bg‑lime

Czym różnią się środki ochrony roślin od pestycydów?

Na arenie międzynarodowej przyjęło się używać pojęć pestycydypestycydypestycydyśrodki ochrony roślinśrodki ochrony roślinśrodki ochrony roślin jako definicje tożsame. Jednak nazwa pestycydy jest pojęciem szerszym. Środki ochrony roślin dotyczą tylko substancji wykorzystywanych w produkcji roślinnej.

Środki ochrony roślin to substancje o silnym działaniu toksycznym, które zostały świadomie wprowadzone do środowiska pod kontrolą człowieka. Amerykańska Agencja ds. Ochrony Środowiska (EPA) podaje definicję pestycydu jako substancji lub mieszaniny substancji, które wykazują zdolność odstraszania, hamowania rozwoju pasożytów lub ich niszczenia. Mogą to powodować czynniki chemiczne, fizyczne lub biologiczne, które byłyby odpowiedzialne za usunięcie niekorzystnych form z upraw  roślinnych czy zwierzęcych.

RaLweuNDQ7B6d1
W sadach jabłoni stosowane są pestycydy w celu ochrony roślin.
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Środki ochrony roślin stosuje się, aby:

  • zapobiegać chorobom roślin;

  • wpływać na życiowe procesy roślin przez np. regulowanie ich wzrostu;

  • niszczyć pasożyty i usuwać chwasty;

  • hamować lub zapobiegać niechcianemu wzrostowi roślin;

  • chronić rośliny przed wszystkimi szkodliwymi organizmami i zapobiegać takim niekorzystnym działaniom.

Stosowanie pestycydów w gospodarce jest nieuniknione, aby zapewnić wyżywienie nieprzerwanie rosnącej ludzkiej populacji. Zmierza to do tego, aby wykorzystywane aktywne substancje miały selektywną toksyczność i niedużą trwałość, a nadal silne działanie szkodnikobójcze.

bg‑lime

Podział pestycydów w zależności od zastosowania

R1TfZlDeNoVMK1
Mapa myśli. Lista elementów: Nazwa kategorii: Podział pestycydów{color=#5a908d}Elementy należące do kategorii Podział pestycydów{color=#5a908d}Nazwa kategorii: Zoocydy - środki do zwalczania szkodników zwierzęcych{color=#009246}Elementy należące do kategorii Zoocydy - środki do zwalczania szkodników zwierzęcych{color=#009246}Nazwa kategorii: Insektycydy - środki owadobójczeNazwa kategorii: Akarycydy - do zwalczania roztoczyNazwa kategorii: Nematocydy - do zwalczania nicieniNazwa kategorii: Aficydy - do zwalczania mszycNazwa kategorii: Moluskocydy - do zwalczania ślimakówNazwa kategorii: Rodentycydy - do zwalczania gryzoniNazwa kategorii: Atraktanty - środki zwabiająceNazwa kategorii: Repelenty - środki odstraszająceKoniec elementów należących do kategorii Zoocydy - środki do zwalczania szkodników zwierzęcych{color=#009246}Nazwa kategorii: Herbicydy - środki do zwalczania chwastów{color=#5ac18e}Elementy należące do kategorii Herbicydy - środki do zwalczania chwastów{color=#5ac18e}Nazwa kategorii: Totalne - niszczące wszystkie roślinyNazwa kategorii: Wybiórcze - niszczące określone gatunki roślinNazwa kategorii: Repelenty - środki odstraszająceKoniec elementów należących do kategorii Herbicydy - środki do zwalczania chwastów{color=#5ac18e}Nazwa kategorii: Bakteriocydy - środki do zwalczania bakterii{color=#307060}Nazwa kategorii: Fungicydy - środki do zwalczania grzybów{color=#5c5c30}Koniec elementów należących do kategorii Podział pestycydów{color=#5a908d}
Mapa pojęć pt. „Podział pestycydów”
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R68tbKeNcONx51
1. Insektycydy (środki owadobójcze) Porównując insektycydy z innymi pestycydami, powodują one największe zagrożenie zatruciami. Odpowiedzialny jest za to ich szeroki zakres stosowania, a także duża aktywność toksykodynamiczna substancji, które należą do tej grupy. Do insektycydów można zaliczyć zarówno preparaty pochodzenia naturalnego (roślinne), jak i syntetyczne związki chemiczne organiczne i nieorganiczne. Znanymi od dawna insektycydami nieorganicznymi są sole arsenu i fluoru. Insektycydy roślinne to alkaloidy pirydynowe, jak na przykład nikotyny, anabazyna. Ze względu na toksyczność ważne są insektycydy fosforoorganiczne i karbaminowe związki polichlorowe oraz piretroidy syntetyczne. Ilustracja przedstawia stonkę ziemniaczaną na zielonym listku. Lindan (insektycydy polichlorowe) jest najskuteczniejszym środkiem przeciw stonce ziemniaczanej. 2. Insektycydy fosforoorganiczne. Są pochodnymi kwasu fosforowego, o wzorze ogólnym: Ilustracja przedstawia wzór ogólny kwasu: Do atomu fosforu przyłączone są: grupy R 1 C H 2 , R 2 C H 2 , -OX lub -SX oraz poprzez wiązanie podwójne atom tlenu. R 1 , R 2 - podstawniki alkilowe ( C 2 H 5 lub C H 3 ). X - grupy kwasowe, chlorowiec, CN, reszty fenylowe, łańcuchy alifatyczne, arylowe. Ze względu na różne położenia i liczbę atomów tlenu i siarki w cząsteczce wyróżnia się kilka głównych klas chemicznych insektycydów fosfoorganicznych, tj.: fosforany, fosfoniany, fofiniany, tionofosforany, tiolofosforany, ditiofosforany, amidofosforany, pirofosforany. Insektcydy fosforoorganiczne mogą występować w formie krystalicznej oraz oleistej cieczy o nieprzyjemnym, ostrym zapachu. Rozpuszczają się łatwo w olejach oraz rozpuszczalnikach organicznych. Nie rozpuszczają się za to w wodzie lub trudno się rozpuszczają. Mechanizm toksycznego działania insektycydów fosforoorganicznych został w pełni wyjaśniony w odniesieniu do bezpośrednich przyczyn upośledzenia czynności życiowych organizmu czy śmierci. Wszystkie insektycydy fosforoorganiczne są bezpośrednimi lub pośrednimi inhibitorami aktywności enzymów z grupy cholinoesteraz, w zależności od budowy cząsteczki. Enzymy te stanowią "punkt docelowy" insektycydów tego rodzaju w każdym żywym organizmie. Od zdolności insektycydu do przenikania do organizmu, powinowactwa i kinetyki przebiegu procesu wiązania z miejscem aktywnym enzymu czy trwałości powstającego kompleksu, enzym-inhibitor zależy od czasu wystąpienia i natężenia toksycznego działania. 3. Insektycydy karbaminowe. Karbaminiany są estrami kwasu karbaminowego o następującym wzorze: Ilustracja przedstawia wzór półstrukturalny. Do atomu węgla przyłączone są: poprzez wiązanie podwójne atom tlenu, wiązaniem pojedynczym grupa OX, atom azotu dodatkowo połączony z grupami R 1 i R 2 . R 1 i R 2 - rodniki alkilowe lub atom wodoru, X - podstawnik heterocykliczny lub hydroaromatyczny. Silne właściwości insektobójcze mają estry kwasu N-alkilokarbaminowego. Pochodne N-arylowe są stosowane jako herbicydy, a część z nich jako fungicydy, czyli wykazują zdolności przeciwgrzybicze. Insektycydy karbaminowe występują w postaci krystalicznych proszków, które dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych, ale trudno w wodzie. Produkowane są jako proszki do opylania lub sporządzania zawiesin oraz stężonych roztworów do przygotowania emulsji. Odznaczają się one skutecznym działaniem owodobójczym mimo małej trwałości. Wraz ze wzrostem temperatury zwiększa się aktywność szkodnikobójcza karbaminianów. Niestety dość dużym obciążeniem jest ich szkodliwość dla pszczół i ryb. Podobnie jak mechanizm działania insektycydów fosforoorganicznych, mechanizm działania toksycznego karbaminianów polega na hamowaniu aktywności cholinoesteraz. Istnieją jeszcze inne, niewyjaśnione kierunki ich biologicznego działania zaobserwowane przez naukowców podczas klinicznych objawy zatruć. 4. Insektycydy polichlorowe Ten typ insektycydów jest dużą grupą związków, szczególnie węglowodorów, które zawierają w swojej budowie różną ilość atomów chloru. Ma to wpływ na duże zróżnicowanie ich właściwości biologicznych i fizykochemicznych, a przede wszystkim toksyczność. Insektycydy polichlorowe można podzielić na: - chloropochodne węglowodorów aromatycznych; - bischlorofenylowe - DDT, metoksychlor; - pochodne cyklodienowe - aldryna, dieldryna, heptachlor; - pochodne cykloparafinowe - heksachlorocykloheksan (HCH), lindan; - chlorowane terpeny - toksafen. Insektycydy polichlorowe wyróżnia zła rozpuszczalność w wodzie, za to dobra w rozpuszczalnikach organicznych oraz w tłuszczach. Są także odporne na różne czynniki zewnętrzne, m.in: temperaturę, wilgotność czy światło. Insektycydy polichlorowe występują w formie krystalicznej lub oleistej o charakterystycznym zapachu. Preparaty użytkowe produkowane są jako proszki do opylań lub roztworów w rozpuszczalnikach organicznych o różnych stężeniach, jako zawiesiny i emulsje. Ten typ insektycydów działa przede wszystkim bezpośrednio przez kontakt oraz po wniknięciu przez błony, układ oddechowy czy przewód pokarmowy owadów. Ilustracja przedstawia wzór półstrukturalny DDT: 1,1,1-trichloro-2,2-bis(4-chlorofenylo)-etanu. Do atomu węgla przyłączone są: dwa pierścienie benzenowe podstawione w pozycjach czwartych chlorem, atom wodoru i grupa - C C l 3 . DDT był używany jako środek przy zwalczaniu komarów, które przenoszą malarię. 5. Herbicydy (środki chwastobójcze) Do herbicydów należą zarówno substancje nieorganiczne, jak i organiczne. Wykorzystuje się je w rolnictwie do oczyszczania autostrad, torów, obiektów przemysłowych oraz do usuwania chwastów. Niektóre są zaliczane do tzw. regulatorów wzrostu, ponieważ pobudzają lub hamują wzrost roślin. Ich działanie może być wybiórcze, czyli będzie niszczyć tylko określone gatunki roślin. Herbicydy działają kontaktowo lub układowo. Oznacza to, że powodują zaburzenia czynności układów enzymatycznych i procesów fizjologicznych roślin. Ilustracja przedstawia żółte kwiaty na łące. Herbicydy nieorganiczne, jak na przykład: chlorany, borany, arseniany(III), tiocyjaniany, cyjanamid wapniowy, sole miedzi, były kiedyś powszechnie stosowane, lecz teraz mają małe i ograniczone zastosowanie użytkowe. Organiczne herbicydy obejmują kilka klas chemicznych, a najważniejsze z nich to pochodne kwasu chlorofenoksyoctowego - kwas 2,4-dichlorofenoksyoctowy (2,4-D) i 2,4,5-trichlorofenoksyoctowy (2,4,5-T) oraz ich sole i estry. Ilustracja przedstawia wzór 2,4-D: do atomu tlenu przyłączona jest grupa C H 2 C O O H oraz pierścień benzenowy podstawiony w pozycji drugiej i czwartej atomami chloru. Obok znajduje się wzór 2,4,5-T: do atomu tlenu przyłączona jest grupa C H 2 C O O H oraz pierścień benzenowy podstawiony w pozycji drugiej , czwartej i piątej atomami chloru. Preparaty handlowe są produkowane w formie rozpuszczalnych proszków i koncentratów do przygotowania zawiesin. Same związki są krystaliczne i rozpuszczają się dobrze w wodzie. Herbicydy tej grupy działają chwastobójczo prze pobudzenie układu hormonalnego roślin. Organizm ulega zniszczeniu poprzez niekontrolowany rozrost części roślin. Dinitrofenole - najbardziej znane związki tej grupy to 2-metylo-4,6-dinitrofenol (DNOC) i 2-(butan-2-ylo)-4,6-dinitrofenol (Dinoseb, DNBP) oraz sole z aminami alifatycznymi i zasadami. Ilustracja przedstawia wzór DNOC: podstawiony pierścień benzenowy, w pozycji pierwszej jest grupa OH, w drugiej metylowa, w czwartej i szóstej grupy nitrowe. Obok znajduje się wzór dinoseb (DNBP): pierścień benzenowy podstawiony: w pozycji pierwszej grupa hydroksylowa, w drugiej C H C H 3 C H 2 C H 3 , w czwartej i szóstej są grupy nitrowe. Oba wyżej wymienione związki występują w postaci żółtych kryształów, które dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych oraz zasadach, natomiast źle w wodzie. Stosowane są w rolnictwie jako preparaty płynne. Związki bispirydylowe - działanie tych herbicydów jest bardzo silnie fitotoksyczne, ponieważ powodują rozkład chlorofilu i zahamowanie procesów oddychania roślin. Najczęściej stosowanymi przedstawicielami tej grupy są parakwat i dikwat. Ilustracja przedstawia wzór dichlorku(dimetylosiarczanu)1,1'-dimetylo-4,4'-bipirydyny. W nawiasie kwadratowym dwa pierścienie pirydynowe połączone w pozycjach czwartych licząc od atomu azotu. Do atomów azotu dołączone są dodatkowo grupy metylowe. Atomy azotu mają ładunek plus jeden. Za nawiasem znajduje się wzór przeciwojnu dwa aniony chlorkowe lub dwa C H 3 O S O 3 Poniżej znajduje się wzór dibromku 1,1'-etyleno-2,2'-bipirydylowego. W nawiasie kwadratowym: dwa pierścienie pirydynowe połączone w pozycjach drugich licząc od atomu azotu. Dodatkowo występuje mostek CH2CH2 łączący atomy azotu. Atomy azotu mają ładunki plus jeden. Za nawiasem znajdują się dwa aniony bromkowe. Czyste związki to krystaliczne proszki, które dobrze rozpuszczają się wodzie, słabo w alkoholu, a źle w rozpuszczalnikach organicznych. Preparaty handlowe są cieczami o brunatnoczerwnonym zabarwieniu. Pochodne mocznika - stosowane jako jedne z najczęstszych herbicydów w praktyce rolniczej. Zazwyczaj są to fenylopochodne mocznika. Dodanie chloru do cząsteczki zwiększa trwałość tych związków i przedłuża czas działania. Typowe przykłady to monuron i diuron. Ilustracja przedstawia dwa wzory półstrukturalne. Pierwszy: występuje pierścien benzenowy podstawiony atomem chloru, wiązanie amidowe i atom azotu podstawiony dwiema grupami metylowymi. Drugi: występuje pierścien benzenowy podstawiony dwoma atomami chloru, wiązanie amidowe i atom azotu podstawiony dwiema grupami metylowymi. Związki te występują w postaci krystalicznej, ich rozpuszczalność w wodzie jest ograniczona, w związkach organicznych rozpuszczają się w różnym stopniu. Mają dlugi okres zalegania w glebie, szczególnie monuron. Herbicydy tej grupy są mało toksyczne dla pszczół, niestety diuron wykazuje znaczną toksyczność dla ryb. 6. Fungicydy (środki grzybobójcze) Jest to duża grupa związków chemicznych, do których należą zarówno proste substancje nieorganiczne - siarka pierwiastkowa, wielosiarczki wapnia i baru, sole miedzi, jak i złożone pochodne organiczne. Do tych ostatnich zalicza się: pochodne kwasu ditiokarbminowego, benzimidazolu, organiczne połączenia pochodne rtęci i cyny, chloropochodne węglowodorów - chlorofenole, heksachlorobenzen (HCH) oraz inne związki chemiczne. Działanie fungicydów jest grzybobójcze, ponieważ polega na nieumożliwieniu wzrostu i rozmnażania grzybów. Działanie fungicydów może być też grzybostatyczne, gdzie hamowane są procesy rozwojowe grzybów przy kontakcie bezpośrednim. Jest to działanie powierzchniowe lub układowe. Kiedy preparat zostanie usunięty, na przykład przez spłukanie wodą grzybnia, będzie się dalej rozwijać. Fungicydy są stosowane zapobiegawczo przed zakażaniem roślin grzybami. Jedną z głównych grup fungicydów stanowią ditiokarbaminiany. Mają one także właściwości owadobójcze. Ditiokarbaminiany tworzą 3 klasy: - sole dimetyloditiokarbaminowego - ferbam, ziram; - sole kwasu etylenobisditiokarbaminowego - zineb, mankozeb, nabam; - disiarczki - disiarczek tetrametylotiuramu - tiuram. Dobrze w wodzie rozpuszczają się ditiokarbaminiany litowców. Za to połączenia z metalami ciężkimi tworza zawiesny, które źle się rozpuszczają w wodzie. Ostatnia grupa, czyli disiarczki tiuramu, zawierą połączenia S-S i powstają w reakcji utleniania kwasu alkilo- i dialkiloditiokarbaminianowego. One także źle rozpuszczają się w wodzie. Preparaty handlowe są produkowane jako skoncentrowane proszki, z których przygotowuje się rostwory lub zawiesiny. Natomiast same ditiokarbaminiany występują w formie żółtych lub białych kryształów.
Źródło: GroMar sp.z.o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑lime

Przykłady substancji biologicznie czynnych, których stosowanie w Polsce zostało zakazane

Grupa pestycydów

Substancje czynne

Insektycydy chloroorganiczne

Aldryna
Chlordan
Chlorodekon
DDT
Dieldryna
HCH techniczny
Heptachlor
Lindan
Mireks
Heksachlorobenzen
Terpeny polichlorowane

Insektycydy fosforoorganiczne

Paration

Insektycydy piretroidy

Fenwalerat
Permetryna

Fungicydy

Kaptafol
Zineb

Herbicydy

2,4,5‑T
Monolinuron
Dinitroortokrezol (DNOK)

Fumiganty

Disiarczek węgla
1,2‑Dibbromoetan
1,2‑Dichloroetan
Tetrachlorek węgla

Rodentycydy

Flurooctowy kwas i jego pochodne

Indeks dolny Żródło: Seńczuk W., Toksykologia współczesna, Warszawa 2006, online: https://libra.ibuk.pl/book/41533, dostęp: 24.03.2021. Indeks dolny koniec

bg‑lime

Czy glifosat jest rakotwórczy?

Jednym z najpopularniejszych składników aktywnych herbicydówherbicydyherbicydów nieselektywnych na świecie jest glifosat. Został on wprowadzony na rynek przez firmę Monsanto w 1974 r. jako składnik herbicydu Roundup. Glifosat stosuje się aktualnie w ponad 90 preparatach handlowych, przeznaczonych do zwalczania praktycznie wszystkich chwastów. Stosowany jest również do niszczenia niepotrzebnej roślinności:

  • między płytami chodnikoowymi;

  • na torach kolejowych;

  • przed zasianiem trawy;

  • wokół żywopłotów, drzew i krzewów;

  • w zbiornikach wodnych, które nie stanowią ujęć wody pitnej.

Po opryskaniu rośliny preparatem zawierającym, jako substancje aktywną, glifosat, wchłanianie trwa około 3 godzin. Pierwsze objawy działania widoczne są zazwyczaj po czasie 7 do 14 dni od zastosowania preparatu. Chwasty zaczynają więdnąć i żółknąć. Roślina umiera po upływie od 3 do 4 tygodni.

R8vfcYN2BIzVE1
Glifosat został wprowadzony na rynek przez firmę Monsanto w 1974 r. jako składnik herbicydu Roundup.
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Z chemicznego punktu widzenia, glifosat jest N-(fosfonometylo)glicyną. Związek ten należy do grupy fosfonianów, będących pochodnymi kwasu fosfonowego. Związki te cechują się występowaniem trwałego wiązania węgiel‑fosfor (CP). W przypadku glifosatu, do atomu węgla została przyłączona reszta glicynowa.

RAcC91ef452pw1
Glifosat – N‑fosfonometyloglicyna
Źródło: dostępny w internecie: www.wikipedia.org, domena publiczna.

Mechanizm działania glifosatu na rośliny jest następujący: preparat jest pobierany przez zielone części roślin, takie jak liście i zielone pędy, następnie przemieszcza się w roślinie do części podziemnych, takich jak korzenie, bulwy, rozłogi, cebule i kłącza, powodując ich zamieranie. W ciągu pierwszej doby od podania herbicydu następuje zahamowanie rozwoju chwastów. Po przedostaniu się do rośliny, glifosat hamuje działanie enzymu – syntazy EPSPS (syntaza 5‑enolopirogroniano‑szikimowo‑3-fosforanowa). Enzym ten jest niezbędny do syntezy kwasu szikimowego, który jest odpowiedzialny za syntezę aminokwasów aromatycznych - fenyloalaniny, tyrozyny i tryptofanu. Aminokwasy te są bardzo ważne do wrostu roślin.

RrPxY5bqZMWQo1
Rolnik opryskujący swoje uprawy odpowiednim środkiem ochrony roślin
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (EPA) orzekła, że na podstawie wykonanych badań, dotyczących Roundupu, jest on pod względem toksykologicznym stosunkowo bezpiecznym pestycydem. Glifosat wykazywał bardzo niską toksyczność po podaniu doustnie i bezpośrednio na skórę. Badania na zwierzętach nie wykazały właściwości rakotwórczych, teratogennych i mutagennych. W czerwcu 1991 r. EPA sklasyfikowała glifosat w klasie E spośród pięciu klas kancerogenności pestycydów, czyli związków, które nie wykazują wpływu rakotwórczego wobec ludzi.

Słownik

środki ochrony roślin
środki ochrony roślin

inaczej fitofarmaceutyki lub pestycydy, to substancje przeznaczone do ochrony roślin uprawnych, przede wszystkim grzybów (fungicydy), owadów (insektycydy) i chwastów (herbicydy)

pestycydy
pestycydy

(łac. pestis „zaraza”; occido „zabijam”) substancje chemiczne, syntetyczne lub naturalne, stosowane głównie jako środki ochrony roślin uprawnych, ponadto do ochrony drewna, tworzyw sztucznych i innych materiałów oraz do zwalczania pasożytów zwierząt i ludzi

fitofarmacja
fitofarmacja

(gr. phytón „roślina”; pharmakeía „stosowanie leków”) wiedza o metodach badania, otrzymywania i stosowania środków ochrony roślin (pestycydów) oraz gałąź przemysłu i handlu zajmująca się produkcją i sprzedażą środków ochrony roślin (pestycydów)

herbicydy
herbicydy

(łac. herba „trawa”, „ziele”; caedo „zabijam”) środki chwastobójcze, substancje stosowane do selektywnego lub całkowitego hamowania rozwoju bądź niszczenia roślin występujących tam, gdzie są niepożądane

Bibliografia

Encyklopedia PWN

Glifosat. Jego wpływ na człowieka, Food Rentgen, online: http://foodrentgen.eu/pl/pestycydy-w-zywnosci/69-glifosat-i-jego-wplyw-na-czlowieka, dostęp: 24.03.2021.

Pieniążek D., Bukowska B., Duda W., Glifosat – Nietoksyczny Pestycyd?, „Medycyna Pracy” 2003, t. 54, nr 6, s. 579‑583, online: https://www.researchgate.net/profile/Bozena_Bukowska/publication/8646224_Glyphosate_-_A_non-toxic_pesticide/links/5723356708ae262228aa54c3.pdf, dostęp: 24.03.2021.