Menos tendencia a la bioacumulación
Vidas medias menores, menor persistencia en el medio.
Degradación
Metabolitos más tóxicos y persistentes.
Contaminación de aguas
POPs
8. Plaguicidas. Consumo mundial
1960 1970 1980 1993
Industria de plaguicidas mundial. En millones de dólares
Total plaguicidas 580 2700 11600 25300
Porcentaje del mercado total por aplicaciones
Herbicidas 19 35 42 45
Insecticidas 37 38 35 31
Fungicidas 40 22 18 19
Otros 4 5 5 5
Mercado mundial de plaguicidas y porcentaje por usos
Plaguicidas totales representa aquellos usados en los sectores agrícolas y no
agrícolas, incluidos aquellos de uso doméstico.
9. Uso regional de plaguicidas, basado en los valores
de mercado en 1993. (Carvalho et al. 1995)
Resto del mundo
Asia Este
Europa EsteEuropa
Oeste
America
Norte
America Latina
30
10
20
40
50
Herbicidas
Insecticidas
Fungicidas
%
10. Uso regional de plaguicidas, basado en los valores
de mercado en 1993.
America
Norte
America Latina
30
10
20
40
50
Herbicidas
Insecticidas
Fungicidas
%
11. Herbicidas.
Top-ten
Herbicidas Mundial USA Europa
Glyphasate x x x
Alachlor x x
Metolachlor x x
Thiobencarb x
Paraquat x
2,4-D x x
Atrazine x x x
Propanil x
MCPA x x
Trifluralin x x
Butylate x
EPTC x
Pendimethalin x
Cyanazine x
Isoproturon x
Chlorotoluron x
MCPP x
Maneb x
Metam-sodium x
Mancozeb x
1,3-Dichloropropene x
12. Plaguicidas. Clases Químicas
Grupos Subgrupos relacionados
Amidas Acilanalina, cloroacetanilida, dicloroanilida
Azoles Triazol, conazol
Acidos Ariloxialcanoico Acidos y sales fenoxiacético
Dinitroanilina
Diacina
Carbamato Carbamato, tiocarbamato, ditiocarbamato
Difenileter
Imidazolinona
Organoclorado
Organofosforado Fosfato, fosfonato, fosforotionato,...
Piretroide
Pirimidina
Sulfonil urea
Triacina
Urea Fenilurea
Varios Derivados del ácido benzoico. Compuestos con muchos grupos funcionales,
dificilmente clasificables.
14. Plaguicidas. Estructuras químicas
O CH3
CH3
OCONHCH3
Cl
Cl NHCOCH2CH3
O
Cl
N
N
O
CONHCH(CH3)2
Cl
Propanil
Metolachlor Carbofuran
Iprodiona
Cl2C=CHOP(OCH3)2
O
Dichlorvos
N
NN
NHCH2CH3
NHCH(CH3)2
Cl
Atrazina
Bentazona
+N-CH3CH3-N+
Paraquat
CH2CH3
N
CH3
COCH2Cl
CHCH2OCH3
CH3
N
N SO2
CH(CH3)2
H
O
N
N
CHCH2CH3
CH3
Br
CH3
H
O
O
Bromacil
15. Plaguicidas y medio ambiente
Contaminación de aguas superficiales y
subterráneas
Origen del agua para consumo humano
Gran diversidad de clases químicas
Diferentes funcionalidades
Intervalo de polaridad muy amplio
Diferentes propiedades ácido-base y solubilidad
16. Composición de los formulados
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Ingrediente
activo
Coadyugantes
Aditivos
Sinérgicos
Impurezas
18. Plaguicidas. Propiedades físico-químicas
Solubilidad en agua
Coeficiente de partición octanol-agua (Kow)
Propiedades ácido-base
Presión de vapor (Pv)
Constante de Henry (H)
Coeficiente de sorción en suelos (Koc)
Vida media
19. Plaguicidas. Propiedades físico-químicas
Solubilidad en agua
Indica la tendencia del plaguicida a ser eliminado
de los suelos por las escorrentías o el agua de
riego.
Coeficiente de partición octanol-agua (Kow)
Constante de equilibrio de un sistema de dos
fases agua y octanol. Lipofilia Polaridad
Propiedades ácido-base
Capacidad de ionización en un sistema agua-
suelo a pH 5-8 típico del medio ambiente.
20. Plaguicidas. Propiedades físico-químicas
Presión de vapor
Presión parcial de un compuesto en fase gas en
equilibrio con el sólido o líquido puro. Gobierna la
distribución entre el líquido o sólido y la fase gas.
Constante de Henry (H)
Coeficiente de partición entre la concentración
del compuesto en el aire y en el agua en
equilibrio. Regula la volatilización de los
compuestos del agua.
Coeficiente de sorción en suelos
Distribución entre los sólidos del suelo y la fase
líquida Movilidad
21. Plaguicidas. Propiedades físico-químicas
Vida media
Tiempo que se requiere para que la
concentración de una determinada sustancia en
un compartimento ambiental se reduzca a la
mitad de la inicial.
Degradación biótica y abiótica
Migración
Volatilización
Absorción en vegetación
22. ATMOSFERICO
Aire
Presión de vapor
Pes molec.
solubilidad
TERRESTRE
Suelo
Koc
Movilidad
Pes molec.
ACUATICO
Agua
Solubilidad
Presió vapor
t 1/2
Evaporación
Deposición
Adsorción
Lixiviación
Deposición
Volatilitzación
P
Distribución ambiental de plaguicidas en
función de sus constantes físico-químicas
24. Plaguicidas y medio ambiente
agua subterránea
Franja capilar
Zona intermedia
suelo
Pozo
Aplicación
lixiviación
Escorrentias
volatilización
25. Plaguicidas en suelos
MOVILIDAD
Lixiviación Contaminación de aguas
Volatilización Transporte por vía
atmosférica
Biodisponibilidad Efectos sobre los
organismos y ecosistemas
26. Plaguicidas en suelos
Movilidad en suelos
Lipofilicidad del plaguicida (Kow)
Mineralogia del suelo, pH
Contenido en materia orgánica
Humedad del suelo
Disminución del contenido en agua Aumenta adsorción
Aumento de arcillas y materia orgánica Disminución de la movilidad
Aumento de temperatura Reduce adsorción
Aumenta la movilidad
28. Plaguicidas en aguas subterráneas
Aplicación
agua subterránea
Franja capilar
Zona intermedia
suelo
Pozo
lixiviación
Escorrentías
Solubilidad en agua > 30 mg/l
H < 10 3
Pa/m3
mol
Adsorción suelos (Koc) < 300-500
Hidrólisis (vida media) > 25 semanas
Fotolisis (vida media) > 1 semana
29. Plaguicidas en suelos
Movilidad en suelos
GUS = log (vida media en suelos) (4-log KOC)
GUS: Ground ubiquity score
GUS > 2.8 Alta probabilidad de lixiviación
GUS< 1.8 No lixiviación
30. Plaguicidas. Lixiviación
Profundidad del agua subterránea
Topografía de la zona (mayor o menor pendiente)
Composición del suelo
Composición del acuífero
Capacidad de recarga de agua subterránea por
precipitación e irrigación
La conductividad hidráulica del acuífero
31. Plaguicidas. Aguas Subterráneas
Aguas subterráneas suministro de agua potable del 90%
de las zonas rurales y 75 % de las
ciudades (USA)
47 % de 105 muestras de agua subterránea con residuos de plaguicidas
Triacinas
Carbofuran (1 µg/l)
Carbaryl
Chlorpyrifos
Dimethoate
Deltamethrin
32. Plaguicidas. Aguas superficiales
Contaminación de ríos, estuarios y mar
Deposición atmosférica
Drenaje de zonas agrícolas
Descarga de aguas subterráneas
Solubles en agua
90-99 % en fase disuelta
Transporte por vía acuática
Aprox. 0.4 % de la cantidad aplicada de
atracina pasa a los ríos
33. National Water Quality Assessment
0
20
40
60
80
100Stream
s
Shallow
GW
Stream
s
Shallow
GW
RiversMajorAquifers
> 0,05
> 0,01
Frecuencyofdetecti
(%ofsamples)
ES&T, 1999
Agricultural
areas
Urban
areas
Mixed land
use
Values in µg/L
34. Plaguicidas. Contaminación en zonas costeras
Estimación de las entradas fluviales de un
contaminante en el mar
L = Σ CiQi, donde Ci es la concentración del
contaminante en el mes i, y Qi cantidad total de
agua que desembocó en el mes i
L = 365/12 Σ CiQi, donde Ci es la concentración
en el dia i, y Qi es la descarga de agua en el dia i.
35. Plaguicidas Organonitrogenados en el Mar Mediterráneo
Mar Mediterráneo
Compuesto Consumo
Anual (Tn)
Método
1 (kg)
Método 2
(kg)
Atracina 130 970 817
Simacina 13 485 503
De-etilatracina -- 496 414
Alachlor 58 112 92
Metolachlor 37 236 194
Consumo anual (Tn) y descarga estimada en el Mar
Mediterráneo (kg) de plaguicidas organonitrogenados
en la zona del rio Ebro
Barceló et al., 1996
36. Plaguicidas en océanos
Chesapeake Bay
Clorotriacinas
No se transportan a mar abierto
No se acumulan en el sedimento
Degradación en sedimentos marinos?
Estuarios estudiados:
Costa este de España (rio Ebro)
Costa sur de Francia (rio Ródano)
Norte del mar Adriático (rio Po)
Golfo Termaikos y Amvraikos (Grecia, diferentes rios)
37. Plaguicidas en océanos
Plaguicidas detectados
Atracina
Simacina
Alachlor
Metolachlor
Molinato
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
µg/L
Ebro Ródano Po Amvrakikos
Simacina
Rio
Estuario
Mar
Readman et al., 1993
38. Fenitrothion en estuarios
Degradación. Fotólisis (aumenta al aumentar la
T y la radiación)
3-metil-4-nitrofenol
fenitrooxon
S-metil fenitrothion
Volatilización (aumenta al aumentar la T)
CH3
NO2 OP(OCH3)2
S
CH3
NO2 OP(OCH3)2
O
CH3
NO2 OH
Fenitrothion Fenitrooxon 3-metil-4-nitrofenol
39. Fenitrothion. Vida media en agua
Vida media
(h)
pH Temperatura
(o
C)
Zona
15-168 6.7 11 (verano) Lago Palfrey (Canadá)
11-19.3 7.8-8.2 25-30
(verano)
Campos de arroz Delta
del Ebro (España)
36-48 7.0-7.5 19-23 Lago (Bourgeous
(Quebec)
26.4 7.4 25 Muko river (Takarazuka,
Hyogo, Japon)
Adaptado de Barceló y Hennion (1997)
40. Plaguicidas en zonas tropicales
Plaguicidas en uso en su mayoría incluidos en las
clases 1a y 1b de la WHO (productos químicos solo
manipulables por personal autorizado y entrenado).
Entre 64-77 % de los agricultores de Costa Rica
reconocen no haber recibido ningún tipo de
entrenamiento para la aplicación de plaguicidas
Uso inadecuado
Transporte y almacenamiento en malas condiciones
Aplicaciones innecesarias y/o uso abusivo
Aplicación en cercanías de ríos o corrientes de agua
Aplicación aérea sobre aguas superficiales
Tratamiento inadecuado de los residuos
Lavado de los equipos de aplicación en ríos y
corrientes de agua
Tratamiento inadecuado de los excedentes de
plaguicidas y sus contenedores
41. Plaguicidas en zonas tropicales
Vulnerabilidad de los ecosistemas acuáticos tropicales
frente a las zonas templadas
Temperaturas e insolación mayores
Mayor degradación
Mayor toxicidad (mayor solubilidad al aumentar
la T, mayor velocidad de ingesta, mayor
bioconcentración , disminución de la
disponibilidad de oxigeno)
Mayor precipitación
Aumentan las escorrentías urbanas y agrícolas
Mayor probabilidad de lixiviación a aguas
subterráneas
43. Control Integral de plagas
Tipo de plaga
Selección del tipo de
plaguicida
Selección sistema de
aplicación
Densidad y distribución
Ciclo biológico y habitat
Tratamiento en etapas
vulnerables
Ciertos insecticidas, acaricidas y
fungicidas han producido cepas
resistentes de hongos e insectos
44. Herbicidas. Modo de acción
1. Sistémicos : Inhibición del transporte de
electrones durante la fotosíntesis (carbamatos,
triazinas, ureas)
2. Hormonales : Actúan mimetizando el ácido
indolacético, hormona natural del crecimiento
vegetal (ácido fenoxiacético)
3. Inhibición de la división celular (carbamatos)
4. Inhibición de la biosíntesis de lípidos, ceras
cuticulares vegetales (carbamatos)
45. Dinitrofenoles, DNOC, Dinoseb
Se degradan rápidamente
en suelos
No dejan residuos tóxicos
Después de diez días del
tratamiento es posible
consumir las plantas sin
efectos tóxicos
No bioacumulables. No
provocan contaminación
ambiental a largo plazo
Venenosos para el
hombre y otros
mamíferos
Todos los organismos
atrapados mueren
inmediatamente
46. Acidos fenoxiacéticos
Herbicidas hormonales, actuan de miméticos del
ácido indolacético. Hormona natural del
crecimiento vegetal
Baja toxicidad para los mamíferos
No persistente, se descompone en semanas
Prohibido desde 1969 debido a su probada
teratogenicidad en ratas y ratones
47. Triacines: acción herbicida persistente (1 año)
Acción: absorbidas por las raíces de las plantas
emergentes de malas hierbas, se ponen amarillas y
mueren.
Selectividad: combinación de baja solubilidad y alto
grado de absorción sobre coloides del suelo hace que no
penetren más de 15 cm de la superficie del suelo.
Plantas con raíces más profundas y árboles no se ven
afectados.
Variedades de maíz y caña de azúcar son resistentes a la
atracina y simacina, ya que tienen un encima que
detoxifica estos compuestos por hidrólisis
48. Plaguicidas. Modo de acción
Acaricidas, Insecticidas
Inhibidores transmisión impulso
nervioso. Actúan sobre el sistema
nervioso central
49. Inhibición acetilcolinesterasa
Impulso nervioso
Axón o cilindro eje
Membrana presináptica
Membrana presináptica
Receptores de acetilcolina
(CH3)3N+
CH2CH2OCOCH3 (CH3)3N+
CH2CH2OH+CH3CO2H
H2O
AColEAcetilcolina Colina
Convulsiones
y muerte
50. Piretroides. Insecticidas de contacto
Acción sobre sistema nervioso periférico y central
(pérdida de iones K+
)
Acción fulminante sobre
insectos voladores
Efecto rápido y seguro
Baja toxicidad para los
mamíferos
No persistente, no deja
residuos tóxicos
No se desarrollan
poblaciones resistentes
Baja persistencia debido
a su inestabilidad frente
al aire y la luz
Los insectos se
recuperan si son tratados
con dosis subletales
(mezclas con otros
insecticidas)
Se formulan con
sinergistas inhibidores de
las oxidasas (sistema de
detoxificación del
compuesto activo en
insectos)
55. Selected endocrine-disrupting chemicals
Group 1
Chlorinated
organics
Group 2
Industrial chemicals
Group 3
Polymers with
molecular weights 1000
or less
Group 4
TSCA
Group 5
Pesticides
2,4,5-Trichlorophenol (s) Hydrazine (P) Fluoropolyol PAHs (K) Malathion (S)
PCBs (K) Bisphenol A (P)
Transplatin (S)
Benzoflumethiazide
Propantheline bromide (S)
Methoxypolysiloxane (P) Triazines (K)
Kepone (S)
1,2-Dibromo-3-
chloropropane
Aldicarb
nitrofen (S)
2,3,7,8-TCDD (K) Butyl benzyl phtalate (S) Polyethylene oxide (S) Lead (K) Pyrethroids (S)
Pentachlorophenol (K) p-Nitrotoluene Poly(isobutylene) Mercury (K) Dicamba (S)
Obidoxime chloride (S) Polyurethane (S) Endosulfans Aldicarb (P)
P denotes probable EDC; S denotes suspected EDC; K denotes known EDC
from ES&T (1999) 368A.
56. Niveles de exposición
Breve, a concentraciones elevadas:
accidentes, formulación, aplicación,
suicidios
A largo plazo, concentraciones elevadas:
agricultores, aplicadores, formulación
A largo plazo, concentraciones moderadas
o bajas: población en general (países
industrializados)
57. Cómo estamos expuestos?
Agua, alimentos, atmósfera
Industria química
Depuradora
Deposición
Sedimentación
Lodos
Absorción
Acumulación
Inhalación
Ingesta
Agricultura
Lixiviación/transporte Agua
58. CRITERIOS DE DECISIÓN PARA INCLUIR UN PLAGUICIDA ENCRITERIOS DE DECISIÓN PARA INCLUIR UN PLAGUICIDA EN
LAS LISTAS DE CANDIDADOS PRIORITAROISLAS LISTAS DE CANDIDADOS PRIORITAROIS
Toxicidad
Mecanismo de acción
Efectos sobre el medio y hombre
Persistencia
Sol. agua > 30 mg/L
Vida media > 25 semanes
Utilización
50 Tm/año
Alta H
Media M
Baja L
H M L
RECHAZADO
H
M
L
H
M
L
H L
M
H
M
L
CANDIDATO PRIORITARIO
59. Plaguicidas peligrosos para el hombre
Criterio Límite
LD50 aguda oral < 0.5 mg/kg
LD50 aguda dérmica < 2000 mg/kg
LD50 Inhalación aguda (4h) < 0.5 mg/kg
Corrosivos para los ojos Destrucción
irreversible tejido
ocular
Corrosivo para la piel Destrucción tisular o
cicatrización
Efectos subcrónicos,
crónicos o retardados
Causas
significativas
62. Plaguicidas. Normativa
Alaclor 2
Aldicarb 10
Aldicarb sulfoxido 10
Aldicarb sulfona 10
Atrazina 3
Bromacil 80
Carbofuran 40
Clorotalonil 2
Cianazina 9
2,4-D 70
Dalapon 200
Dinoseb 7
Diquat 20
Endotal 100
Endrin 2
Glifosato 700
Metomyl 200
Metilparation 2
Metolaclor 10
Oxamil 200
Picloram 500
Simacina 4
Trifluralin 2
USA. Niveles (µg/L) en agua potable Europa. Niveles en agua potable
0.1 µg/L plaguicida individual
0.5 µg/L total de plaguicidas
Limites de
detección
del orden de 20
ng/L
63. Plaguicidas en agua potable. Efectos sobre la salud
No se han establecido niveles para todos los plaguicidas.
Los niveles establecidos para algunos no son analizables (no
hay control real de las concentraciones)
No se ha considerado la exposición acumulada con otras rutas
de exposición (aire, alimentos..)
Efectos de la presencia de mezclas de plaguicidas y sus
productos de degradación.
Efectos antagónicos
Efectos sinérgicos
Efectos de una exposición alta estacional
Efectos de toxicidad crónica (extrapolación de ensayos con
animales)
64. Efectos de plaguicidas en el ambiente
(8 billones, 1997)
Intoxicación humana: 3*106
intoxicaciones/año; 220.000 fatales (WHO, 1992)
Intoxicación animales domésticos (0.1%, gatos y perros)
Organismos no diana
Resistencia a plaguicidas (mosquitos-malaria)
Intoxicación de abejas (producción abejas, población, polinización)
Daños a cultivos alienos (cultivo algodón destrozado al aplicar 2,4-D a campos
trigo adyacentes)
Mortalidad de peces (alevines, insectos acuáticos, disminución O2 debido a la
descomposición de algas)
Efectos a pájaros y mamíferos: directo o indirecto a través de la ingesta
(supervivencia, tasa reproducción, crecimiento, reducción hábitat por reducción
de presas, etc. ). Consideradas “especies indicadoras” de riesgo.
Efectos en micro-organismos y biota: plaguicidas en el sedimento disminuyen
la biodiversidad (gusanos, artrópodos, hongos, bacterias, etc.) y la biomasa
total.
65. Más información en
FAO www.fao.org
Normativa de plaguicidas en alimentos
EU http://europa.eu.int/eur-lex/es/index.html
Legislación vigente sobre plaguicidas en Europa
EPA www.epa.gov
Información y legislación sobre plaguicidas en USA
Base de datos sobre plaguicidas
http://pmpe.cce.cornell.edu/fqpa-list.html