Peszticidek és környezetvédelem Dr. Fleit Ernő egyetemi docens Tel: 463 – 4260 fleit@vkkt.bme.hu

Alapfogalmak I. Kibocsátás: a peszticid kikerül a tárolóedényből és belép bármely környezeti elembe (víz, levegő, talaj). A kibocsátás lehet szándékos vagy baleset következtében is történhet (Sandoz), + elcsorgások, stb. Reziduális anyagok: a peszticidek azon része, amely tartósan a környezetben marad az alkalmazást követően. Felszíni elfolyás (runoff): A peszticid vízszintes elmozdulása vízzel, vagy más folyadékkal a kibocsátási ponttól.

Alapfogalmak II. Szenzitív területek: Azok a területek, ahol különösen veszélyeztetett, nem cél szervezetek élnek (pl. TVK-k). Szenzitív: Különösen érzékeny a peszticid expozícióra. Oldószer: Olyan folyadék, mint a víz, kerozin, xilol, vagy alkohol amelyben a kérdéses peszticid (vagy más anyag) oldatot képez. Szuszpenzió: Olyan „állapot” amelyben nem-oldott részecskék vannak eloszlatva a folyadékfázisban.

Alapfogalmak III. Szisztemikus peszticid: Olyan peszticid, amely abszorbeálódik a növényen vagy állaton és belép a nedvkeringésbe. Így az ilyen élőlényt fogyasztó károsítók toxikus hatást szenvednek. Cél (target) szervezet: Az az élőlénycsoport (vagy faj) amely ellen a szabályozást tervezzük. Célterület: A peszticid tervezett felhasználásának területe. Toxicitás: A peszticidek tulajdonsága, ami az akut, késleltetett és allergén reakciók erősségét méri (LC50, LD50, stb.). Illékonyság: A gyorsan evaporálódó anyagok könnyen gázzá vagy gőzzé alakulnak. Vizes-alapú peszticidek: Azok a peszticidek, amelyek vízben oldhatóak (segédoldószer nélkül).

A peszticidek felosztása I. Magasabb rendű állatok elleni szerek Akaricidek a pókok szabályozására Avicidek a madarak „ellen” Kemosterilánsok Inszekticidek a rovarok féken tartására Vespacidek a darazsak pusztítására Lampricidek a parazita ingolák rendben tartására (Észak-Amerika) Miticidek az atkák szabályozására Molluscicidek csigák és meztelencsigák ellen Nematicidek Nematoda ölők (hengeresférgek) Rodenticidek a rágcsálók ellen (egér, patkány)

A peszticidek felosztása II. Repellensek és attraktánsok Rovar csalik/csalogatók Rovar repellensek Madár repellensek Emlős repellensek

A peszticidek felosztása III A peszticidek felosztása III. Növények és alacsonyabb rendű életformák elleni szerek Baktericidek Herbicidek – gyomirtó szerek Fungicidek – gombaölő szerek Növényi növekedés szabályzó szerek (pl. a korai virágzás elősegítése, nagyobb szőlőszemek növesztése, oltványok gyökerezésének stimulálása (gyökereztető hormon, stb.) Vírusölő szerek (antivirális készítmények)

Városi környezetben használt peszticidek

Peszticid „történelem” Már i.e. 500 körül is használtak peszticideket a termés védelmére. Az első ismert peszticid a kén volt. A XV. Században már toxikus anyagokat is használtak, mint pl. arzén, higany és ólom. A XVII. században nikotin szulfátot vontak ki dohánylevélből, és rovarölőként használták. A XIX. században két további természetes inszekticidet használtak a pyrethrum-ot, amit a krizantémból vontak ki és a rotenon-t, amit trópusi hüvelyesekből nyertek. 1939-ben Paul Müller felfedezi, hogy a DDT nagyon hatékony inszecticid (a molekula korábban is ismert volt). A hatvanas években megjelenik Rachel Carson könyve a "Silent Spring". Ma már a DDT kb. 86 országban betiltott szer, de egyes fejlődő országok ma is használják a malária szúnyog irtására. Az 1950-es évektől kezdve a peszticid felhasználás kb. 50x-esére emelkedett és az USA közel 2.5 millió tonna ipari peszticidet használ évente. Jelenleg a glifozát hatóanyag (pl. Roundup-ban) a világban legnagyobb mértékben használt herbicid.

A peszticidek rövid története 1920-1930: technológiai és vegyi forradalom Intenzív K+F a peszticidek és fungicidek (DDT: 1939) területén. 1940 - 1950 A kereskedelmileg hozzáférhető peszticidek száma drámai emelkedést mutat. A vegyszereket csodaszernek (mirákulumnak) tartották 1960 Rachel Carson „Silent Spring” – a peszticid túladagolás veszélyei. A rovarok kulcsszerepének felismerése a táplálékláncban. Kutatások a „természetes" anyagok területén

DDT reklám a boldog negyvenes évekből 1939 Geigy (Svájc) A „krumplibogár” ellen Paul Muller (felfedező)

A DDT sokáig velünk maradt…

A peszticidek rövid története (folyt.) 1970 Megszületik meg az IPM koncepció – (Integrated Pest Management). A kártevők teljes kiirtása helyett a kártevő szabályozása a cél. 1980 A „lágyabb” inszekticidek„ fejlesztése – kisebb kár a non-target populációban és a környezetben. Intenzív K+F az alacsony dózisban alkalmazható vegyszerek irányába (1-5 g hatóanyag per hektár – szemben a korábbi 0,5-1,0 kg dózissal).

„Street” peszticidek (mindennapi expozícióink) Nose Only Inhalation Exposure System (NOIES)

Átlagos napi folyadékfelvétel testsúly kilogrammonként (korcsoportok és nemek szerint) Forrás: National Research Council (USA)

IPM

A peszticidek rövid története (folyt.) 1990 Biológiai eredetű anyagok keresése (rovarhormonok, vagy rovarmérgek – ezután ezek szintetikus gyártása (cayenne bors kivonat) Viselkedést megzavaró anyagok keresése, amely nem öli meg őket (feromonok, kemosterilánsok). „Spot” kezelések – csak a fertőzött területek kezelése. Monitorozás – csak a legszükségesebb esetben „mérgezni”. A kártevő populáció kezelése - a non-target rovarok kímélésével egyidőben.

A peszticid sztori konklúziói A 1960-as évekig a peszticideknek nagy társadalmi elfogadottságuk volt. A szúnyogok terjesztette trópusi betegségek következtében a franciák 30,000 embert vesztettek a Panama Csatorna építése során. A bubópestis, amely csaknem 65 millió ember halálát okozta bolha-patkány-ember rendszeren terjed. A malária több mint 200 millió embert ölt meg 1939-ig, azaz évi 6 millió halálesetért volt felelős. Herbicidek híján még mindig 10-12%-os lenne a mezőgazdaságban dolgozók aránya szemben a jelenlegi 2%-al (USA). Világszerte a megtermelhető termények 1/3-át eszik meg a kártevők, de ez az arány pl. Latin Amerikában 40%-os (gyomok, kártevők). Egy új vegyszer fejlesztése átlagosan15 évet igényel és US $20 millió dollárba kerül. A peszticidek nélkülözhetetlenek a világ népessége táplálása, öltözködése és közegészségügye szempontjából. Megjegyzés: az összes rovarok közül a fajok 0,5%-a növényi kártevő.

Legújabb peszticidek A DDT-vel szembeni „társadalmi ellenállásra” a vegyipar a peszticidek új generációival reagált. Ezek kevésbé perzisztensek, és általában vízoldékonyabbak (minek következtében könnyebben szennyezik a felszíni és felszínalatti vizeket) és gyakran magasabb az akut toxicitásuk. Az akut toxicitás növekedését (a hatékonyságot) az alábbi adatok igazolják: 1945-ben a DDT-t tipikusan a 2 kg/ha dózisban alkalmazták Napjainkban hasonló szintű védelmet (rovarok ellen) pl. az aldicarb és piretroidok alkalmazásával 0.1 és 0.05 kg/ha (50 g/ha!) érnek el. Ez azt jelenti, hogy a hatékonyság kb. a 10 -40 x-esére nőtt (de a toxicitás is!) Egy probléma megoldása mindig újabb problémákat szül, és ez így megy tovább!

A peszticid szennyezés forrásai Kétféle szennyezőforrás lehet: pont-források vagy nem-pont-források (diffúz). Pont-szerű szennyezésre példa egy peszticid kiömlés, mely a csapadékvíz elevezető csatornahálózatba jut. A területi lemosódásokkal a felszíni vizekbe jutó peszticid terhelés tipikusan diffúznak tekinthető. Pont források: mosóvizek és felszerelés tisztító/tároló helységek, Csomagolás és tárolóedények, Peszticid és eszköz tárolás.

Metolaklór felhasználás az USA mezőgazdaságában 1997

Peszticidek mozgása Az atmoszférában a szélmozgások vagy mesterséges szellőztetés közvetítésével A vízi ökoszisztémákban a felszíni elfolyásokkal és kimosódással (csurgalékvizek) mozoghatnak a peszticidek A felvett peszticidek az élőlényekkel (ideértve az embert is) mozoghatnak területről területre.

Légköri transzportfolyamatok A peszticid mozgás leggyakoribb formája a DRIFT (sodródás) Peszticid részecskék, köd, permet cseppecskék, gőzök és gázok formájában. Részecskék és cseppek – könnyűek. Nagy nyomású és finom porlasztású permetlé kiszórás esetén nő a drift valószínűsége. Repülőgépes növényvédelem Gőzök – A peszticid gőzök mozgékonysága nagy. Illékony peszticidek Hatósági szabályozás

Vízi ökoszisztémák – transzport a vizes közegben A peszticidek belépési pontjai/útjai a vizekbe : drift, bemosódás, lemosódás

Ökológiailag káros hatások a „non-target” állatokon és növényeken a peszticidek a non-target szervezeteket közvetlenül károsíthatják, vagy a peszticideknek lehetnek olyan maradványai amelyek krónikus hatásokat okoznak.

A non-target hatások értékelése Toxicitás becslés a letális dózis alapján LD 50% (LD50)mg/méh >100 mg/méh gyakorlatilag nem-toxikus 11-100 mg/méh enyhén toxikus 2.0-10.99 mg/méh közepesen toxikus <2.0 mg/méh nagyon toxikus

Kaptáronkénti méh pusztulás A méhek pusztulási aránya (kaptáronként): <100 per nap – normális pusztulási arány 200-400 per nap - alacsony 500-900 per nap - közepes >1000 per nap - magas

A peszticid maradványok káros hatásai A lebomlási sebességet számos tényező befolyásol(hat)ja: A talajfelszín és típusa, kémiai összetétel és pH, nedvesség tartalom, mikroorganizmusok, hőmérséklet, továbbá expozíció a közvetlen napfénynek.

Perzisztens peszticidek Egy „szabvány” megközelítés szerint ez az az idő ami az illető anyag 75% - 100%-nak az eltűnéséhez szükséges. Például: nem-perzisztens peszticidek esetén ez 1-12 hét, közepesen perzisztensek (1 - 18 hónap) és perzisztens peszticidek (2-5 év).

Perzisztencia osztályozás (példák)

Mi a helyzet a jó öreg Európában?

A peszticidek környezeti hatásai A peszticidek alapvető célja hogy valamilyen biológiai hatást fejtsenek ki (rovarölő, atkaölő, gyomirtó, juvenil hormon stb.), emiatt nem meglepő, hogy közülük számos anyag nem kívánt EDC hatással is rendelkezik.

A peszticidek környezeti hatásai A peszticidek közül a klórozottakat kutatták leginkább EDC szempontból A DDT és metabolitjai rendkívül perzisztenesek, felezési idejük 60-100 év. Apolárisak, a vizekben főleg szilárdanyaghoz, élőlényekben zsírszövetekhez kötődnek.

A peszticidek környezeti hatásai A DDT-nek ösztrogén hatása van, amit az is bizonyít, hogy a medeka halak ikráit 220 ng/ikra DDT-vel kezelve, a halak mindegyike morfológiailag és funkcionálisan nővé vált Egy másik klórozott peszticid, az alachlor esetében a szerrel dolgozó férfiak spermaszáma szignifikánsan lecsökkent bizonyítva a szer ösztrogén hatását

A peszticidek környezeti hatásai Az endosulfan egy másik váratlan EDC tulajdonságot is mutatott: Ez az anyag megakadályozta nőstény gőték (Notophthalamus virdescens) feromonképődését, így csökkentve a párosodási esélyüket A hatást már 5 ppb koncentráció kiváltja, ami nem ritka a környezetben, ugyanis az EPA 74 ppb határértéket ír elő felszíni vizekre és 0,1-0,2 ppm-et ételek.

A peszticidek környezeti hatásai A nem várt EDC hatásokat jól szemlélteti a juvenilhatású S-methproprene [25]. A szer biológiai- és a napsugárzás hatására keletkezett lebomlási termékei már g/L koncentrációban súlyos deformációkat okoznak az afrikai körmös varangy (Xenopus leavis) ebihalainak fejlődésében (több vagy nyomorék láb, kis méret, vakság stb.), mivel megzavarja az állat tiroid hormonrendszerét

A peszticidek környezeti hatásai A nem-klórozott peszticidek közül az EDC kutatás leggyakrabban a herbicid atrazine EDC hatásaival foglalkozik A vegyület hím békák (Rana pipiens) kifejlődését gátolva hermafroditizmust okoz már 0,1 ppb, a környezetben megszokott szinten is

A peszticidek környezeti hatásai Tiokarbamátok - amelyek etiléntiokarbamáttá (pl. zineb, maneb, nabam) bomlanak - tiroid zavaró hatással rendelkeznek már 5-50 ppb koncentrációs tartományban is. A tiroid hatást fent említetteken túl megfigyelték még piretroidoknál, triazoloknál és foszforsavésztereknél

A peszticidek környezeti hatásai A peszticidek analízise világszerte megoldott és szabványokban rögzített ppm-ppb szinten, Ez az érzékenység számos esetben megfelelő EDC hatások vizsgálatához, de más esetekben az analízis eljárásokat tovább kell fejleszteni, nagyérzékenységű EDC hatásokkal (S-methproprene, atrazine stb.) összhangban

N műtrágya felhasználás az EU-ban

Lehetséges megoldások A peszticidek bevezetés előtti tesztelésében és a vegyszerek monitorozásában előrelépést jelent az immunmérések bevezetése A peszticidek jelenlegi bevezetés előtti környezeti tanulmánya jó kiindulási alap a jövőben bevezetendő a speciális EDC tesztekhez

Lehetséges megoldások Biotermesztés (organic farming) Gyorsan nő, de még így is elhanyagolható az aránya az EU tagállamokban (Forrás: EEA)