Jak pestycydy wpływają na środowisko? Czym są biopestycydy?
Środki ochrony roślin to pestycydy stosowane przez rolników w celu ochrony upraw przed organizmami szkodliwymi, agrofagami i chorobami. Sprzedaż w UE substancji czynnych wykorzystywanych w środkach ochrony roślin wynosi ponad 350 000 ton rocznie. Środki te mogą mieć niekorzystny wpływ na jakość wód i gleb, jak również na różnorodność biologiczną i ekosystemy, a ich pozostałości mogą występować w produktach spożywczych. [1]
Pestycydy są nieodłącznym elementem nowoczesnego rolnictwa. Chronią uprawy przed szkodnikami, chorobami i chwastami, ale jednocześnie mogą negatywnie wpływać na środowisko. Jak więc ocenić ich wpływ na organizmy wodne czy dżdżownice, które są niezbędne dla zdrowia gleby? Naukowcy opracowali nowy sposób – wskaźniki ryzyka środowiskowego. Dzięki nim można szybko oszacować, które pestycydy są najbardziej szkodliwe i jak można ograniczyć ich negatywne działanie.
Podział pestycydów
| Grupa środków | Zastosowanie / Cel działania | Podgrupy (przykłady) | Opis działania |
|---|---|---|---|
| I. Zoocydy | Zwalczanie szkodników zwierzęcych | – Insektycydy – środki owadobójcze – Rodentycydy – środki gryzoniobójcze – Moluskocydy – środki mięczakobójcze – Nematocydy – środki nicieniobójcze – Larwicydy – środki larwobójcze – Aficydy – środki mszycobójcze – Akarycydy – środki roztoczobójcze – Atraktanty i repelenty – środki przyciągające lub odstraszające | Działają na różne grupy zwierząt – szkodników; mogą zabijać, paraliżować lub odstraszać. |
| II. Herbicydy | Zwalczanie chwastów | – Totalne – niszczą wszystkie rośliny – Wybiórcze – działają tylko na określone gatunki – Regulatory wzrostu – np. defolianty, desykanty, defloranty | Stosowane do ograniczania lub eliminacji roślin niepożądanych (chwastów). |
| III. Fungicydy | Zwalczanie grzybów i pleśni | — | Działają grzybobójczo (zabijają grzyby) lub grzybostatycznie (hamują ich rozwój). |
| IV. Bakteriocydy | Zwalczanie bakterii | — | Niszczą bakterie lub hamują ich rozwój; stosowane m.in. w ochronie roślin i dezynfekcji. |
Jak trwałe są pestycydy?
Biorąc pod uwagę trwałość – pestycydy podzielono na [3]:
- nietrwałe – czyli te, które rozkładają się do 12 tygodni,
- umiarkowanie trwałe – rozkładają się w ciągu 1-18 miesięcy
- trwałe- rozkładane w ciągu 2-3 lat w 75-100%.
Jaką rolę odgrywają pestycydy w rolnictwie?
Pestycydy odgrywają kluczową rolę we współczesnym rolnictwie, ale ich negatywny wpływ na środowisko i bioróżnorodność, którą mamy obecnie chronić, pozostaje istotnym wyzwaniem. W obliczu rosnącej świadomości ekologicznej przyszłość pestycydów zależy od innowacyjnych rozwiązań, które minimalizują ich szkodliwość. Kluczowe kierunki to doskonalenie narzędzi monitorowania, opracowywanie bardziej precyzyjnych wskaźników ryzyka oraz wykorzystanie zaawansowanych modeli matematycznych uwzględniających lokalne warunki środowiskowe. Zrównoważone rolnictwo nie musi oznaczać rezygnacji z wydajności – wymaga natomiast odpowiedzialnego podejścia, w którym nowoczesne technologie stają się sprzymierzeńcem w ochronie zarówno plonów, jak i ekosystemów.
„Mimo niewątpliwych zalet tyh związków, stosowanie ich przez dłuższy czas wiąże się z dużymi kosztami, ponieważ prowadzi do kumulacji pestycydów we wszystkich elementach środowiska – glebie, powietrzu, wodach powierzchniowych i gruntowych, co stanowi poważne zagrożenie dla organizmów niebędących przedmiotem zwalczania, czyli pożytecznych mikroorganizmów glebowych, owadów, ptaków, ryb, ssaków, roślin, a także dla człowieka”.
[2, s. 5.]
W 2016 r. światowy bilans zużycia pestycydów wyniósł 4,1 mln t, z czego 51,3% wykorzystano w Azji, 33,3% łącznie w Ameryce Północnej, Środkowej i Południowej, 11,8% w Europie, 2,2% w Afryce i 1,4% w Oceanii [2]. Łączne zużycie pestycydów w rolnictwie w 2023 r. wyniosło 3,73 mln ton substancji czynnych (Mt), co oznacza spadek o 2 proc. w porównaniu z 2022 r., wzrost o 14% w ciągu dekady i podwojenie od 1990 r. – podaje raport FAO [4]. W porównaniu do 2016 roku odnotowano spadek zużycia pestycydów o prawie 9,8%.
W dyrektywie z 2009 r. w sprawie zrównoważonego stosowania pestycydów [7] ustanowiono ramy na rzecz osiągnięcia zrównoważonego stosowania środków ochrony roślin poprzez ograniczanie zagrożeń związanych z ich stosowaniem i wpływu ich stosowania na zdrowie ludzi i na środowisko oraz promowanie integrowanej ochrony roślin.
Jak działają wskaźniki ryzyka?
Wskaźniki ryzyka łączą w sobie trzy elementy:
- toksyczność pestycydów dla organizmów,
- ich zdolność do akumulacji w tkankach (np. u dżdżownic),
- przewidywane stężenie pestycydów w glebie i wodach powierzchniowych.
Dane te pochodzą z zaawansowanych modeli matematycznych, które pozwalają przewidzieć, jak pestycydy zachowują się w glebie i wodzie. Model PEARL 4.4.4 [Pesticide Emission Assessment at Regional and Local scales – Ocena Emisji Pestycydów w Skali Regionalnej i Lokalnej] [5] pokazał, że niektóre pestycydy, szczególnie herbicydy, szybko migrują do wód powierzchniowych, zanieczyszczając rzeki i jeziora. Inne, jak fungicydy, pozostają w glebie przez długi czas z powodu ich odporności na rozkład. [1]
Najbardziej ryzykowne pestycydy
Badania wskazują, że niektóre pestycydy są szczególnie groźne dla środowiska. Na przykład:
- Dla organizmów wodnych są to teflutryn, chloropiryfos i diazynon. Są one toksyczne zarówno w krótkim, jak i długim okresie i mogą powodować duże szkody w ekosystemach wodnych.
- Dla dżdżownic są to z kolei pirydaben, tebufenpyrad i karbendazym. Te substancje mogą poważnie zaburzać równowagę w glebie, niszcząc organizmy kluczowe dla jej żyzności.
Jak zmniejszyć zagrożenie?
Aby ograniczyć wpływ pestycydów na środowisko, naukowcy i producenci pestycydów proponują kilka rozwiązań [1]:
- Zmniejszenie dawek aplikacyjnych – stosowanie mniejszych ilości chemikaliów może znacznie ograniczyć ich migrację do wód powierzchniowych.
- Zmiana składu pestycydów – użycie np. organogliny, która wiąże pestycydy w glebie, ograniczając ich przenikanie do wód.
- Precyzyjne metody stosowania – aplikacja pestycydów w określonych warunkach (np. przy suchej pogodzie) może zmniejszyć ich rozprzestrzenianie.
Czym są biopestycydy?
Według Raportu z 12. seminarium Grupy Ekspertów ds. Biopestycydów („Expert Group on Biopesticides” / EGBP) środki ochrony roślin są niezbędne, aby zapobiegać atakom szkodników i chorób na uprawy oraz niszczeniu roślin uprawnych, a także aby sprostać wymaganiom konsumentów dotyczącym bezpiecznych i przystępnych cenowo produktów rolnych. Rolnicy poszukują bardziej przyjaznych dla środowiska alternatyw. Biopestycydy należy uznać za zrównoważone rozwiązanie i mogą one obejmować makroorganizmy, związki naturalne i mikroorganizmy. Pestycydy mikrobiologiczne są najczęściej stosowaną i badaną klasą biopestycydów. [8] Seminarium odbyło się 26 lutego 2024 r. przed dorocznym posiedzeniem EGBP, jako dwunaste w serii spotkań poświęconych biopestycydom. Celem seminarium było wymienienie doświadczeń i perspektyw między różnymi krajami oraz interesariuszami (naukowcy, przemysł, regulatorzy) w zakresie stosowania Problem Formulation (formułowania problemu) w procedurach oceny ryzyka biopestycydów. [8]
W najbliższych latach eksperci z różnych krajów (w tym z UE, USA, Kanady, Australii) będą pracować nad kilkoma dużymi zadaniami [8]:
Opracowanie nowych wytycznych
Powstać ma dokument, który krok po kroku pokaże, jak badać bezpieczeństwo biopestycydów. Wytyczne mają pomóc naukowcom i firmom w odpowiednim „zadaniu pytań”, czyli tzw. Sformułowanie problemu – to etap, w którym określa się, co konkretnie trzeba sprawdzić, a co nie ma sensu badać.
Anne Steenbergh przedstawiła koncepcyjny model oceny ryzyka oddziaływania mikroorganizmów na populacje stawonogów, obejmujący trzy główne etapy: narażenie, infekcję i skutki populacyjne. Zaproponowała podejście oparte na hipotezach, które pozwala lepiej dopasować ocenę potencjalnych ścieżek szkodliwości do specyfiki pestycydów mikrobiologicznych.
Podkreśliła potrzebę większej elastyczności w ocenie ryzyka środowiskowego, aby możliwe było uwzględnianie nowych scenariuszy i szybsze zatwierdzanie środków uznawanych za niskiego ryzyka. Wskazała też na znaczenie wyraźnych wytycznych, które mogłyby ułatwić międzynarodową harmonizację i stosowanie podejścia opartego na formułowaniu problemów w krajach OECD.
W odniesieniu do przyszłych wytycznych zasugerowała, by uwzględniały one cele ochrony środowiska, hipotezy ryzyka, plany analizy oraz opis możliwych ścieżek szkodliwości.
Boet Glandorf przedstawiła historyczne tło oraz sposób stosowania formułowania problemu w ocenie ryzyka organizmów zmodyfikowanych genetycznie (GMO). Wyjaśniła, że metoda ta pomaga określić cele ochrony i możliwe drogi powstawania szkody.
Jako przykład omówiła ocenę ryzyka kukurydzy Bt, zmodyfikowanej do wytwarzania toksyny Cry, w której analizowano potencjalny wpływ na motyle. Przypadek ten pokazał, że każdą fazę łańcucha prowadzącego do szkody można szczegółowo zbadać i zweryfikować, co zwiększa wiarygodność całej oceny ryzyka.
Podkreśliła, że różne ścieżki mogą prowadzić do tego samego rodzaju szkody, często poprzez wspólne mechanizmy działania. Zakończyła stwierdzeniem, że kluczowym elementem skutecznej oceny ryzyka jest identyfikacja wszystkich możliwych dróg zagrożenia, wybór tych najbardziej prawdopodobnych oraz stosowanie przejrzystego, logicznego podejścia opartego na formułowaniu problemu.
Stworzenie „ścieżek ryzyka” – czyli mapy możliwych zagrożeń
Naukowcy chcą opisać typowe sytuacje, w których biopestycyd mógłby zaszkodzić – ludziom, zwierzętom lub przyrodzie.
Takie mapy pomogą szybciej oceniać, gdzie naprawdę istnieje ryzyko, a gdzie nie. Np.:
- Czy nie zakłóci mikroorganizmów w glebie?
- Czy bakteria użyta w biopestycydzie może wytwarzać toksyny?
- Czy po oprysku nie zagraża owadom zapylającym, jak pszczoły?
Różne kraje mają dziś różne przepisy dotyczące biopestycydów. Eksperci chcą je bardziej ujednolicić, żeby wyniki badań z jednego kraju były uznawane też w innych (tzw. „wzajemne uznawanie danych”). To pozwoli szybciej wprowadzać nowe, ekologiczne środki ochrony roślin na rynek [8].
Aspekt prawny i zmiany w badaniach na zwierzętach
Naukowcy będą też badać, kiedy można zrezygnować z badań na zwierzętach – jeśli dane można uzyskać inaczej (np. z modeli komputerowych, analiz genetycznych albo danych z wcześniejszych badań). Z raportu wynika ponadto, że różne kraje mają dziś różne przepisy dotyczące biopestycydów.
Eksperci chcą je bardziej ujednolicić, żeby wyniki badań z jednego kraju były uznawane też w innych (tzw. „wzajemne uznawanie danych”).
To pozwoli szybciej wprowadzać nowe, ekologiczne środki ochrony roślin na rynek.
Rozszerzenie prac na inne rodzaje biopestycydów
Na początek badania skupią się na mikroorganizmach – bakteriach i grzybach. Potem zespół planuje zająć się też innymi typami biopestycydów, np.:
- ekstraktami roślinnymi,
- feromonami (które zakłócają rozmnażanie szkodników),
- peptydami (białkami o działaniu ochronnym).
Celem tych działań jest przyspieszenie rozwoju ekologicznej ochrony roślin – tak, by rolnictwo mogło używać mniej chemicznych pestycydów, chronić glebę, wodę i owady zapylające, a jednocześnie skutecznie walczyć ze szkodnikami i chorobami upraw.
W praktyce oznacza to, że w przyszłości rolnicy będą mieli więcej „zielonych” środków ochrony roślin, a proces ich zatwierdzania będzie prostszy i bardziej oparty na nauce, a nie tylko na biurokracji.
Literatura:
- [1] https://op.europa.eu/webpub/eca/special-reports/pesticides-5-2020/pl/, dostęp: 31.12.2024.
- [2] G. Kowalska, R. Kowalski, Pestycydy – zakres i ryzyko stosowania, korzyści i zagrożenia. Praca przeglądowa, ANNALES HORTICULTURAE, 2019, VOL. XXIX (2).
- [3] Nowak R., Włodarczyk-Makuła M., Mamzer E., Ryzyko środowiskowe i zdrowotne wynikające ze stosowania środków ochrony roślin. Zesz. Nauk. WSZOP Katowice 2015, Nr 1(11), 51–63. https://www.wszop.edu.pl/dzialalnosc-naukowa/wydawnictwo/zeszyty-naukowe-wszop-,2,2,9907,108,132 Podaję za: [2, s. 8.]
- [4] https://www.fao.org/statistics/highlights-archive/highlights-detail/pesticides-use-and-trade-1990-2023/
- [5] https://esdac.jrc.ec.europa.eu/projects/pearl;
- [6] https://esdac.jrc.ec.europa.eu/public_path/projects_data/focus/gw/par/FOCUS_PEARL_parameter3.0.pdf
- [7] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/128/WE z dnia 21 października 2009 r. ustanawiająca ramy wspólnotowego działania na rzecz zrównoważonego stosowania pestycydów.
- [8] Report of the 12th Expert Group on Biopesticides Seminar on Problem Formulation for the risk assessment of biopesticides, OECD 2024.
Fot. Obraz Franck Barske z Pixabay
