Pesticidy aneb globální chemická hrozba

Pesticidy jsou přípravky určené k hubení rostlinných a živočišných škůdců, k ochraně rostlin, zvířat a člověka. V celosvětovém měřítku je registrováno okolo 800 sloučenin, účinných látek pesticidů. Uvádí se, že jejich celosvětová spotřeba je 2 500 000 tun ročně, z toho je až 85 % spotřebováno v zemědělství. Současné zemědělství by však bez těchto látek nemohlo existovat. Díky tomu, že hubí škodlivé organismy, zvyšují výnos z kulturních rostlin.

Obr. 1 Využití pesticidů

Od počátku civilizace se lidé neustále snažili zlepšovat své životní podmínky a začali proto hledat způsoby, jak ochránit své plodiny. Síra jako prostředek k potírání chorob kulturních rostlin a k odpuzování hmyzu byla známa už před rokem 1000 př. n. l. Toxické sloučeniny olova, rtuti a arsenu byly používány již kolem roku 1400. V 15. století byly izolovány sloučeniny nikotinu z tabákových listů a používány jako insekticidy.

Třicátá léta 20. století jsou skutečným počátkem moderní éry syntetických organických pesticidů. Mezi nejvíce v této době vyráběné a používané patřily organochlorové pesticidy a organofosfáty. Nejznámějším organochlorovým pesticidem je DDT (2,2-bis(4-chlorfenyl)-1,1,1-trichlorethan), jehož insekticidní vlastnosti byly objeveny v roce 1939 Dr. Paulem Müllerem. Tato látka ve své době představovala skutečný přelom v boji proti škůdcům a přenašečům nemocí, proto byl P. Müller v roce 1945 oceněn Nobelovou cenou za medicínu. Druhou velmi významnou skupinu tvořily organofosfáty, které byly připravovány před a v průběhu druhé světové války v nacistickém Německu v laboratořích koncernu IG Farben. Během vývoje těchto látek byla zjištěna jejich vysoká toxicita pro savce, a proto některé z nich byly převzaty vojáky jako nervové bojové plyny. Mezi tyto toxické látky patří např. tabun, sarin a soman. Pesticidní látka parathion byla v koncernu IG Farben vyráběna od 40. let 20. st. jako prostředek k hubení hmyzu. Poté však bylo zjištěno, že její abiotickou oxidací vzniká jedovatý paraoxon, a tak se přestala používat. Dnes je použití pesticidů obou skupin zakázané.

V 50. letech byly zavedeny do praxe selektivní herbicidy na bázi fenoxyoctových kyselin. Jednalo se o kyseliny 2,4,5-trichlorfenoxyoctovou (2,4,5-T) a kyselinu 2,4-dichlorfenoxyoctovou (2,4-D), které jako herbicidy selektivně působí na dvouděložné rostliny. V 70. létech minulého století byly tyto kyseliny Američany použity během Vietnamské války v herbicidním prostředku Agent Orange. Při výrobě herbicidu 2,4,5-T dochází k tvorbě velmi jedovatého tetrachlordibenzodioxinu. Po aplikaci herbicidu Agent Orange byla touto nebezpečnou látkou kontaminovaná rozsáhlá oblast jižního Vietnamu a zasažena byla spousta lidí. Zdravotní následky v podobě genetických poruch se objevují dodnes.

Určitým mezníkem v historii byla kniha Silent spring, vydaná v roce 1962, jejíž autorkou byla Američanka Rachel Carson. Její poselství bylo jednoznačné. Masové nasazení pesticidů, a DDT zvlášť, ohrožuje přírodu a člověka. DDT má schopnost kumulovat se v tukové tkáni a je to látka velmi stabilní. Alarmující nálezy DDT a některých dalších perzistentních organochlorových insekticidů v různých složkách ekosystému proto vedly v 60. letech k postupnému omezování až úplnému zákazu jejich používání. Všechny organochlorové pesticidy jsou dnes celosvětově zakázány Stockholmskou úmluvou, která byla přijata v roce 2004 (seznam zakázaných látek je průběžně rozšiřován). I přes tento zákaz je dnes DDT v Africe používán jako látka hubící komáry přenášející malárii.

Pesticidy aplikované v současnosti se označují jako tzv. „moderní“. Jedná se o sloučeniny, které jsou polárnější, lehce odbouratelné, nekumulují se v živých organismech a mohou působit selektivně proti jednomu organismu (jedná se například o specifické hormony). Můžeme sem zařadit například pyrethroidy a neonikotinoidy. Historie však ukazuje, že zavádění nových skupin pesticidů, u kterých se předpokládá, že nebudou mít negativní vlastnosti předchozí generace, se nakonec z nějakého důvodu ukáže jako problematické.

Rozdělení pesticidů

Pesticidy můžeme dělit do několika skupin, a to podle několika kritérií. Prvním a nejčastějším kritériem je cílový škodlivý činitel a podle tohoto kritéria dělíme pesticidy například na:

1. Herbicidy (proti plevelným rostlinám)
2. Fungicidy (proti plísním a houbovým chorobám)
3. Insekticidy (proti hmyzu)

Dalším častým kritériem je dělení pesticidů podle jejich chemické struktury například na:

1. Organochlorované pesticidy

Jedná se o látky kumulující se v tucích (lipofilní povahy). Vzhledem k jejich schopnosti kumulace jsou nejvíce ohroženi predátoři. Způsobují významný pokles reprodukční schopnosti rybožravých a vodních ptáků a šelem. V půdě jsou perzistentní (nesnadno odbouratelné), což vyplývá z povahy vazeb C-Cl, jejichž přítomnost znesnadňuje biologickou degradaci. Například DDT se v půdě rozloží na DDE a DDD za 2-15 let.

Dále sem patří pesticidy jako aldrin, chlordan, endrin, DDT, dieldrin, heptachlor, pentachlorfenol, mirex a toxafen. Dnes je jejich použití celosvětově zakázané.

Obr.2 DDT

2. Organofosfáty

Organofosfáty jsou neurotoxické organické látky odvozené od kyseliny fosforečné. Oproti organochlorovým pesticidům se liší svou vysokou akutní toxicitou pro savce (inhibitory acetylcholinesterázy) a nízkou perzistencí v půdě. Patří sem látky využívané jako nervové plyny (tabun, sarin a soman) a insekticidy (parathion, tetrachlorvinphos). Ve druhé polovině 90. let minulého století se začalo od jejich aplikace upouštět kvůli jejich vysoké toxicitě.

Obr.3 Tabun

3. Karbamáty

Jedná se o neurotoxické estery kyseliny karbamové, které jsou vysoce účinné proti širokému spektru hmyzích druhů. Společným rysem celé skupiny je podobně jako u organofosfátů schopnost inhibice acetylcholinesterázy. Mezi nejtoxičtější zástupce patří karbofuran, který se používal k ochraně před hmyzími škůdci na bramborách, kukuřici a sójových bobech. Méně toxický karbaryl je hojně využíván jako širokospektrální insekticid. Dnes je v některých státech zakázán.

Obr.4 Karbaryl

4. Pyrethroidy

Pyrethriny jsou přírodní látky obsažené např. v kopretině starčkolisté, projevující se silnými insekticidními účinky. Všechny tyto látky obsahují ve svých strukturách cyklopropanový kruh. Přesto, že je kopretina starčkolistá dodnes pěstována na plantážích v Keni, nestačí tyto rostliny jako zdroj pyrethrinů. Přírodní pyrethriny se také na slunci rychle inaktivují, proto bylo nutné najít způsob jak je stabilizovat a byly vyrobeny syntetické pyretriny tzv. pyretroidy. Jedná se o nervové jedy ovlivňující jak centrální, tak i periferní nervovou soustavu. Syntetické pyrethroidy jsou relativně více fotostabilní, termostabilní a s mimořádně rychlým omračujícím účinkem na létající hmyz, projevujícím se během několika vteřin. Syntetickým pyrethroidem je například permethrin, který se používá jako insekticid a v nízkých koncentracích má repelentní účinky.

Obr.5 Pyrethtin

5. Neonikotikoidy

Jedná se o syntetické insekticidní látky působící stejným mechanismem jako přírodní alkaloid nikotin, který spolehlivě ničí hmyz, takže ho některé rostliny produkují na svou ochranu. Překvapivé může být, že se nikotin nevyskytuje jen v tabáku, ale i v rajčatech. Mezi neonikotikoidy patří imidacloprid, clothianidin, thiamethoxam a acetamiprid. Všechny tyto látky působí na centrální nervový systém hmyzu ireverzibilní blokací postsynaptických nikotinergních receptorů acetylcholinu. Kromě acetamipridu jsou toxické i pro včelu medonosnou a jsou v EU částečně zakázány.

Obr.6 Nikotin

Neonikotinoidy jsou novým DDT

V současné době je velmi diskutovaným tématem syndrom zhroucení včelstev (CCD). Jde o dosud plně nevysvětlený jev, kdy v krátkém čase dojde k vymření celé kolonie včel. Velké množství odborníků se domnívá, že tento hromadný úbytek včely medonosné v některých částech naší planety nemá na svědomí pouze jeden činitel, ale nejspíš jde o současné působení více faktorů. Mezi hlavní faktory se řadí paraziti, patogenní organismy, globální změny klimatu a pozornost se také obrátila k chemickým sloučeninám označovaným jako neonikotinoidy.

Osivo pro zemědělce se obvykle moří neonikotinoidy. Po zasazení pronikají tyto insekticidy do celé rostliny a obsahuje je dokonce pyl i nektar.

Výrobci provedli řadu pokusů ve snaze zjistit, zda jsou tyto látky škodlivé pro včelu medonosnou a čmeláky, ale zdálo se, že jsou opravdu bezpečné. Ovšem až do chvíle než francouzští a britští badatelé uveřejnili v r. 2012 v časopise Science výsledky své studie, ukazující, že uvedené insekticidy zhoršují orientaci včel a čmeláků, kteří pak nejsou schopni vrátit se zpět do svých kolonií. Nutno podotknout, že tyto studie byly prováděné v laboratořích a použité koncentrace neonikotikoidů nebyly pro včely a čmeláky smrtelné.

Výsledky obou studií obletěly celý svět a z vědeckých kruhů se dostaly až do politiky. Brusel začaly zaplavovat tábory zastánců a odpůrců používání těchto pesticidů. Odpůrci argumentovali, že přímý důkaz o škodlivosti neonikotinoidů pro hmyzí opylovače chybí a pokud bude omezení přijato, začnou zemědělci používat pesticidy, které mohou být pro včely a čmeláky ještě nebezpečnější. Evropská komise nakonec přijala na doporučení Evropského úřadu pro bezpečnost potravin (EFSA) nařízení částečně zakazující v EU od 1. prosince 2013 po dobu dvou let zmiňované insekticidy používat. Zákaz používání platí jen pro zemědělce, zahrádkáři tyto látky mohou i nadále používat.

Nejnovější studie dává za pravdu spíše názoru, že neonikotikoidy za určitých podmínek hmyzím opylovačům škodí. Studie publikovaná v časopise Journal of Economic Entomology je zdrcující. Vědci tentokrát měřili obsah neonikotinoidů v tzv. gutační kapce (gutace je vylučování přebytečné vody rostlin v podobě kapek). Koncentrace aktivních látek, které naměřili, se pohybovaly okolo 47 mg/litr u imidaclopridu. Včely, které s takovouto jedovatou kapkou přišly do styku, přestaly během několika málo minut létat a v krátké době uhynuly. V současnosti probíhají nové výzkumy zabývající se hlavně vlivem těchto pesticidů na různé ekosystémy.

Jde o nové DDT, třidu jedů licencovaných k širokému použití předtím, než byly řádně otestovány, které nyní likvidují přírodní systém. Napsal v deníku Guardian George Monbiot. Jinými slovy, realita je úplně jiná, než tvrdí výrobci, podle nichž je použití pesticidů "precizní" a "cílené".