Evaluacion del riesgo ambiental a la liberacion de plaguicidas

• introduccion
• origen de los plaguicidas en el
  ambiente
• movimiento y destino de los
  plaguicidas en el ambiente
• degradación de los
  plaguicidas
• ecotoxicologia y evaluacion de
  riesgo ambiental
• analisis de
  riesgo
• analisis de riesgo por metodo
  determinístico
• informacion de estudios
  ecotoxicologicos
• conclusiones

INTRODUCCION

La actividad agropecuaria ha experimentado
en las últimas décadas importantes procesos de
transformación, lo cual ha significado un aumento de las
áreas plantadas tanto en productos de
consumo
humano, forrajero y forestal. Esta situación ha implicado
un aumento en la liberación de sustancias químicas,
o plaguicidas ya sean naturales o de síntesis,
imprescindible para el control de plagas
principalmente en los procesos de producción intensivos.

Estas sustancias, los plaguicidas, han sido
diseñados específicamente para combatir a
organismos vivos, las plagas, que causan efectos no deseados
sobre cultivos agrícolas y forestales. Los plaguicidas por
lo tanto son sustancias que permiten eliminar, controlar y
manejar plagas, lo que presupone una elevada toxicidad al menos
para esos organismos plagas , evidentemente la actividad del
plaguicida sobre la especie objetivo no es
considerado un problema, ya que en esa actividad se basa su
eficacia y la
razón de su utilización, sin embargo los problemas
derivan de la falta de selectividad ya que en la
liberación de estas sustancias la toxicidad se extiende a
otras especies no objetivos.
Este posible efecto no intencionado sobre otros organismos,
obliga a realizar valoraciones previas a modo de minimizar los
impactos sobre estos organismos y los diferentes compartimentos
ambientales.

Considerando que las mejores soluciones son
las preventivas, la Normativa de autorización para
plaguicidas de uso agrícola, incorpora en sus exigencias
información relativa a efectos
ecotoxicologicos sobre diferentes especies representativas de
los compartimentos ambientales hacia los cuales puede derivar el
plaguicida en un escenario de aplicación de acuerdo a las
buenas practicas agrícolas.

ORIGEN DE LOS
PLAGUICIDAS EN EL AMBIENTE

El principal origen de los
plaguicidas en el ambiente es
consecuencia de las aplicaciones que se realizan a los cultivos
agrícolas y forestales mediante distintos métodos de
aplicación terrestres y aéreos.

De acuerdo al método de
aplicación, los depósitos del plaguicida es decir,
la cantidad que queda sobre el vegetal inmediatamente
después del tratamiento pueden variar por muchos
factores:

• Dosis del plaguicida aplicado
• Naturaleza química del
  plaguicida
• Naturaleza de la formulación
• Características de la aplicación
  (tamaño de la gota)
• Naturaleza y morfología de la superficie
  vegetal.
• Condiciones climáticas..etc.

Algunos estudios han reportado para tratamientos
terrestres depósitos del 62 ± 27% y para aplicaciones aéreas
del 45 ± 20%. (Willis and
Mc.Dowell).

A partir de los resultados anteriores, vemos que en
muchos casos y según las condiciones expuestas una
cantidad importante de los plaguicidas en una aplicación
es derivado a los suelos y aguas
cercanas causando inevitablemente, la
contaminación de estos y en consecuencia efectos
adversos sobre los ecosistemas de
esos compartimentos.

Deriva de pulverización: por deriva se
entiende el movimiento de
las gotitas del plaguicida hacia un objetivo distinto al de la
aplicación.

La deriva tiene su origen en una serie de factores que
interactúan entre si:

• Tamaño de las gotas: Cuanto menor es el
  tamaño de las gotas mayor es la deriva, el tamaño
  se ve afectado por la presión
  de pulverización, (una presión mayor
  producirá gotas más pequeñas), por el tipo
  de boquilla, la viscosidad y
  presión de vapor del diluyente de
  pulverización.
• Viento: Cuanto mayor es la velocidad
  del viento, mayor será la deriva, por lo general no se
  debiera aplicar plaguicida cuando la velocidad del viento es
  superior a los 10/15 Km/hr. Igualmente el viento favorece el
  fenómeno de volatilización ya que renueva las
  capas de aire en
  torno a las
  plantas
  impidiendo que se saturen estas capas de aire con el vapor del
  plaguicida.
• Temperatura: A mayor temperatura,
  más rápido se evapora el diluyente de la
  pulverización reduciéndose el tamaño de la
  gotita con un aumento de la deriva.

MOVIMIENTO Y DESTINO
DE LOS PLAGUICIDAS EN EL AMBIENTE

Los plaguicidas liberados pueden moverse
hacia distintos medios de
acuerdo a las condiciones climáticas, características químicas y
físicas del plaguicida y de los receptores ambientales. Su
persistencia quedara determinada por sus propiedades
intrínsecas como por factores ambientales y de las
propiedades del compartimentos ambiental en el cual está
depositado.

1. Volatilización: Es la
propiedad que
probablemente más afecta el movimiento del plaguicida
hacia la atmósfera
después de la aplicación, el ritmo de
volatilización está determinado por la
tensión de vapor del plaguicida, cada materia activa
tiene una tensión de vapor característica en unas
condiciones dadas, los plaguicidas normalmente tienen tensiones
de vapor relativamente bajas (10-4 a 10-8
mm Hg), como también hay algunos que son muy
volátiles y precisamente deben a ello gran parte de su
eficacia al actuar por inhalación y penetrar vaporizado en
lugares como el interior de un racimo de uvas, la
volatilización es aumentada por el viento y la
temperatura. Distintas formulaciones para un mismo plaguicida
tienen diferentes presiones de vapor y por ende su grado de
volatilización es distinto.

2. Lixiviación: La lixiviación es
el fenómeno por el cual el plaguicida se desplaza hacia el
interior del compartimento suelo fuera de su
área objetivo causando en algunos casos la contaminación de las napas
subterráneas dependiendo de la profundidad de esta y de la
movilidad del plaguicida. La lixiviación es un proceso que
depende de las características químicas del
plaguicida y las propiedades químicas y físicas del
suelo

La adsorción de los plaguicidas en el suelo, es
medida por el coeficiente de adsorción del producto (Kd),
y según las características de este será el
grado de adsorción y por lo tanto de inmovilidad del
plaguicida.

Según el tipo de suelo, la adsorción
cambia de acuerdo a:

Aumento del % de materia orgánica aumento de
la adsorción

Aumento del % de arcilla aumento de la
adsorción

Aumento del % de arena disminución de la
adsorción

Igualmente los plaguicidas mas solubles en agua
tendrán mayor nivel de movilidad respecto a los menos
solubles.

Efectos de la humedad, pH y
temperatura del suelo:

Humedad: El aumento de la humedad
del suelo, implica en la mayoría de los casos un aumento
de la sustancia disuelta y por ende mayor desplazamiento de ellas
hacia los estratos más profundos del suelo.

pH: En los suelos agrícolas el pH de los
suelos varia entre 6 y 9, pero puede llegar a valores de 3
en suelos boscosos, la constante de adsorción varia con el
pH, siendo baja cuando el pH es muy alto o muy bajo, con lo que
aumenta la liberación del plaguicida en el
suelo.

Temperatura: La adsorción de los
plaguicidas a las superficies del suelo corresponde a una
reacción exotérmica la cual es invertida agregando
calor
(energía) al suelo.

Diferentes modelos se han
desarrollado para medir la lixiviación en el suelo, pero
los parámetros principales corresponden al coeficiente de
adsorción y la vida media del plaguicida en la
tierra.

3. Escurrimiento: En muchas situaciones de
aplicaciones cercanas a aguas superficiales se producen
escurrimientos que contaminan estas con los plaguicidas ,
factores como el riego, lluvias y efectos de deriva son las
causas principales de esta situación.

DEGRADACIÓN DE
LOS PLAGUICIDAS

De acuerdo a sus propiedades y las
características químicas del plaguicida como del
entorno en el que se encuentra depositado, la vida media de ellos
puede variar de días a meses. Muchos plaguicidas se
degradan rápidamente en el suelo, proceso denominado
mineralización en donde, el plaguicida es transformado en
compuestos más simple como CO2, NH3
y H2O. El resultado de este proceso es causado por
reacciones de hidrólisis, fotólisis y
también por procesos de degradación
metabólica mediada por microorganismos, los cuales
utilizan los plaguicidas como fuente de carbono.
Según el tipo de plaguicida del que se trate, su presencia
en el suelo puede generar una selección
o inducción de microorganismos los pueden
descomponer más rápidamente el producto.

En el agua, la
degradación de los plaguicida es mediada por los mismos
factores, hidrólisis, fotólisis (degradación
abiótica) y por la acción de microorganismos
(degradación biótica).

La hidrólisis de los insecticidas
organofosforados y carbamatos está sumamente influenciada
por el pH, son estables a valores de pH entre (5 – 7), pero
hidrolizan rápidamente a pH alto (7 – 10), por otro
lado, los herbicidas son más estables a un pH mayor de 7.
El aumento de la temperatura por lo general afecta la estabilidad
de los plaguicidas causando un aumento de los procesos de
hidrólisis, solubilidad, volatilización y
degradación biológica.

Como hemos señalado anteriormente,
la aplicación de plaguicidas implica en diferente grado un
nivel de contaminación sobre distintos compartimentos
ambientales y por ende posibles efectos sobre los organismos
existentes en estos ecosistemas, es por ello que estudiar y
evaluar los impactos que tendrá la aplicación de un
plaguicida bajo condiciones conocidas es fundamental para tomar
las medidas de resguardo necesarias para la protección de
especies aéreas, acuáticas y terrestres
representativas de los ecosistemas. Para ello se han
diseñado los modelos de Evaluación
de Riesgo Ambiental o Ecológico que a partir de
información de datos
ecotoxicologicos de laboratorios de distintas especies junto con
la de uso del plaguicida es posible modelar escenarios que
permiten predecir los efectos que tendrá el químico
sobre distintos organismos.

ECOTOXICOLOGIA Y
EVALUACION DE RIESGO AMBIENTAL

La ecotoxicología la podemos definir
como la ciencia que
se encarga de estudiar los efectos de las sustancias
químicas sobre la estructuras y
función
de los ecosistemas. De hecho, valorar y predecir efectos sobre
estructuras altamente complejas es sin duda una tarea
difícil de desarrollar y es por ello, que se han
diseñado modelos de valoración de riesgos que nos
permiten predecir situaciones adversas sobre el medio ambiente
producto de la liberación de sustancias químicas,
en este caso de plaguicidas.

La Evaluación de Riesgo Ambiental, ERA, es un
buen mecanismo para la toma de
decisiones en este campo, la cual se aplica como metodología en los Estados Unidos,
USEPA, 1998, y en los países de la Comunidad
Europea, directiva 414, CEE.

Los procedimientos de
Evaluación de Riesgo Ambiental, se basan en los criterios
de no efecto, en donde se considera que la utilización de
los plaguicidas debe regularse, a modo que se evite la
aparición de efectos adversos sobre el medio ambiente, el
planteamiento ecotoxicologico extrapola al campo ambiental un
axioma que establece que la mayoría de las curvas que
relacionan la dosis o concentración del tóxico a
que se ve sometido un individuo, con la respuesta que en el se
produce tienen forma sigmoidea, la extrapolación se basa
en utilizar la información existente para determinar las
dosis o concentraciones para la cual no hay efectos, considerando
la calidad y
cantidad de la información disponible, la
Evaluación de Riesgo Ambiental ERA, permite establecer los
límites
de aceptabilidad mediante procedimientos científicos
basados en la información disponible.

ANALISIS DE
RIESGO

Evaluar los potenciales efectos de
los plaguicidas sobre el medio ambiente, constituye una parte
importante en el proceso de regulación de ellos, la
valoración del riesgo define una relación entre los
niveles esperados de exposición
y de efectos sobre una serie de escenarios predeterminados. La
exposición, supone la estimación cuantitativa de la
concentración que puede alcanzar el plaguicida en los
diferentes compartimentos por la actividad humana, siempre a
partir de una liberación intencionada al ambiente, por lo
que los escenarios desarrollados son los específicos de la
utilización de estos productos. La valoración de
los efectos, es la parte que se obtiene de los conocimientos
ecotoxicologicos y pretende analizar los efectos sobre la
estructura y
función de los ecosistemas, poniendo énfasis en :
protección de los organismos vivos, protección de
los elementos del medio y de las interacciones entre
ambos.

En cada situación, debemos definir los elementos
a proteger, y deben responder a los componentes claves del
ecosistema,
llamados receptores y estudiar los parámetros de toxicidad
para cada uno de ellos. Los parámetros y receptores
seleccionados para la evaluación de riesgo ambiental de
plaguicidas son:

Parámetros de toxicidad a estudiar:
Supervivencia

Reproducción

Crecimiento

Como así mismo, se debe considerar la
protección del suelo y las aguas por efecto de la
contaminación de productos y/o metabolitos de alta
persistencia y de las interacciones de los microorganismos con
ellos.

A partir de los resultados obtenidos en las valoraciones
de exposición y de efectos, se realiza la
caracterización del riesgo, en donde se determinan los
niveles de exposición para cada uno de los receptores
expuestos y la probabilidad de
que se vayan a producir efectos en cada uno de los receptores
considerados.

Existen dos procedimientos básicos para la
caracterización del riesgo, los probabilísticos y
los determinísticos, el primero utiliza análisis de probabilidades y el resultado
es una función de probabilidad sobre la cual se puede
decidir el nivel de riesgo que se está dispuesto a asumir,
el segundo método, utiliza medidas directas para la
comparación entre la exposición y los efectos,
siendo el resultado una valoración de aceptabilidad o no
aceptabilidad.

Tanto el análisis como la caracterización
del riesgo se desarrolla en etapas de complejidad creciente,
considerando en cada una de ellas los escenarios del " peor caso
posible", siendo estos procesos auténticos instrumentos de
gestión, que nos deben permitir tomar la
decisión correcta con respecto a la autorización
para la liberación de un plaguicida, la adecuación
a las normativas vigentes a las exigencias de Evaluación
de Riesgo Ambiental nos obliga establecer una serie de cambios
necesarios en ellas a modo de incorporarlas como un instrumento
de gestión.

Etapas para un proceso de
Valoración de Riesgos Ecológicos

ANALISIS DE RIESGO POR
METODO DETERMINÍSTICO

La utilización de este método
implica desarrollar escenarios concretos, para los que se
describen las rutas por las cuales el contaminante llega a los
compartimentos ambientales y dentro de este hacia los receptores
que van a ser expuestos dentro de cada compartimento. Los
escenarios deben ser representativos del peor caso posible, como
también ser lo mas realista posible, el equilibrio
entre ambas situaciones viene dado por el nivel de
información existente. Cuando se tiene mucha
información, los escenarios se acercan mucho a condiciones
reales, un ejemplo es la estimación de los porcentajes de
plaguicida que pueden alcanzar las aguas superficiales por deriva
del producto durante un proceso de
pulverización.

Cuando la información es escasa, los escenarios
corresponden a condiciones suficientemente protectoras a modo de
cubrir la falta de información, por ejemplo en un
escenario de aplicación foliar en arboles se
asume la siguiente distribución: 50% en suelos, 15% de deriva
a las aguas superficiales y 100% en hojas para valorar efectos en
las aves, la
distribución corresponde a un valor superior
al 100%, esta situación se debe a la falta de
información ya que no podemos determinar con seguridad
como va a distribuirse el producto, ahora si se dispone de
suficiente información al respecto los escenarios se
acercan a la realidad con una suma de distribución hacia
el 100%.

El desarrollo de
los escenarios , permite por una serie de cálculos estimar
la concentración ambiental esperada en cada uno de los
compartimentos ambientales PEC (Predicted Environmental
Concentration) , y reflejará el peor caso posible, es
decir, la mayor concentración posible que podemos esperar
cuando se unen todos los factores que favorecen la presencia del
plaguicida.

En la valoración de los efectos, el método
determinístico aplica una serie de márgenes de
seguridad a los datos ecotoxicologicos, márgenes que
dependen del tipo y calidad de la información.

Los datos ecotoxicologicos a utilizar en el
análisis corresponden a ensayos de
toxicidad agudos, crónicos, mesocosmos y estudios de
campo.

En los ensayos de toxicidad aguda, el parámetro a
medir es la mortalidad en animales e
inhibición de crecimiento en los vegetales, como medida a
parámetro de evaluación se utiliza la dosis o
concentración letal media DL50 o
CL50, que representa el valor al cual se produce un
efecto sobre el 50% de los individuos de la población expuesta. Para cada estudio en un
compartimento dado, se selecciona el valor más bajo para
la especie más sensible ensayada y se aplica el valor de
seguridad que corresponda de acuerdo a la información
disponible y luego dividiendo la DL50 o la
CL50 más baja por el factor de seguridad, se
calcula el umbral ecotoxicologico o la concentración
máxima que puede aceptar el compartimento
estudiado.

En los ensayos de toxicidad crónicos, los
parámetros seleccionados son: NOEC, que corresponde a la
mayor concentración a la cual no se observan efectos y el
LOEC, la menor concentración a la cual se observan
efectos, al igual que en el caso anterior, la estimación
del umbral ecotoxicologico se realiza de la misma manera
aplicando el margen de seguridad al menor de los NOEC.

Un procedimiento de
Análisis de Riesgo en base a los protocolos ERA
presenta las siguientes etapas:

Definición del problema: el procedimiento
cubre la utilización agrícola del producto. De
acuerdo a los tipos de aplicación y dosis predeterminadas,
se realiza una valoración genérica para los
componentes bióticos no objetivos y los componentes
abióticos del medio.

• Análisis del riesgo: mediante el
  procedimiento determinístico, se comparan directamente
  los niveles de exposición esperados con los efectos
  observados (toxicidad), la valoración se realiza sobre
  una serie de escenarios genéricos con los que se
  calculan los niveles de exposición de acuerdo a las
  dosis y formas de aplicación suponiendo una correcta
  utilización del producto.

Los efectos se estiman sobre una serie de grupos
taxonómicos representativos: aves, mamíferos, organismos acuáticos,
abejas, artrópodos , lombrices de tierra y
microorganismos del suelo.

• Caracterización del riesgo: Desde la
  metodología determinista, la caracterización del
  riesgo se realiza por los siguientes
  métodos;

• Relación entre la toxicidad y la
  exposición TER. Se caracteriza el riesgo sobre las aves
  y mamíferos, organismos acuáticos y lombrices de
  tierra, dividiendo el parámetro de toxicidad,
  CL50, NOEC, por la concentración ambiental
  esperada en el compartimento responsable de la
  exposición.
• Cuociente de peligro HQ. Corresponde a la
  relación entre la dosis máxima de
  aplicación y la toxicidad DL50, se aplica
  principalmente para las abejas en donde se consideran los
  efectos orales y de contacto.
• En el caso de artrópodos benéficos y
  microorganismos del suelo, los ensayos que pueden ser de una o
  dos dosis y se valoran directamente a partir de los resultados
  observados, considerando que una aplicación no debe
  afectar a más de un 30% de la actividad o la
  población de los organismos
  benéficos.

La caracterización del riesgo, se realiza en
forma independiente para cada uno de los grupos, realizando un
estudio preliminar en donde se comparan las concentraciones
iniciales con los resultados del laboratorio
y asumiendo el peor caso posible, si los resultados demuestran
la ausencia de riesgo la caracterización ha terminado y
el producto puede liberarse, en caso contrario debemos afinar
el análisis acercándonos a casos más
reales y considerando otros ensayos, terminando el estudio
cuando se basa en casos reales.

INFORMACION DE ESTUDIOS ECOTOXICOLOGICOS PARA
EVALUACION Y AUTORIZACION DE PLAGUICIDAS.

En nuestro país como en los
países europeos, Estados Unidos, y otros, la
información de los ensayos ecotoxicologicos requeridos
es similar y representa los elementos de los distintos
compartimentos hacia los cuales se puede desplazar un
plaguicida, por lo que considera organismos representativos de
dichos compartimentos:

Estudios Ecotoxicologicos requeridos para
autorización de plaguicidas en Chile; Res.
SAG. 3670/99.

• Efectos sobre las aves.

Toxicidad oral aguda

Toxicidad a corto plazo (8 días)

Efectos sobre reproducción

• Efectos sobre organismos acuáticos

Toxicidad aguda para peces

Toxicidad crónica para peces

Bioacumulación en peces

Toxicidad aguda para microcrustáceos
(Daphnias)

Toxicidad crónica para microcrustáceos
(Daphnias)

Inhibición de crecimiento de
microalgas.

• Efectos sobre organismos distintos del
  objetivo.

Toxicidad aguda para abejas

Toxicidad aguda para artrópodos
benéficos

Toxicidad para lombrices de tierra

Toxicidad para microorganismos de suelo.

CONCLUSIONES

La utilización de los plaguicidas dentro de una
actividad sostenible, debe considerar los mecanismos de control
necesarios a modo de evitar efectos adversos sobre la salud humana y el medio
ambiente, los modelos de evaluación de riesgo ambiental
son una buena herramienta para realizar la gestión
ambiental requerida a la liberación de estos
productos. Sin duda falta más información al
respecto, pero es necesario profundizar en el conocimiento
científico a modo de reducir los niveles de
incertidumbre asociados con las estimaciones de
exposición, efectos y comportamientos de estas sustancias
en el medio. Debemos señalar, que cada plaguicida a partir
de sus propiedades genéricas tiene sus propias
particularidades por lo que cada situación debe resolverse
partiendo desde una óptica
general a un análisis particular caso a caso.

Pedro Enriquez A.

Bioquímico

Laboratorio de Ecotoxicología , Servicio
Agrícola y Ganadero (SAG), Chile.

Av. Bulnes 140 Santiago – Chile / F: (56) 2
6010445