CENTRO INTERDISCIPLINARIO DE INVESTIGACIÓN PARA EL
DESARROLLO INTEGRAL REGIONAL
UNIDAD DURANGO
Estudio del impacto socio-ambiental causado por el
uso de plaguicidas en zonas agrícolas del Valle del
Guadiana, Durango
TESIS
Que para obtener el grado de Maestro en Ciencias
en Gestión Ambiental presenta:
Sandra Viviana Jáquez Matas
Director(es) de tesis:
Dr. Gerardo Pérez Santiago.
Dr. Marco Antonio Márquez Linares.
LA PRESENTE INVESTIGACIÓN SE REALIZÓ EN EL CENTRO INTERDISCIPLINARIO DE INVESTIGACIÓN PARA EL DESARROLLO INTEGRAL REGIONAL DEL INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD DURANGO, BAJO LA DIRECCIÓN DEL DR. GERARDO PÉREZ SANTIAGO CATEDRÁTICO-INVESTIGADOR.
A Mis padres
Sandra Matas Moreno
Eleazar Jáquez Moreno
Mis hermanos
Andrés Jáquez Matas Alejandra Jáquez Matas
A los catedráticos-investigadores del Centro, porque cada uno con su experiencia, aportó conocimientos a mi formación, y especialmente a quienes colaboraron directamente en mi trabajo de tesis: Dr. Gerardo Pérez Santiago, Dr. Marco Antonio Márquez Linares, Dr. Gustavo Pérez Verdín, Dr. Isaías Chairez Hernández y a quienes colaboraron con aportaciones en sus revisiones Dr. Eduardo Sánchez Ortiz y M.C. Rebeca Álvarez Zagoya
A la M. en C. Noelia Rivera Quintero quien colaboró y apoyó no solo el trabajo de tesis, también en mi formación académica, además de aprecio personal.
A la Comisión Nacional del Agua, Dirección Local en Durango, especialmente al Distrito de Riego 052, al Módulo III “Guadalupe Victoria” por las facilidades y apoyo otorgados en la obtención de información, especialmente al Ing. Mario Alberto Flores García, Gerente técnico D.R. 052. Módulo III y a los encargados de sección.
A las personas que colaboraron respondiendo las encuestas que se aplicaron para el presente trabajo.
A los que me apoyaron en la aplicación de las encuestas Alejandro Corral Sánchez y Jesús Lumar Reyes Muñoz.
A las instituciones CONACYT y CIIDIR-IPN Unidad Durango, por su interés y apoyo en el fortalecimiento de la educación y formación en el ámbito de la investigación científica y tecnológica.
SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS ... I ÍNDICE DE FIGURAS ... II ÍNDICE DE CUADROS ... IV RESUMEN ... VI ABSTRACT………..VII INTRODUCCIÓN ... 1 I. ANTECEDENTES... 3 1.1 Clasificación de la agricultura ... 3 1.2 Plaguicidas ... 3 1.2.1 Definición ... 3 1.2.2 Clasificación de plaguicidas ... 6
1.2.3 Transporte de plaguicidas en medio ambiente ... 10
1.2.4 Influencia de las características del sitio en el transporte de plaguicidas ... 12
1.2.5 Factores físico-químicos que influyen en el destino de los contaminantes y en el transporte ambiental ... 13
1.2.6 Potencial de contaminación de agua subterránea ... 16
1.4 Distribución y fijación de los residuos plaguicidas ... 17
1.5 Riesgo e impacto ambiental del uso de plaguicidas ... 19
II. JUSTIFICACIÓN ... 23 III. OBJETIVOS ... 24 3.1 Objetivo general ... 24 3.2 Objetivos específicos... 24 IV. HIPÓTESIS ... 24 V. MATERIALES Y MÉTODOS ... 25
5.1 Identificación de zonas agrícolas susceptibles a presentar la problemática de contaminación ambiental por el uso de plaguicidas. ... 25
5.2 Descripción de área de estudio ... 25
5.2.1 Recopilación de información histórica acerca de los tipos de cultivos en el área de estudio ... 27
5.3 Elaboración de encuesta ... 28
5.4 Validación y confiabilidad de la encuesta piloto ... 32
5.5 Determinación de tamaño de muestra y aplicación de encuestas ... 32
6.1 Validez y confiabilidad de la encuesta ... 39
6.2 Caracterización de los métodos del control de plagas actuales y medidas culturales del mismo ... 39
6.2.1 Métodos del control de plagas actuales. ... 39
6.2.2 Tiempo que tienen aplicando productos químicos para el control de plagas. ... 40
6.2.3 Principales plaguicidas aplicados en área de estudio. ... 41
6.2.4 Costos del control de plagas actuales. ... 46
6.2.5 Rendimientos de los cultivos con y sin aplicación de plaguicidas. ... 47
6.2.6 Método de aplicación del producto plaguicida. ... 48
6.2.7 Número de personas que participan en la aplicación del producto. ... 50
6.2.8 Tiempo que utilizan para la aplicación del producto por hectárea. ... 51
6.2.9 Medidas de seguridad para la aplicación de los productos plaguicidas, conocimiento de ellas y su aplicación. ... 52
6.2.10 Destino final de los envases, productos caducados, mezclas y residuos sobrantes de los productos plaguicidas. ... 55
6.2.11 Percepción de los productores respecto a la producción y la aplicación de productos plaguicidas. ... 58
6.2.12 Conocimiento de métodos alternativos del control de plagas………..59
6.3 Evaluación de los riesgos e impactos asociados a los plaguicidas ... 61
6.4 Percepción de los productores acerca de cambios en el medio ambiente y la salud asociados al uso de plaguicidas ... 74
6.4.1 Percepción de cambios en el medio ambiente asociados al uso de plaguicidas. ... 75
6.4.2 Percepción de cambios en la salud asociados al uso de plaguicidas. ... 76
6.5 Análisis correlación variables (Spearrman) ... 79
VII. CONCLUSIONES ... 81
VIII. RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS ... 85
IX. BIBLIOGRAFÍA CITADA ... 87
I
INE Instituto Nacional de Ecología OMS Organización Mundial de la Salud COP’s Contaminantes Orgánicos Persistentes
ATSDR Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades
CICOPLAFEST Comisión Intersecretarial para el Control y uso de Plaguicidas,
Fertilizantes y Sustancias Tóxicas EPA Agencia de Protección al Ambiente CONAGUA Comisión Nacional del Agua
FAO Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación
OEIDRUS Oficina Estatal de Información para el Desarrollo Rural Sustentable EIQ Environmental Impact Quotient
CIA Cociente de Impacto Ambiental IAC Impacto Ambiental en Campo
DL Dosis Letal
kg kilogramos
L Litros
mgkg-1 miligramos por kilogramo kgha-1 kilogramos por hectárea DR052 Distrito de Riego 052
Senasica Servicio Nacional de Sanidad, Inocuidad y Calidad Agroalimentaria MIP Manejo Integrado de Plagas
II
Pág. Figura 1. Representación gráfica de la contaminación de un ambiente
acuático por el uso de plaguicidas (Fuente: Mendoza, 2006).
16
Figura 2. Ciclo de distribución y fijación de plaguicidas de alta persistencia. (Fuente: De la Barra, 1987).
18
Figura 3. Módulo III Guadalupe Victoria del DR052. 25
Figura 4. Módulo III Guadalupe Victoria del DR052. Fuente: CONAGUA, 2007.
26
Figura 5. Historial de los principales cultivos sembrados los en el municipio de Durango para agricultura de riego. Fuente: OEIDRUS Durango.
27
Figura 6. Secciones del Módulo III “Guadalupe Victoria”. DR052. 34 Figura 7. Control de plagas actuales en el área de estudio. 39 Figura 8. Tiempo en años que tienen aplicando productos químicos para
el control de plagas en el área de estudio.
40
Figura 9. Principales ingredientes activos de los insecticidas aplicados para el cultivo de maíz en el área de estudio.
41
Figura 10. Principales ingredientes activos de los herbicidas aplicados para el cultivo de maíz en el área de estudio.
43
Figura 11. Principales ingredientes activos de los insecticidas aplicados para el cultivo de alfalfa en el área de estudio.
44
Figura 12. Principales ingredientes activos de los herbicidas aplicados para el cultivo de alfalfa en el área de estudio.
44
Figura 13. Ingredientes activos de los insecticidas aplicados para el nogal en el área de estudio.
45
Figura 14. Ingredientes activos de los herbicidas aplicados para el nogal en el área de estudio.
45
Figura 15. Ingredientes activos de los fungicidas aplicados para el nogal en el área de estudio.
46
Figura 16. Inversión económica aproximada en el control de plagas por hectárea durante un ciclo agrícola en el área de estudio.
47
Figura 17. Modo de aplicación de productos plaguicidas en módulo III “Guadalupe Victoria”.
III
productos plaguicidas en módulo III “Guadalupe Victoria”.
Figura 19. Tiempo (horas/ día) que utilizan para la aplicación del producto plaguicida por hectárea en módulo III “Guadalupe Victoria”.
51
Figura 20. Porcentaje de población entrevistada que acostumbra a leer las etiquetas de los productos plaguicidas aplicados.
52
Figura 21. Porcentaje de población entrevistada que acostumbra a utilizar algún equipo de protección para la aplicación de plaguicidas.
53
Figura 22. Equipos de protección que acostumbra a utilizar el 58% de la población entrevistada para la aplicación de plaguicidas.
53
Figura 23. Tendencias de higiene de la población entrevistada después de la aplicación de plaguicidas.
54
Figura 24. Destino final de los envases plaguicidas vacíos en el área de estudio, de acuerdo a población entrevistada.
55
Figura 25. Destino final de los productos plaguicidas caducados en el área de estudio, de acuerdo a población entrevistada.
56
Figura 26. Destino final de las mezclas del plaguicida con agua en el área de estudio, de acuerdo a población entrevistada.
57
Figura 27. Lugares donde los productores entrevistados tienden a realizar el lavado de las máquinas o recipientes de aplicación del plaguicida.
57
Figura 28. Percepción de los productores entrevistados acerca de si el uso de plaguicidas les ayuda a producir más y con mayor calidad.
59
Figura 29. Suma total del Impacto Ambiental en Campo (IAC) para cada sección en maíz estimado para el Módulo III “Guadalupe Victoria”.
71
Figura 30. Suma total del Impacto Ambiental en Campo (IAC) para cada sección en alfalfa estimado para el Módulo III “Guadalupe Victoria”.
72
Figura 31. Suma total del Impacto Ambiental en Campo (IAC) para cada sección en nogal estimado para el Módulo III “Guadalupe Victoria”.
73
Figura 32. Principales enfermedades que los productores entrevistados asocian al uso de plaguicidas.
76
Figura 33. Principales tipos de enfermedades que se presentan en algunos productores entrevistados relacionadas al uso de plaguicidas.
IV
ÍNDICE DE CUADROS
Pág. Cuadro 1 Clasificación de los plaguicidas, según la familia química. 6 Cuadro 2 Clasificación de los plaguicidas según su toxicidad, expresada
en DL50.
7
Cuadro 3. Clasificación de los plaguicidas según su vida media de efectividad.
8
Cuadro 4. Clasificación de insecticidas/acaricidas según modo de acción. 8 Cuadro 5. Principales cultivos sembrados en el Módulo III, DR052. 28
Cuadro 6. Operacionalidad de variables. 28
Cuadro 7. Número de productores a entrevistar por sección. 33 Cuadro 8. Grupos toxicológicos y familia química de insecticidas aplicados
den maíz.
42
Cuadro 9. Tabla de frecuencias de rendimientos de maíz en grano con aplicación de plaguicidas.
48
Cuadro 10. Suma total del Cociente de Impacto Ambiental (CIA) estimado para el Módulo III “Guadalupe Victoria”.
61
Cuadro 11. Suma total del Impacto Ambiental en Campo (IAC) por tipo de plaguicida estimado para el Módulo III “Guadalupe Victoria”.
61
Cuadro 12. Datos y cálculo de IAC para insecticidas en alfalfa para el Módulo III “Guadalupe Victoria”.
64
Cuadro 13. Datos y cálculo de IAC para herbicidas en alfalfa para el Módulo III “Guadalupe Victoria”.
65 Cuadro 14. Datos y cálculo de IAC para insecticidas en nogal para el
Módulo III “Guadalupe Victoria”.
65
Cuadro 15. Datos y cálculo de IAC para herbicidas en nogal para el Módulo III “Guadalupe Victoria”.
66
Cuadro 16. Datos y cálculo de IAC para fungicidas en nogal para el Módulo III “Guadalupe Victoria”.
66
Cuadro 17. Suma total del Impacto Ambiental en Campo (IAC) por tipo de cultivo estimado para el Módulo III “Guadalupe Victoria”.
67
Cuadro 18. Suma total del Impacto Ambiental en Campo (IAC) para cada sección en maíz estimado para el Módulo III “Guadalupe
V
Cuadro 19. Suma total del Impacto Ambiental en Campo (IAC) para cada sección en alfalfa estimado para el Módulo III “Guadalupe Victoria”.
69
Cuadro 20. Suma total del Impacto Ambiental en Campo (IAC) para cada sección en nogal estimado para el Módulo III “Guadalupe Victoria”.
70
Cuadro 21. Principales cambios en la fauna asociados al uso de plaguicidas observados por los productores entrevistados.
75
Cuadro 22. Principales cambios en la vegetación asociados al uso de plaguicidas observados por los productores entrevistados.
76
Cuadro 23. Principales molestias percibidas por los productores entrevistados y número de productores que sintieron cada molestia.
VI
RESUMEN
Los plaguicidas químicos sintéticos se han convertido en la forma dominante del combate de las plagas agrícolas. Su adecuado manejo contribuye a elevar la producción de alimentos. Sin embargo, dada su naturaleza, al ser aplicados constantemente generan residuos contaminan suelos, cuerpos de agua, aire y seres vivos llegando a afectar cadenas tróficas y como consecuencia a la salud humana. En el presente trabajo se estimó el impacto socio-ambiental ocasionado por el uso de plaguicidas en zonas agrícolas de riego en el municipio de Durango. Para ello se utilizó el Cociente de Impacto Ambiental (CIA) por medio de la metodología propuesta por Kovach et al., (1992). Se identificaron los plaguicidas utilizados en el área de estudio y se evaluó el impacto que ejercen sobre el ambiente y los riesgos a la salud humana, para esto se aplicaron 140 encuestas a productores de maíz, alfalfa y nogal del Módulo III, perteneciente al Distrito de Riego 052. Otros aspectos que se tomaron en cuenta fueron las medidas culturales y de percepción como; costos en control de plagas, modos de aplicación, número de personas que participan en la aplicación, disposición de envases vacíos, productos caducados, mezclas sobrantes, lavado de máquinas de aplicación, medidas de seguridad, percepción de problemas de salud asociados al uso de estos productos, percepción de cambios en el medio ambiente, entre otros aspectos culturales relacionados al uso de plaguicidas. Algunos de los resultados de las encuestas indican que la mayoría de los productores obtiene un rendimiento de maíz nulo o casi nulo cuando no se aplican plaguicidas y entre 6- 10 ton cuando si hay aplicación de estos productos. Los rendimientos de alfalfa y nogal aparentemente no tienen diferencias con o sin aplicación de plaguicidas. De acuerdo a los resultados obtenidos el impacto socio-ambiental del uso de agroquímicos en el cultivo de maíz y nogal son altos, mientras que en alfalfa son intermedios.
VII
ABSTRACT
The synthetic chemical pesticides have become the dominant method of agricultural pest control. Their proper management contributes to higher food production. However, given their nature, when applied consistently over an area they generate waste that can contaminate soil, bodies of water, the air, and natural life forms, thus affecting the food chain and consequently, human health. In this study the socio-environmental impact caused by the use of pesticides in agricultural, irrigated areas near the city of Durango was estimated. Pesticides use along with the impact they have on the environment and risks to human health in the study area, were also assessed. A stratified, randomly-based sample design and face-to-face interviews were used to evaluate the perceptions of producers of corn, alfalfa, and walnut towards environmental impact and risks. The specific area of study was carried on the Module III of the Irrigation District 052. The study estimated an Environmental Impact Quotient (EIQ) for each pesticide product and an Environmental Impact Quotient Field Use of different pest management, using the methodology developed by Kovach et al., (1992). Other aspects considered in the study were the cultural and perceptual measures, such as the disposal of empty containers, treatment of out-of-date products and residuals, security measures for using washing machines, perceived health problems associated with the use of these products, perception of changes in the environment, among other cultural aspects related to pesticide use. Survey results indicate that the majority of corn producers had minimal or almost zero production when they apply pesticides as opposed to the 6 to10 ton per hectare when they do apply them. Alfalfa and walnut production apparently had no difference with or without pesticide application.
1
INTRODUCCIÓN
La contaminación ambiental por plaguicidas constituye un problema actual de gran importancia a nivel mundial, debido a que, al ser aplicados constantemente en zonas agrícolas generan residuos que pueden contaminar biota, suelos, cuerpos de agua y aire, llegando a afectar cadenas tróficas y como consecuencia en la salud humana. Esta contaminación puede ocurrir por bioacumulación, transporte, precipitación pluvial, evaporación, escurrimientos, infiltraciones, y lixiviaciones. Por ello, el empleo incontrolado de plaguicidas puede suponer grave riesgo y efectos negativos sobre la salud y medio ambiente. Por lo tanto, se hace necesario caracterizar el destino final y la toxicidad no prevista de estos residuos plaguicidas para así poder evaluar con certeza el riesgo asociado a su uso y con esto poder establecer medidas preventivas para evitar o reducir el ingreso de agroquímicos a los ambientes naturales.
En México son relativamente escasos los estudios sobre los productos plaguicidas que se aplican, el riesgo e impacto ambiental, medidas culturales de aplicación, disposición final de los envases, productos caducados, residuos de plaguicidas en matices ambientales, entre otros, consecuentemente, el Institutito Nacional de Ecología indica que sería importante realizar investigaciones a nivel de laboratorio y campo con las condiciones ambientales y sociales que prevalecen en México, a fin de entender los parámetros ambientales e identificar de forma precisa el transporte y comportamiento de los plaguicidas en el ambiente a lo largo de su ciclo de vida. Esto proporcionaría la mínima información requerida para prevenir el desarrollo de resistencia de las plagas, la intoxicación de insectos, animales y plantas benéficos para el hombre y evitar la bioacumulación a lo largo de las cadenas tróficas, asimismo prevenir y controlar la contaminación de suelo, aire y agua (INE, 2012).
En el municipio de Durango se carece de información acerca de los plaguicidas aplicados en campo y del impacto en el ambiente y riesgos a la salud humana asociados al uso de estos productos. Por esto en el presente trabajo se aplicaron
2
encuestas a 140 productores en zonas agrícolas del módulo III perteneciente al distrito de riego 052, con el objetivo de conocer los productos plaguicidas (insecticidas, herbicidas y fungicidas) aplicados así como las dosis y frecuencias aplicadas en campo para los cultivos de maíz, alfalfa y nogal, con el objetivo de estimar los riesgos que ejercen los plaguicidas en trabajadores agrícolas, consumidores y biota, además calcular el impacto que causan los plaguicidas sobre el ambiente. Para esto se determinó en Cociente de Impacto Ambiental (CIA) para cada producto plaguicida y se calculó el Impacto Ambiental en Campo (IAC) por medio de la metodología propuesta por Kovach et al., en 1992. Conjuntamente por medio de la encuestas se generó información acerca de los métodos y medidas culturales empleadas para el control de plagas, tiempo de aplicación de los productos, disposición de envases, productos caducados y mezclas sobrantes, conocer donde lavan los recipientes y equipos de aplicación, medidas de seguridad, costos en control de plagas, percepción de cambios en el medio ambiente y la salud asociados al uso de plaguicidas.
Alguna de la información generada por las encuestas puede ser base para otro tipo de estudios donde se pueda estudiar con más profundidad algún posible caso de resistencia de plagas, relacionar los problemas de salud al uso de plaguicidas, riesgos de las medidas culturales que se ejercen en la región, contaminación por residuos de plaguicidas en cuerpos de agua, suelo, biota en las zonas donde se estimaron los impactos (IAC) con mayor presión ambiental, investigar la afectación en la cadena trófica, especialmente con organismos benéficos, entre otros. De la misma forma se podría generar algún plan de manejo para el control de plagas en la región con el fin de implementar métodos (como el manejo integrado de plagas), que contribuyan a la disminución de los impactos al ambiente causado por los plaguicidas y a su vez mantener la producción de los alimentos inocuos.
3
I. ANTECEDENTES
1.1 Clasificación de la agricultura
De acuerdo con sus formas de producción, se pueden evidenciar tres tipos de agricultura: tradicional, convencional y sustentable. La agricultura tradicional es un sistema de producción basado en conocimientos y prácticas ancestrales que tuvieron desarrollo a través de generaciones mediante percepciones intuitivas y conocimientos sobre el funcionamiento de la naturaleza. La agricultura convencional es un sistema de producción extremadamente artificial basado en el alto consumo de insumos (energía fósil, agroquímicos, entre otros) sin considerar los ciclos naturales, también llamada agricultura química debido a que utiliza sustancias químicas sintéticas de manera parcial o total (Schuldt, 2001). La agricultura sustentable, por su parte, se define como la agricultura que se concentra en la conservación de los recursos, en la utilización de escasos insumos y en la regeneración de los sistemas agrícolas. Se ajusta a las necesidades de la evolución del sistema ambiental (sin perjudicar a los sistemas biológicos, físicos y sociales). Utiliza técnicas de producción como manejo integrado de plagas y enfermedades, sistemas de retención de agua, composta, entre otros (Pretty, 1995 citado por Gutiérrez, 2008). A pesar de que la agricultura sustentable es la tendencia mundial (o la más recomendable) en muchas áreas del mundo la agricultura tradicional sigue aplicándose con mayor frecuencia.
1.2 Plaguicidas 1.2.1 Definición
Los plaguicidas son sustancias o mezcla de sustancias utilizadas para controlar plagas que atacan los cultivos agrícolas o insectos que son vectores de enfermedades. Los plaguicidas químicos sintéticos son resultado de un proceso industrial de síntesis química, y se han convertido en la forma dominante del combate a las plagas.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) define a los plaguicidas como cualquier sustancia o mezclas de sustancias, de carácter orgánico o inorgánico, que está
4
destinada a combatir insectos, ácaros, roedores y otras especies indeseables de plantas y animales que son perjudiciales para el hombre, incluyendo los vectores de organismos causantes de enfermedades humanas, y las especies que interfieren de cualquier otra forma en la producción, elaboración, almacenamiento, transporte o comercialización de alimentos, madera, entre otros, también aquellas otras sustancias destinadas a utilizarse como regulador del crecimiento de la planta, defoliante o desecante, asimismo aquellas que pueden administrarse a los animales para combatir insectos arácnidos u otras plagas en o sobre sus cuerpos (OMS, 2010).
El primer plaguicida sintetizado fue el DDT (Dicloro Difenil Tricloroetano), y sus propiedades insecticidas se descubrieron en 1939. Autorizada su comercialización en los Estados Unidos en 1945, se expande al resto del mundo, iniciándose también la búsqueda de múltiples compuestos análogos. Siendo la agricultura, la salud pública, el control estructural de plagas, la industria, el tratamiento de áreas verdes y de grandes reservas y depósitos de agua, las principales actividades donde se utilizan plaguicidas. A pesar de que el uso dado a los plaguicidas ha sido múltiple y variado, la agricultura es la actividad que más emplea este tipo de compuestos, consumiendo el 85% de la producción mundial (Ramírez y Lacasaña, 2001).
El uso del DDT y de varios plaguicidas ha ocasionado daños importantes en el medio ambiente y las personas, originando la necesidad de monitorear constantemente diversas matices ambientales, agua superficial, agua subterránea, suelo, sedimentos, aire, entre otros factores (Mejías y Jerez, 2006). Estos daños se asociaron principalmente con la agricultura convencional, que Schuldt (2006) la definió como un sistema de producción extremadamente artificial basado en el alto consumo de insumos sin considerar los ciclos naturales, y en el uso de sustancias químicas sintéticas de manera parcial o total. Su adecuada utilización contribuye a elevar la producción de alimentos y además, a bajo costo. Sin embargo, dada su naturaleza, al ser aplicados constantemente a suelos agrícolas generan residuos que pueden contaminar el ambiente, llegando a afectar cadenas tróficas y como consecuencia a
5
la salud humana. Esta contaminación puede ocurrir por medio de una serie de complejos procesos de transporte, volatilización, precipitación pluvial, escurrimientos, infiltraciones y lixiviaciones, los cuales están influidos por múltiples factores del tipo: climático, geomorfológico, edafológico, actividades antropogénicas (manejo), y por las propiedades fisicoquímicas de estos compuestos.
El empleo incontrolado de estos plaguicidas químicos sintéticos puede suponer un grave riesgo y efectos negativos. Uno de estos efectos es la presencia de residuos de plaguicidas y sus metabolitos en el ambiente y en los alimentos. La presencia de estos residuos depende en gran medida del grado de persistencia de los plaguicidas, que es muy diverso; mientras unos se degradan con rapidez, otros son muy persistentes y para su desaparición, precisan de amplios periodos de tiempo. En muchos casos, el suelo y las aguas subterráneas se convierten en reservas ambientales de estos residuos, desde los cuales se pueden desplazar, a través de una gran variedad de rutas, a la atmósfera, aguas y organismos vivos, donde sufren diferentes procesos de acumulación, degradación y disipación (Andreu, 2008).
El descubrimiento de la presencia y la acumulación de los plaguicidas organoclorados en el tejido adiposo de animales y humanos y su biomagnificación en la cadena alimenticia, originó que se les agrupara bajo el nombre de contaminantes orgánicos persistentes y que en la década de los setenta se estableciera su restricción y prohibición. Esta prohibición se ha aplicado fundamentalmente en los usos agrícolas y sanitarios de países del primer mundo y de manera paulatina en países en desarrollo (Waliszewski, 2008).
Convenios internacionales como el de Estocolmo, pretenden eliminar o restringir los contaminantes orgánicos persistentes (COP’s), entre los cuales se encuentran varios plaguicidas organoclorados denominados de interés prioritario, con el fin de prevenir que el inadecuado uso o alguna circunstancia no prevista desencadene algún desequilibrio medio ambiental. Reconocido así, el riesgo de los plaguicidas
6
especialmente de los persistentes, por los posibles efectos nocivos que pueden ocasionar en los seres vivos a los cuales no están destinados (Triviño, 1982).
1.2.2 Clasificación de plaguicidas
Los plaguicidas se clasifican en función de algunas de sus características principales, como la toxicidad aguda, la vida media, la estructura química y su uso. De acuerdo a su estructura química, los plaguicidas se clasifican en diversas familias, que incluyen desde los compuestos organoclorados y organofosforados hasta compuestos inorgánicos y compuestos de origen botánico. En el Cuadro 1 se contemplan algunas familias de plaguicidas relevantes debido al daño que causan a la salud y a su gran demanda de uso (Ramírez y Lacasaña, 2001).
Cuadro 1. Clasificación de los plaguicidas, según la familia química.
Familia Química Ejemplos
Organoclorados DDT, aldrín, endosulfán, endrín Organofosforados Bromophos, diclorvos, malatión Carbamatos Carbaryl, methomyl, propoxur Tiocarbamatos Ditiocarbamato, mancozeb,maneb
Piretroides Cypermetrin, fenvalerato, permetrín Derivados bipiridilos Clormequat, diquat, paraquat Derivados del ácido fenoxiacético Dicloroprop, piclram, silvex
Derivados cloronitrofenólicos DNOC, dinoterb, dinocap Derivados de triazinas Atrazine, ametryn, desmetryn,
simazine
Compuestos orgánicos del estano Cyhexatin, dowco, plictrán
Compuestos inorgánicos
Arsénico pentóxido, obpa, fosfito de magnesio, cloruro de mercurio, arsenato de plomo, bromuro de metilo, antimonio, mercurio, selenio,
talio y fósforo blanco
Compuestos de origen botánico Rotenona, nicotina, aceite de canola Fuente: Ramírez y Lacasaña (2001).
7
En 1978, la Organización Mundial de la Salud (OMS) estableció una clasificación de los plaguicidas basada en su peligrosidad o grado de toxicidad aguda (Cuadro 2), definida ésta como la capacidad del plaguicida de producir un daño agudo a la salud a través de una o múltiples exposiciones, en un período de tiempo relativamente corto (Ramírez y Lacasaña, 2001).
Cuadro 2. Clasificación de los plaguicidas según su toxicidad, expresada en DL50.
Clase Toxicidad Ejemplos
Clase IA Extremadamente peligrosos Paratión, dieldrín Clase IB Altamente peligrosos Eldrín, diclorvos
Clase II Moderadamente peligrosos DDT, clordano
Clase III Ligeramente peligrosos Malatión
Fuente: Organización Mundial de la Salud (OMS, 1978).
La toxicidad se mide a través del término dosis letal media (DL50) o concentración
letal media (CL50), es decir la dosis o concentración necesaria para matar al 50% de
individuos de una muestra. Ambos parámetros varían conforme a múltiples factores como la presentación del producto (sólido, gel, líquido, gas, polvo), la vía de entrada (oral, dérmica, respiratoria), la temperatura, la dieta, la edad, el sexo, entre otros. Al basarse en la observación de especies animales, es importante señalar que estos indicadores no proporcionan información sobre los efectos crónicos, ni sobre la citotoxicidad de algún compuesto (Ramírez y Lacasaña, 2001).
Por su vida media, los plaguicidas se clasifican en permanentes, persistentes, moderadamente persistentes y no persistentes (Cuadro 3). La persistencia se refiere a la capacidad de una sustancia o un compuesto, de permanecer en un sustrato del ambiente en particular, después de que ha cumplido el objetivo por el cual se aplicó. La vida media es el lapso de tiempo necesario para que se degrade la mitad del compuesto o mezcla aplicada.
8 Cuadro 3. Clasificación de los plaguicidas según su vida media de efectividad.
Persistencia Vida media Ejemplos
No persistente De días hasta 12
semanas Malatión, diazinón, carbarilo, diametrín Moderadamente
persistente De 1 a 18 meses Paratión, lannate
Persistente De varios meses a 20
años DDT, aldrín, dieldrín
Permanentes Indefinidamente Productos hechos a partir de mercurio, plomo, arsénico
Fuente: Ramírez y Lacasaña (2001).
• Modo de acción
A continuación en el Cuadro 4, se muestra la clasificación de insecticidas/acaricidas según su modo de acción (Yagüe, 2014).
Cuadro 4.Clasificación de insecticidas/acaricidas según modo de acción.
Grupo Punto de acción primario
Subgrupo químico o sustancia activa representativa Sustancias activas 1 A Inhibidores de la acetilcolinesterasa Carbamatos
Aldicarb, Bendiocarb, Carbaril, Carbofuran, Carbosulfan, Metiocarb,Metomil, Pirimicarb, Tiodicarb,Formetanato, Oxamilo
1 B Organofosforados
Diclorvos, Dimetoato, Etoprofos, Metilclorpirifós, Metilpirimifos, Acefato, Clorpirifós, Diazinon, Dimetoato,Fenitrotion, Fention, Malatión,Metamidofos,
Monocrotofos, Paration,Pirimifos, Profenofos, Temefos
2 A Antagonistas del receptor GABA (canal cloro)
Ciclodienos organoclorados
Clordano, Endosulfan, gamma-HCH (Lindano)
2 B Fipronil Fipronil
3 Moduladores del canal de sodio
Piretroides
Alletrin, Bifentrina, Ciflutrina, Lambda-Cialotrina, Cipermetrina, Deltametrina, Fenvalerato, Permetrina, Resmetrina Piretrinas Piretrinas (piretrum)
9 Grupo Punto de acción primario
Subgrupo químico o sustancia activa representativa Sustancias activas 4 A Agonistas/antagonistas del receptor de nicotínico acetilcolina Neonicotinoides Acetamiprid, Imidacloprid, Nitenpiram, Tiacloprid, Tiametoxam 4 B 5 Agonistas/antagonistas del receptor de nicotínico acetilcolina (no grupo 4)
Spinosines Espinosad
6 Activador del canal de Cloro Abamectinas,
Mibemectines Abamectina 7 A Miméticos de hormonas juveniles Análogos de hormona juvenil Hidropreno, Kinopreno, Metopreno 7 B Fenoxicarb Fenoxicarb 7 C Piriproxifen Pyiriproxifen 8 A Compuestos de modo de acción desconocido o no específico
Bromuro de metilo Bromuro de metilo
9 Compuestos de modo de acción desconocido o no específico. (bloqueadores selectivos de la alimentación) Pimetrocina Pimetrocina 10 A Compuestos de modo de acción desconocido o no específico. (inhibidores de crecimiento ácaros) Clofentezin,
Hexitiazox Clofentezin, Hexitiazox
10 B Etoxazol Etoxazol
11 A 1
Disruptores microbianos de las membranas digestivas (Bacillus thuringiensis – Bt -)
B.t. var israelensis B.t. var israelensis
11 A 2 Bacillus sphaericus Sin representantes
11 B 1 B.t. varaizawai B.t. var aizawai
11 B 2 B.t. var. Kurstaki B.t. var. Kurstaki
11 C B.t. var.
Tenebrionensis B.t. var. tenebrionensis
12 Inhibidores de la fosforilación oxidativa, disruptores de la formación de ATP Acaricidas orgánicos de estaño Fenbutaestan 14 Inhibidores de la estimulación magnésica de ATPasa Propargite
10 Grupo Punto de acción primario
Subgrupo químico o sustancia activa representativa Sustancias activas 15 Inhibidores de la síntesis de quitina Benzoilureas Diflubenzuron, Lufenuron, Teflubenzuron, Triflumuron 16 Inhibidores de la síntesis de
quitina tipo 1, Homopteros
17 Inhibidores de la síntesis de
quitina tipo 2, Dípteros Ciromazina Ciromazina 18 Disruptores / agonistas de
la ecdisona Diacilhidrazinas Metoxifenocida, Tebufenocida
19 Agonistas de la octopamina
20
Inhibidores del transporte de electrones
punto II
21
Inhibidores del transporte de electrones punto I Acaricidas METI, Rotenona Fenazaquin, Fenpiroximato, Piridaben, Tebufenpirad 22
Bloqueadores del canal de sodio dependientes del voltaje
Indoxacarb Indoxacarb
23 Inhibidores de la síntesis de lípidos
Derivados ácido
tetrónico Espirodiclofen, Espiromesifen 25 Neuroactivo (Modo de
acción desconocido) Bifenazate Bifenate(o) 26 Modo de acción
desconocido (Multisitio) Azadiractin Azadiractina
1.2.3 Transporte de plaguicidas en medio ambiente
Para comprender cómo se comporta un plaguicida en el ambiente se requiere información sobre las características medio ambientales, el mecanismo de transporte, la geografía del sitio y las características físico-químicas de la molécula del plaguicida estudiado. Ante la gran complejidad y cantidad de datos requeridos, es difícil predecir exactamente lo que le pasará a una partícula de plaguicida cuando ésta ha entrado en el ambiente. A pesar del complejo problema, se han realizado
11
estudios para determinar ciertas características físico-químicas cuantificables para los plaguicidas, como es la solubilidad, presión de vapor, constante de la Ley de Henry, el coeficiente de carbono orgánico (Koc) y el coeficiente de partición octanol-agua (Kow). Con esta información se puede predecir el lugar donde pudieran encontrarse diferentes niveles de los residuos plaguicidas (Instituto Nacional de Ecología, INE, 2012).
Las moléculas de plaguicida no permanecen intactas por tiempo indefinido en el medio ambiente, ya que con el tiempo sufren una degradación influenciada por microorganismos, actividad química, pH, clima, y contenido de materia orgánica del suelo, características topográficas y geológicas del sitio, tipo de suelo, entre otros factores (INE, 2012).
• Características medio ambientales:
La Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades (Agency for Toxic Substances and Disease Registry, ATSDR), define las características medio ambientales como los lugares en que puede estar presente el plaguicida, tales como; materiales o sustancias de desecho, agua subterránea o superficial, aire, suelo, subsuelo, sedimento y biota (ATSDR, 1995).
• Mecanismos de transporte ambiental de los plaguicidas:
Los mecanismos de transporte son la forma en que se mueven los plaguicidas en el medio ambiente, desde la fuente emisora del plaguicida hasta los puntos donde existe exposición para el ser humano o biota. El transporte ambiental involucra los movimientos de gases, líquidos y partículas sólidas dentro de un medio determinado y a través de las interfaces entre el aire, el agua, sedimento, suelo, plantas y animales (ATSDR, 1995).
Mecanismos que influyen en el destino y transporte de sustancias químicas:
• Aire: Fotólisis, reacciones con oxhidrilos, reacciones con ozono, otras reacciones.
12 • Suelo: Fotólisis, hidrólisis, biodegradación, oxidación/reducción.
• Agua: Hidrólisis, fotólisis, oxidación/reducción, biodegradación.
• Sedimento: Hidrólisis, degradación microbiana, oxidación/reducción.
• Biota: Bioacumulación, metabolismo.
Los mecanismos que influyen en el destino y transporte de los plaguicidas se describen a continuación (INE, 2012).
Difusión. Es el movimiento de moléculas debido a un gradiente de concentración. Este movimiento es al azar pero trae como consecuencia el flujo de materiales desde las zonas más concentradas a las menos concentradas. Para medir la difusión de un compuesto en el suelo hay que considerar la interacción conjunta de parámetros tales como la porosidad, los procesos de adsorción, la naturaleza del compuesto, entre otros.
Lixiviación. Es el parámetro más importante de la evaluación del movimiento de una sustancia en el suelo. Está ligada a la dinámica del agua, a la estructura del suelo y a factores propios del plaguicida. Los compuestos aplicados al suelo tienden a desplazarse con el agua y lixiviar a través del perfil, alcanzando las capas más profundas y el acuífero, que en consecuencia resulta contaminado.
Evaporación. La tasa de pérdida de un plaguicida por volatilización depende de su presión de vapor, de la temperatura, de su volatilidad intrínseca y de la velocidad de difusión hacia la superficie de evaporación.
1.2.4 Influencia de las características del sitio en el transporte de plaguicidas
Las características físicas y las condiciones ambientales del sitio de estudio contribuyen al transporte de los contaminantes. Por consiguiente, es necesaria la información acerca del medio como lo son la topografía, geología, tipos de suelo y ubicación, permeabilidad del suelo, cobertura del suelo, precipitación anual,
13
condiciones de temperatura, dirección y flujo de aire y agua, entre otros, para poder estimar hacia donde pudiera desplazarse el plaguicida aplicado (INE, 2012).
1.2.5 Factores físico-químicos que influyen en el destino de los contaminantes y en el transporte ambiental
Volatilización.
La volatilidad representa la tendencia del plaguicida a pasar a la fase gaseosa. Todas las sustancias orgánicas son volátiles en algún grado dependiendo de su presión de vapor, del estado físico en que se encuentren y de la temperatura ambiente. La volatilidad se mide a partir de la constante de Henry que depende de la presión de vapor en estado líquido y de la solubilidad en agua. Un plaguicida con presión de vapor mayor a 10.6 mm Hg puede fácilmente volatilizarse y tiende a alejarse del lugar donde se aplicó (Jenkins, 1999).
La constante de la Ley de Henry (H) describe la tendencia de un plaguicida a volatilizarse del agua o suelo húmedo. El valor se calcula usando la presión de vapor, solubilidad en agua y peso molecular de un plaguicida. Cuando el plaguicida tiene una alta solubilidad en agua con relación a su presión de vapor, el plaguicida se disolverá principalmente en agua. Un valor alto de la Ley de Henry, indica que un plaguicida tiene un potencial elevado para volatilizarse del suelo húmedo, un valor bajo predice un mayor potencial de lixiviación del plaguicida (Jenkins, 1999).
Persistencia.
Si la vida media y la persistencia de un plaguicida son mayores a la frecuencia con la que se aplican, los plaguicidas tienden a acumularse tanto en los suelos como en la biota y con el tiempo, la mayoría de los plaguicidas sufren una degradación como resultado de reacciones químicas y microbiológicas en suelo o agua (CICOPLAFEST, 1998).
La estabilidad química de los plaguicidas en el ambiente y por tanto su vida media, está relacionada con la eficiencia de los procesos de degradación natural como biodegradación, fotodegradación e hidrólisis química. Sin embargo, la degradación
14
parcial de plaguicidas puede conducir a la formación de metabolitos con gran impacto ambiental (Narváez, 2012).
La difícil detección y cuantificación de metabolitos de plaguicidas no ha permitido establecer el efecto ambiental de muchas de estas sustancias. Solo la descomposición total hasta CO2, H2O y minerales, asegura una reducción del 100 %
de los efectos tóxicos de un plaguicida en el ambiente (Narváez, 2012).
La descomposición de los plaguicidas en el ambiente depende de varios factores incluidos la temperatura, el pH del suelo, los microorganismos presentes en el suelo, clima, exposición del plaguicida a la luz, agua y oxígeno. De acuerdo al INE existen diferentes conceptos de tipos de vida media de un plaguicida:
• Vida media en suelo: Es el tiempo requerido para que un plaguicida se degrade en el suelo. La vida media está determinada por el tipo de organismos presentes en el suelo, el tipo de suelo (arena, arcilla, limo), pH y la temperatura, entre otros factores.
• Vida media por fotólisis: Es el tiempo requerido para que la mitad de un plaguicida aplicado expuesto a la luz del sol se degrade.
• Vida media por hidrólisis: Es el tiempo requerido para que la mitad de un plaguicida aplicado se degrade por la acción del agua.
Todos los plaguicidas organoclorados son considerados sustancias persistentes, ya que su tiempo promedio de degradación es de cinco años. Su estructura química corresponde a la de los hidrocarburos clorados, lo que les confiere una alta estabilidad física y química, haciéndolos insolubles en agua, estables a la luz solar, a la humedad, al aire y al calor, no volátiles y altamente solubles en disolventes orgánicos. (Ramírez y Lacasaña, 2001). Como consecuencia de esto, muchos países permiten el uso de organoclorados exclusivamente en campañas de salud pública para combatir insectos vectores de enfermedades de importancia epidemiológica, como por ejemplo, la malaria y el dengue. Otros países han prohibido o restringido su
15 uso. Se probó en un estudio que la persistencia en el ambiente de algunos de ellos como el DDT y sus metabolitos puede ser de más de 10 años, 5 años para el lindano, de 3 a 5 años para el aldrín, de 8 años para el dieldrín, 3.5 años para el heptacloro, superior a 4 años para el clordano y más de 2 años para el endosulfán (Tapia, 1986).
Solubilidad en Agua:
La solubilidad en agua de un plaguicida es una medida que determina la máxima concentración que se disuelve en un litro de agua, por lo general tiene valores entre 1 a 100000 mgL-1. Los plaguicidas muy solubles en agua se adsorben con baja afinidad a los suelos y por lo tanto, son fácilmente transportados del lugar de la aplicación por una fuerte lluvia, riego o escurrimiento, hasta los cuerpos de agua superficial y/o subterránea (INE, 2012).
Coeficiente de adsorción de carbono orgánico (KOC):
A este valor también se le conoce como coeficiente de adsorción suelo/agua o coeficiente de adsorción. Es una medida de la tendencia de un compuesto orgánico a ser adsorbido (retenido) por los suelos o sedimentos. Un KOC elevado indica que el
plaguicida orgánico se fija con firmeza en la materia orgánica del suelo, por lo que poca cantidad del compuesto se mueve a las aguas superficiales o a los acuíferos (INE, 2012).
Coeficiente de Partición Octanol/Agua (KOW):
El coeficiente de partición octanol-agua (KOW) es una medida de cómo una sustancia
química puede distribuirse entre dos solventes inmiscibles, agua (es un solvente polar) y octanol (es un solvente relativamente no polar, que representa a las grasas). El KOW proporciona un valor de la polaridad de un plaguicida, que es frecuentemente
utilizado en modelos para determinar cómo un plaguicida puede distribuirse en tejido de grasa animal. Los plaguicidas con una vida media y un KOW altos pueden
acumularse en tejido graso y bioacumularse a lo largo de la cadena alimenticia (INE, 2012).
16
1.3.6 Potencial de contaminación de agua subterránea
La Agencia de Protección Ambiental (EPA, 1986), de los Estados Unidos, realizó estudios de laboratorio durante 10 años, asociando ciertas propiedades de los plaguicidas con la lixiviación, y determinaron los siguientes valores de potencial de contaminación en el agua subterránea: solubilidad en agua> 30 ppm, constante de la Ley de Henry< 10-2 atm m-3 /mol, KOC< de 300 a 500, vida media por Hidrólisis> de 25
semanas, vida media por fotólisis> de una semana.
En la Figura 1 se muestra una representación gráfica de la contaminación de un ambiente acuático por el uso de plaguicidas, así como los posibles mecanismos de transporte y transformación de plaguicidas en el ambiente, donde la fuente principal de contaminación es el uso de plaguicidas por aspersión y por disolución directa en la tierra de cultivo (Mendoza, 2006).
Figura 1. Representación gráfica de la contaminación de un ambiente acuático por el uso de plaguicidas (Fuente: Mendoza, 2006).
Como se muestra en la Figura 1, después de la aplicación los plaguicidas pueden desplazarse de distintas maneras en el medio ambiente, una de las cuales es la degradación biológica o química en el suelo, o bien, descomposición del follaje por la luz solar, también la volatilización y la absorción por plantas (las que pueden ser consumidas por animales y/o humanos). Otra forma puede ser la adsorción a
17
partículas del suelo, la disolución en agua que escurre superficialmente o que se filtra en el suelo (lixiviación). Los plaguicidas que están más firmemente adheridos o adsorbidos a partículas del suelo, se mueven con el sedimento (Jerez, 1999).
De acuerdo a las propiedades físicas y químicas de los compuestos y a las características propias del ambiente, el mecanismo de transporte de los plaguicidas puede ser por precipitación pluvial, dispersión, escurrimientos, infiltraciones (Mendoza, 2006). De acuerdo a lo expuesto anteriormente se puede decir que las propiedades fisicoquímicas del plaguicida y del medio donde se desarrollan son las que determinan la cinética ambiental de plaguicida.
1.4 Distribución y fijación de los residuos plaguicidas
Los plaguicidas entran a los ecosistemas durante su proceso de fabricación y durante su aplicación como control de plagas. La mayoría de los plaguicidas persistentes presentes en el ambiente son el resultado de su uso en el pasado. Por sus características fisicoquímicas, también entran al aire cuando se evaporan del agua y suelo contaminado, lo que les permite migrar grandes distancias, para posteriormente ser depositados nuevamente sobre el suelo y el agua, este ciclo puede repetirse varias veces (Diez, 2007).
En ecosistemas naturales, próximos a zonas agrícolas, es probable que ciertos plaguicidas estén presentes a concentraciones bajas pero persistentes, causando efectos subletales (en la reproducción y el desarrollo) en un gran número de especies del ecosistema (Andreu, 2008). Esto se atribuye al proceso de biomagnificación, que consiste en la bioacumulación una sustancia tóxica. Ésta se presenta en bajas concentraciones en organismos al principio de la cadena trófica en mayor proporción a medida que se asciende en la cadena trófica. Esto significa que las presas tienen menor concentración de sustancias tóxicas que el depredador. Lo anterior puede ser a consecuencia de la persistencia de la sustancia, bioenergética
18
de una cadena trófica y/o baja (o no existente) tasa de degradación interna/excreción de la sustancia, incluso debido a no solubilidad en agua (Croteau, 2005).
Los alimentos de origen animal y vegetal, el aire, el agua, el suelo, la flora y la fauna son fuentes comunes de exposición a residuos plaguicidas. En los humanos la exposición aguda se presenta, básicamente, en el ámbito laboral, mientras que la de tipo crónico afecta comúnmente a la población general (Ramírez y Lacasaña, 2001).
En los vegetales, una vez que el plaguicida se encuentra en el interior de los organismos puede llegar a los tejidos parenquimáticos o puede alcanzar los sistemas vasculares. La mayoría de los plaguicidas aplicados al follaje, son transportados desde las hojas a los órganos de almacenamiento y a los puntos de crecimiento. Los plaguicidas aplicados al suelo son absorbidos por las raíces y transportados hacia las hojas ya desarrolladas. En los animales, una vez absorbidos, por vía digestiva o cutánea, los plaguicidas clorados se acumulan en el tejido adiposo (Jerez, 1999).
Se considera que el ingreso de plaguicidas organoclorados a los suelos ocurre por la superficie, y que son substancias lipofílicas retenidas por la fracción orgánica del suelo. En la Figura 2 se muestra el ciclo de distribución y fijación de plaguicidas de alta persistencia (De la Barra, 1987).
Figura 2. Ciclo de distribución y fijación de plaguicidas de alta persistencia. (Fuente: De la Barra, 1987).
19
En otros estudios (Triviño, 1982; Carrillo, 1986; González, 1987), se ha encontrado que los residuos de plaguicidas pueden ser detectados a varios kilómetros desde su sitio de aplicación y persistir, no solo donde han sido aplicados, sino también en otros componentes del ecosistema. Además se ha estimado que sólo el 0.1 % de la cantidad de plaguicidas aplicado llega a la plaga, mientras que el restante circula por el medio ambiente, contaminando el suelo, agua y la biota (Rodríguez, 2006).
1.5 Riesgo e impacto ambiental del uso de plaguicidas
El empleo incontrolado de los compuestos puede suponer un grave riesgo y efectos negativos. Uno de estos efectos es la presencia de residuos de plaguicidas, y sus metabolitos, en el medio ambiente y en los alimentos (Cebrián et. al., 1988).
El impacto completo o parcial de los plaguicidas sobre la población de una especie conduce a un desequilibrio de otras unidades del ecosistema que están en interacción (Mulla y Mian, 1981). En un ecosistema, los plaguicidas afectan particularmente a la base de la cadena trófica, los productores primarios (Andreu, 2008).
La evaluación de los riesgos de los plaguicidas en el ambiente precisa información sobre su toxicidad. Los efectos ecológicos que producen dependen de su actividad biológica y de su estabilidad, que cambian en las diferentes condiciones ambientales. En ecosistemas naturales, próximos a zonas agrícolas, es probable que ciertos plaguicidas estén presentes a concentraciones bajas pero persistentes, causando efectos subletales (por ejemplo; reproducción, desarrollo) en un gran número de especies del ecosistema. Sin embargo, hay que tener presente, que las complejas interacciones entre los plaguicidas y los componentes abióticos y bióticos del ecosistema pueden favorecer o disminuir su toxicidad sobre los organismos (Andreu, 2008).
20
Los riesgos ambientales de los compuestos químicos están directamente relacionados con sus propiedades físicas, químicas y toxicológicas, que su vez dependen de su estructura molecular, y características fisicoquímicas que fijan su comportamiento ambiental. Mediante el proceso científico denominado evaluación del riesgo se establece la probabilidad de que se produzcan efectos adversos sobre el hombre, los animales, las plantas o el medio ambiente como resultado de la exposición a uno o más agentes estresantes (EPA, 1984). La evaluación del riesgo es, por tanto, una potente herramienta para organizar y evaluar la información necesaria para la toma de decisiones. No genera respuestas, sino que facilita información para contestar preguntas y en muchos casos, permitir la toma de decisiones reguladoras.
La valoración de riesgo de una sustancia potencialmente nociva está en función de varios factores: la exposición a la sustancia, la toxicidad de la sustancia, los efectos resultantes de esta exposición y los organismos expuestos a la sustancia contaminante. De esta forma, la valoración del riesgo ambiental se puede definir como “la valoración cuantitativa de la probabilidad de que se verifique un cierto efecto ambiental como resultado de la exposición a una sustancia contaminante”. La evaluación de riesgos determina la naturaleza y magnitud del riesgo. En el manejo de los riesgos se diseña la respuesta de control, reducción o eliminación de riesgos utilizando la información producida por la evaluación y el análisis, en el contexto de los recursos técnicos, valores sociales, económicos y políticos (Peña et al., 2001). Por lo tanto, la evaluación de riesgos se basa en la integración de dos elementos: la caracterización de la exposición y la caracterización de los efectos que derivan de esa exposición. La caracterización de la exposición se entiende como el contacto o concurrencia entre los factores estresantes y el componente ambiental receptor o entidad ecológica (Andreu, 2008).
Las investigaciones realizadas para medir el impacto de plaguicidas sobre los ecosistemas han demostrado que estos productos influyen en la diversidad de especies, en la cadena alimenticia, flujo de energía, ciclos de nutrientes, genética de
21
los organismos y en general en la estabilidad del sistema (Granados y Pérez, 1995). Estas investigaciones, sin embargo, se han dirigido a determinar el grado de contaminación del agua, aire y tierra, sin reconocer plenamente la interacción de estos factores como un todo. Los estudios de impacto ambiental son análisis más completos, pues estiman las consecuencias que tienen las decisiones de manejo sobre uno o más de los indicadores ambientales (Ramírez y Jacobo, 2002). Estos estudios son un respaldo básico en los procesos de producción agrícola, sobre todo cuando se trata de incorporar procesos sustentables dentro de la producción agrícola (Guión y González, 2007).
El comportamiento de los plaguicidas en el ambiente es muy variado y complejo como se mostró en apartados anteriores y principalmente depende del tipo de compuesto, de su vida media, de su solubilidad en el agua, de las condiciones del medio en que se encuentra, la persistencia del producto en el ambiente y su toxicidad. Por estas razones, los estudios de impacto ambiental se realizan sobre la base del comportamiento del plaguicida en cuanto a: 1) toxicidad aguda para el ser humano y animales domésticos, 2) toxicidad general para organismos indicadores de contaminación ambiental, y 3) persistencia en el ambiente (Metcalf, 1994).
Una herramienta útil para medir el impacto ambiental por plaguicidas son los indicadores de riesgo, los cuales evalúan uno o varios parámetros que proveen información acerca de los efectos o impactos al ambiente; hacen uso de la información disponible sintetizándola para facilitar su comprensión (Guión y González, 2007). Kovach et al., (1992) desarrollaron un programa integral de manejo de plaguicidas, el cual involucra un método que genera un cociente de impacto ambiental como indicador que suma los riesgos que representa un plaguicida para trabajadores agrícolas, consumidores y biota no humana, lo cual facilita la identificación de altos riesgos, permite evaluar el empleo regional de plaguicidas y ayuda en la selección de aquellos que representan mejor alternativa. Cuyo procedimiento consiste en el cálculo de un cociente de impacto ambiental que se obtiene de una ecuación que conjuga tres componentes principales de los sistemas
22
de producción agrícolas: el trabajador, el consumidor y la biota no humana; cada uno influye con igual proporción en el valor final, la ecuación para obtenerlo es:
EIQ = {C [(DT*5) + (DT*P)] + [(C*((S+P)/2*SY) + (L)] + [(F*R) + (D*((S+P/2*3) + (Z*P*3) + B*P*3)]}/3 Ec. ………..1
Donde EIQ= Cociente de Impacto Ambiental (Environmental Impact Quotient), DT = toxicidad dérmica, del plaguicida, C = toxicidad crónica, SY = sistemicidad, L = lixiviación potencial, R = pérdida superficial potencial, D = toxicidad en aves, S = vida media en el suelo, Z = toxicidad en abejas, B = toxicidad en insectos benéficos y P = vida media en la superficie vegetal. Una vez establecidos los cocientes de impacto ambiental para cada uno de los plaguicidas, se determina el impacto ambiental en campo de la forma: Impacto ambiental = EIQ * i.a. * dosis * frecuencia, donde; EIQ = cociente de impacto ambiental obtenido de tablas (Kovach et al., 1992); i.a. = ingrediente activo del producto formulado; dosis = cantidad de producto comercial aplicado en campo y frecuencia = número de aplicaciones.
Esta metodología ha sido utilizada por; Barros (2001) en Talca, Chile, Ramírez y Jacobo (2002) en Chihuahua, México quienes definieron el impacto ambiental para el cultivo de manzana de los diversos programas de control químico por huerto y ciclo, utilizando el cociente de impacto ambiental (IAC) derivado del uso de plaguicidas en los diferentes estratos de tecnificación de huertos de manzano, comparándolos con el IAC del paquete tecnológico de manejo integrado de plagas diseñado por la investigación regional. Del mismo modo Bues et al. (2003) emplearon este indicador para evaluar el impacto ambiental por plaguicidas en tomate en cinco países mediterráneos. Leach y Mumford (2006) proponen un modelo para estimar el costo ambiental (externalidades) en base a los EIQ calculados para UK, USA y Alemania. Guigón y González (2007) estimaron el impacto que ejercen los plaguicidas sobre el medio ambiente y los riesgos contra la salud humana en la zona de Jiménez-Villa López, Chihuahua, México en el cultivo del chile.
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II. JUSTIFICACIÓN
El empleo de plaguicidas supone un grave riesgo y efectos negativos. Uno de estos efectos es la presencia de residuos de plaguicidas, y sus metabolitos, en el medio ambiente y en los alimentos.
En México son relativamente escasos los estudios sobre impacto y riesgo ambiental por el uso de plaguicidas. En el estado de Durango no se ha encontrado información formal de estudios sobre impacto y riesgo ambiental, asociados con el uso de plaguicidas.
Por lo tanto, es importante la generación de conocimientos sobre los riegos e impactos en el ambiente asociados al uso de plaguicidas en las zonas agrícolas del municipio de Durango, donde el área con mayor producción es el Módulo III, Guadalupe Victoria, perteneciente al Distrito de Riego 052, este beneficia aproximadamente 10,000 ha, comprende 21 localidades, 2776 Productores y es el módulo de mayor producción del DR052, según la Comisión Nacional del Agua. Con esto se podrá evaluar su posible introducción en los cultivos con repercusión en la cadena alimentaria, más aún donde su aplicación ha sido intensiva. Además de ser importante para crear propuestas de gestión para su adecuado manejo y disposición.
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III. OBJETIVOS
3.1 Objetivo general
Evaluar el riesgo e impacto socio-ambiental por el uso de plaguicidas en zonas agrícolas del módulo III perteneciente al distrito de riego 052 en el municipio de Durango.
3.2 Objetivos específicos
Identificar zonas agrícolas que puedan presentar la problemática de contaminación ambiental por el uso de plaguicidas, así como los tipos de plaguicidas utilizados.
Caracterizar los métodos y medidas culturales empleadas para el control de plagas
Estimar los riesgos que ejercen los plaguicidas en trabajadores agrícolas, consumidores y biota.
Calcular el impacto que causan los plaguicidas sobre el medio ambiente. Conocer si los productores perciben cambios en el medio ambiente y la salud
asociados al uso de plaguicidas.
IV. HIPÓTESIS
Dada la toxicidad, persistencia y el uso inadecuado de los plaguicidas, es factible que tanto la zona agrícola del DR052 donde se aplican y su entorno, presenten graves riesgos e impactos socio - ambientales negativos asociados al uso de estos productos.
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V. MATERIALES Y MÉTODOS
5.1 Identificación de zonas agrícolas susceptibles a presentar la problemática de contaminación ambiental por el uso de plaguicidas
El área de estudio del presente trabajo es el módulo III, Guadalupe Victoria, perteneciente al Distrito de Riego 052 (DR052), debido a que es el módulo de mayor importancia en el municipio ya que produce y beneficia unas 10,000 hectáreas (CONAGUA,2007).
5.2 Descripción de área de estudio
El Módulo Guadalupe Victoria (III) se localiza al sur-sureste y se extiende hasta el noroeste de la ciudad de Durango (Figura 3).
26
Tiene una longitud efectiva de canales de 139.221 Km lineales lo que lo convierte en el módulo de riego más grande. Como se puede ver en la Figura 4, el módulo comprende 21 localidades, 2776 Productores Módulo III, cuenta con una superficie física 10,148.8 ha y una superficie de riego 9,552.9 ha (CONAGUA, 2007).
Figura 4. Módulo III Guadalupe Victoria del DR052. Fuente: CONAGUA, 2007.
Actualmente utiliza agua proveniente de diversas fuentes:
• Agua dulce del embalse Guadalupe Victoria.
• Aguas subterráneas del acuífero del valle de Guadiana.
• Efluente tratado desde la ciudad de Durango.
• Aguas residuales urbanas sin tratar desviadas desde el arroyo Acequia Grande.
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5.2.1 Recopilación de información histórica acerca de los tipos de cultivos en el área de estudio
La información histórica de los principales cultivos en agricultura de riego del municipio de Durango y del DR052, se recopiló de bases de datos de la CONAGUA y de la Oficina Estatal de Información para el Desarrollo Rural Sustentable (OEIDRUS) Durango (Figura 5).
Figura 5. Historial de los principales cultivos sembrados los en el municipio de Durango para agricultura de riego. Fuente: OEIDRUS Durango.
En el Cuadro 5, se muestran los principales cultivos sembrados en el módulo III Guadalupe Victoria del DR052, así como la superficie sembrada para cada cultivo y el número de productores por cultivo (CONAGUA, 2012).
28 Cuadro 5. Principales cultivos sembrados en el Módulo III, DR052.
Cultivo Superficie (Ha) Productores
Maíz 6131.4 1533 Nogal 843.4 107 Alfalfa 726.6 211 Pradera 254.6 56 Sorgo 237 61 Avena 41.8 16 Frijol 38.2 13 Manzano 32 1 Hortaliza 22.3 8 5.3 Elaboración de encuesta
Se diseñó una encuesta a partir de la operacionalización de las variables de la hipótesis, con las variables dependientes; toxicidad, persistencia y el uso incontrolado de plaguicidas y las variables dependientes; los riesgos e impactos socio-ambientales (Cuadro 6).
Cuadro 6. Operacionalidad de variables.
Concepto Variable Definición Indicador Categorías o Escala
Toxicidad Grado toxicidad
Capacidad del plaguicida de producir un daño agudo a la salud a través de una o múltiples exposiciones, en un período de tiempo relativamente corto DL 50 oral o dermal (mgkg_1)
Clase I-a: Sumamente peligroso: <5 oral, <50 dermal
Clase I-b: Muy peligroso: 5 - 50 oral, 50 - 200 dermal Clase II: Moderadamente peligroso: 50 - 2000 oral, 200 - 2000 dermal Clase III: Ligeramente peligroso: >2000 oral, >2000 dermal Clase U: Improbable que presente peligro
