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PESTICIDI: UNA SALVEZZA O UNA CONDANNA?
A cura di Andrea VALLESE A.A. 2019/2020
Indice Abstract 1. Introduzione 2. Storia
3. Uso 4. Benefici
5. Rischi per l’uomo 6. Meccanismo d’azione 7. Rischi ambientali 8. Possibili alternative 9. Conclusioni
Bibliografia e sitografia
ABSTRACT
Si sono analizzati gli usi, nel corso della storia, di sostanze pesticide, gli usi attuali che se ne fanno e quali sono i vantaggi da essi derivati. Sono stati poi presi in esame i rischi in ambito ambientale e sulla salute umana, con esempi di meccanismi d’azione tossicologici. Si conclude esponendo i possibili metodi alternativi e auspicando che questi possano sempre più prendere il posto di quelli più nocivi.
1. Introduzione
Innanzitutto, è bene definire cosa sia un PESTICIDA.
Secondo la definizione dell’Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura (Food and Agriculture Organization of the United Nations), in sigla FAO, data nel Codice di condotta internazionale per la distribuzione e l'uso dei pesticidi (International Code of Conduct on the Distribution and Use of Pesticides; CoC), adottato a partire dal 1985, possiamo definire pesticida qualsiasi sostanza o miscela di sostanze destinate a prevenire, distruggere o controllare qualsiasi parassita, inclusi vettori di malattie umane o animali, specie indesiderate di piante o animali che causano danni o interferiscono in altro modo con la produzione, trasformazione, conservazione, trasporto o commercializzazione di alimenti, materie prime agricole, legno e prodotti in legno o alimenti per animali o sostanze che possono essere somministrate agli animali per il controllo di insetti, aracnidi o altri parassiti nei o sui loro corpi. Il termine include sostanze destinate all'uso come regolatori della crescita delle piante, defolianti, essiccanti o agenti per diradare i frutti o prevenire la caduta prematura dei frutti e sostanze applicate alle colture prima
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o dopo il raccolto per proteggere il prodotto dal deterioramento durante lo stoccaggio e il trasporto. [1]
Una definizione più sintetica è data dall’Agenzia per la protezione dell'ambiente (United States Environmental Protection Agency; EPA) che afferma che pesticida è quella sostanza o insieme di sostanze che hanno lo scopo di prevenire, distruggere, respingere o attenuare qualsiasi elemento in grado di produrre danno. Dunque, essi sono agenti fisici, chimici o biologici in grado di uccidere piante dannose o animali infestanti. [2]
L’unione europea, tuttavia, nella direttiva 2009/128/ce del parlamento europeo e del consiglio del 21 ottobre 2009, dove istituisce un quadro per l’azione comunitaria ai fini dell’utilizzo sostenibile dei pesticidi, suddivide i pesticidi in due categorie: prodotti fitosanitari e biocidi. [3]
I pesticidi possono inoltre essere suddivisi in classificazioni più specifiche in base al loro uso. Alcuni esempi sono: alghicidi, avicidi, battericidi, fungicidi, erbicidi, insetticidi, molluschicidi, nematocidi, pescicidi, rodenticidi, etc.
Un’ulteriore classificazione è data dalla suddivisione nelle differenti classi in base alla struttura chimica e riconosciamo fondamentalmente: composti inorganici, derivati del petrolio, composti naturali, idrocarburi alogenati, esteri fosforici, derivati ureici e carbammici e, infine, derivati cumarinici.
2. Storia
A differenza di quello che potremmo pensare, fin da prima del 2000 a.C., gli umani hanno utilizzato pesticidi per proteggere le loro coltivazioni. Il primo pesticida noto fu la spolveratura di zolfo elementare usata dagli antichi Sumeri circa 4500 anni fa nell'antica Mesopotamia. Il Ṛgveda, conosciuto anche come
“Inni della conoscenza”, è una delle quattro suddivisioni canoniche dei Veda (un'antichissima raccolta in sanscrito vedico di testi sacri) che ha circa 4000 anni e menziona l'uso di piante velenose per il controllo dei parassiti. Dal XV secolo, le sostanze chimiche tossiche come arsenico, mercurio e piombo venivano applicate alle colture per uccidere i parassiti. Nel XVII secolo, il solfato di nicotina fu estratto dalle foglie di tabacco per essere usato come insetticida. Il XIX secolo vide l'introduzione di altri due pesticidi naturali, il piretro, che deriva dai crisantemi, e il rotenone, che deriva dalle radici di verdure tropicali. [4] Nel 1873/74 in Germania fu prodotto per sintesi il DDT, di cui nel 1939 fu riconosciuta dal chimico svizzero Paul Hermann Müller l’azione insetticida. A partire da questo momento in poi si assiste a un’avanzata della sintesi e dell’uso di nuovi pesticidi. Sempre negli anni ’30 fu riconosciuta l’azione insetticida di un’altra classe di composti chimici, quella degli esteri dell'acido fosforico. Recentemente l'industria di sintesi, mettendo a disposizione i ditiocarbammati, ha reso possibile una difesa efficace contro agenti nocivi insensibili come le muffe. I derivati della cumarina hanno via via sostituito i composti arsenicali e del tallio per la loro azione contro i roditori.
La lotta alle erbe infestanti è stata meglio realizzata con ormoni vegetali del
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tipo dei derivati degli acidi clorofenossiacetico o clorofenossipropionico o dei composti triazinici. [5] Nonostante il massiccio e sempre più frequente uso di queste sostanze chimiche a partire dal ‘900, i primi lavori scientifici risalgono solo alla fine della prima metà del XX secolo [6] e vedremo ad oggi quali sono le conoscenze riguardo il loro uso e le relazioni con la nostra salute.
3. Uso
I pesticidi sono usati per controllare gli organismi considerati dannosi. Ad esempio, vengono utilizzati per uccidere le zanzare che possono trasmettere malattie potenzialmente mortali come il virus del Nilo occidentale, la febbre gialla e la malaria. Possono anche uccidere api, vespe o formiche che possono causare reazioni allergiche. Gli insetticidi possono proteggere gli animali da malattie che possono essere causate da parassiti come le pulci. I pesticidi possono prevenire malattie nell'uomo che potrebbero essere causate da cibo ammuffito o da prodotti malati. Gli erbicidi possono essere usati per uccidere le erbacce invasive che possono causare danni ambientali. Gli erbicidi sono comunemente applicati in stagni e laghi per controllare alghe e piante come erbe acquatiche che possono interferire con attività come il nuoto e la pesca e causare un aspetto o un odore sgradevole dell'acqua. Parassiti incontrollati come termiti e muffe possono danneggiare strutture come le case. I pesticidi sono usati nei negozi di alimentari e nelle strutture di conservazione degli alimenti per gestire roditori e insetti che infestano alimenti come il grano. [7]
Nel 2006 e 2007, nel mondo si sono usati circa 2,4 megatonnellate di pesticidi, con gli erbicidi che rappresentano la maggior parte dell'uso mondiale di pesticidi (40%), seguiti da insetticidi (17%) e fungicidi (10%). [8]
4. Benefici
Senza alcun dubbio i pesticidi hanno arrecato all'umanità enormi vantaggi. Nel campo dell'igiene umana, ad esempio, intere popolazioni hanno beneficiato dei pesticidi, e in particolare del DDT, che hanno consentito di eradicare da alcuni territori la malaria e di reprimere altre gravi malattie quali l'encefalite virale, la malattia del sonno, il tracoma, la febbre gialla, il tifo petecchiale, il tifo murino, la peste bubbonica, etc. La stessa Organizzazione Mondiale della Sanità ha promosso e realizzato vaste campagne in varie parti del globo per l'applicazione dei pesticidi. [5]
I pesticidi possono far risparmiare denaro agli agricoltori prevenendo la perdita di raccolti per insetti e altri parassiti. [9] Uno studio ha evidenziato come il mancato utilizzo di pesticidi ha ridotto i raccolti di circa il 10%. [10] Un altro studio, condotto nel 1999, ha scoperto che un divieto sui pesticidi negli Stati Uniti può comportare un aumento dei prezzi dei prodotti alimentari, la perdita di posti di lavoro e un aumento della fame nel mondo. [11] Dunque, la ragione più valida per la diffusione dell'uso dei pesticidi è data dall'impiego di questi nella lotta contro la fame. Da statistiche recentemente pubblicate risulta che
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annualmente vengono distrutti nel mondo oltre 1.400 milioni di tonnellate di alimenti, per corrispondenti 75 miliardi di dollari, dagli organismi dannosi alle piante e alle derrate, nonostante l'impiego di mezzi di difesa. Specialmente presso molti popoli in via di sviluppo le perdite di prodotti dell'agricoltura raggiungono percentuali elevatissime, tanto da rendere problematica la sopravvivenza di ogni tipo di coltura. Considerazioni analoghe valgono per la difesa del patrimonio zootecnico. Se si considera parallelamente lo sviluppo demografico, che nei paesi meno evoluti ha un andamento esponenziale, il recupero di tutte le possibili fonti alimentari risulta una necessità primaria.
Purtroppo, l'impiego sistematico, generalizzato e preventivo dei pesticidi, con i quali, da una parte si è raggiunto un aumento quantitativo e un, seppur criticabile, miglioramento del prodotto, dall'altra ha introdotto il pericolo della presenza di residui di pesticidi negli alimenti. [5] Ed è su quest’ultimo punto che si concentreranno i prossimi
paragrafi.
5. Rischi per l’uomo
Innanzitutto, sappiamo che l'esposizione ai pesticidi può avvenire per inalazione, ingestione, contatto cutaneo o attraverso la placenta. E tali esposizioni possono avvenire a livello della produzione, a livello del commercio, a livello della detenzione, a livello dell'applicazione e, infine, a livello dei residui nei prodotti alimentari. Attualmente esistono biomarcatori per alcuni pesticidi nel
siero del sangue, nello sperma, nel liquido follicolare ovarico, nel fluido amniotico, nel sangue del cordone ombelicale, nel latte materno, nel meconio e nell’urina. [12]
Quando si studiano i pesticidi è bene tenere presenti due importanti caratteristiche: molti sono "persistenti", ovvero rimangono intatti per un periodo di tempo prolungato, e sono prontamente accessibile al corpo umano.
Questa combinazione di persistenza e accessibilità è drammaticamente illustrata dal fatto che studi sul biomonitoraggio umano indicano come la maggior parte delle persone negli Stati Uniti hanno livelli rilevabili di dicloro- difenil-tricloroetano (DDT) nei loro corpi [13], nonostante il DDT sia stato bandito dall'uso negli Stati Uniti Stati nel 1972.
Le sostanze chimiche che alterano il sistema endocrino (EDC) sono una classe di sostanze chimiche che "interferiscono con la produzione, il rilascio, il trasporto, il metabolismo, l’azione o l’eliminazione di ormoni naturali nel corpo" che fanno parte del processo di regolazione dello sviluppo. [14] Possono
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influenzare la segnalazione di ormoni, come estrogeni, ormoni tiroidei e androgeni che sono una componente vitale del normale sviluppo embrionale.
Possono anche influenzare il sistema neuroendocrino, che ha un ruolo in emostasi e normali processi fisiologici. [14]
Una principale modalità di azione nel controllo dei parassiti si rivolge al sistema nervoso, in particolare per gli insetticidi. La ricerca sugli effetti dell'esposizione ai pesticidi nei bambini e nelle esposizioni prenatali indica un collegamento a problemi comportamentali sociali [15], ritardi nello sviluppo neurologico [16; 17; 18; 19] e capacità motorie compromesse. [20] Una singola esposizione a basse dosi, come nel caso del DDT, prima o subito dopo la nascita, può sensibilizzare un bambino agli effetti sulla salute di una successiva esposizione ad altri pesticidi. [12]
Recenti reviews della letteratura descrivono prove esistenti che un'ampia varietà di pesticidi può influenzare il sistema immunitario [21; 22]. Si sospetta che i pesticidi aumentino il rischio di allergia e febbre da fieno [22] e di essere una causa o un fattore scatenante per sensibilità chimica multipla [21].
Uno degli endpoint più comuni studiati per gli effetti sulla salute di qualsiasi sostanza chimica è il cancro (tabella 1).
Tabella 1 (da Cancer health effects of pesticides; K. L. Bassil et al.,2007)
L'identificazione di un meccanismo causale per il cancro è spesso problematica dovuta a esposizioni multiple e lunghi periodi di latenza. La ricerca finora coinvolge esposizioni di pesticidi con leucemia/linfoma, cancro al cervello, al rene [23], tumori al seno [24], alla prostata, al pancreas, al fegato [25], ai polmoni e alla pelle [26]. L'esposizione dei genitori ai pesticidi e/o l'uso residenziale di pesticidi sembrano essere fattori di rischio di cancro. In particolare, l'esposizione materna durante la gravidanza sembra essere il momento più critico per l'esposizione [23]. L'esposizione prima o durante la
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gravidanza aumenta il rischio di leucemia linfocitica acuta, tumore di Wilms e cancro al cervello [27; 26].
Le concentrazioni di pesticidi nell'aria interna erano correlate con i livelli nel sangue del cordone ombelicale. [28] Le esposizioni prenatali ai pesticidi sono state collegate con otite media, difficoltà respiratoria, asma, diminuzione della crescita fetale e durata della gestazione e alcuni difetti alla nascita. [22]
6. Meccanismo d’azione
Non è ovviamente possibile trattare tutti i meccanismi d'azione relativi ai molti pesticidi impiegati. Si prenderanno in esame solo alcuni fra i più comuni, rappresentativi di particolari gruppi, per dare un’idea di come i rischi appena visti possano verificarsi dal punto di vista molecolare.
Idrocarburi alogenati
Il meccanismo d’azione principale degli idrocarburi alogenati come i composti clororganici, utilizzati fondamentalmente come insetticidi, interessa un arco riflesso intatto che è rappresentato da un neurone periferico sensitivo afferente che proietta su interneuroni del midollo spinale con ramificazioni e interconnessioni ascendenti e discendenti nel SNC con i neuroni efferenti motori. Sostanze tipo-DDT influenzano la permeabilità di membrana degli ioni potassio, modificano il trasporto del sodio a livello di membrana prevenendo la chiusura rapida dei canali del sodio, inibiscono l’adenosina trifosfato neuronale, in particolare la Na+/K+ ATPasi che gioca un ruolo vitale nella ripolarizzazione del nervo e inibiscono la calmodulina a trasportare ioni calcio.
Dunque, il meccanismo d’azione sembra interessare per la maggior parte il SNC. [29]
Esteri fosforici
Il meccanismo d'azione degli esteri fosforici e l'effetto tossico si esplicano sostanzialmente attraverso le stesse alterazioni enzimatiche. Infatti, agiscono bloccando, sia negli insetti sia nei vertebrati, l'acetilcolinesterasi (AChE), enzima che, a livello delle giunzioni nervose o neuromuscolari di tipo
colinergico, scinde, inattivandolo, il trasmettitore chimico, l'acetilcolina (ACh), in acido acetico e colina. L'inibizione di questo enzima da parte degli esteri fosforici, quindi, permette l'accumulo di ACh, che ad alte concentrazioni agirebbe come un veleno per l'organismo. [5]
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Derivati carbammici
I carbammati, similmente agli esteri fosforici, posseggono la capacità di ostacolare la trasmissione nervosa colinergica, ma non come questi, cioè bloccando l'AChE, bensì fungendo da competitivi dell'enzima stesso a livello dei recettori post-sinaptici. Questo meccanismo ovviamente non conduce all'accumulo di acetilcolina (ACh) per mancata scissione di questa in colina e acido acetico, bensì all'assenza dell'effetto acetilcolinico sui recettori e quindi al blocco della trasmissione dell'impulso a livello delle giunzioni colinergiche.
Necessaria, per questo tipo di meccanismo d'azione insetticida e acaricida, è una struttura particolare della molecola dei carbammati, che deve essere simile all'ACh e ovviamente deve avere una stabilità tale che l'insetticida possa penetrare nell'insetto e giungere intatto al sito d'azione, cioè alla giunzione colinergica. [5]
7. Rischi per l’ambiente
L'impiego di pesticidi è stato indiscriminato e irrazionale per molto tempo, e troppo tardi ci si è resi conto dei riflessi sociali ed ecologici del problema.
Indubbiamente i pesticidi non sono la sola causa responsabile dei danni ecologici, ma ne sono certamente una delle cause più serie. Purtroppo, questo genere di pericoli è stato lungamente ignorato, fino a quando i timori segnalati sono diventati drammatiche realtà: scomparsa di alcune specie di animali, diminuzione o scomparsa di pesci nei fiumi e addirittura nei mari in prossimità delle coste, diminuzione della selvaggina, e in particolare degli uccelli, contaminazione delle acque, dei terreni, perfino delle regioni polari, alterazione profonda dell'equilibrio biologico.
Dalle più recenti rilevazioni risulta che perfino le zone polari sono contaminate da pesticidi clororganici, trasportati dal vento. Distribuiti nei terreni e nelle acque, essi entrano nella catena alimentare e si trasmettono dai vegetali,
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attraverso gli erbivori, fino ai carnivori. Le catene alimentari sono varie e assai complicate. Sono necessarie, dunque, delle misure severe e urgenti per ottenere un uso razionale e discriminato dei pesticidi, allo scopo di evitare che questi, uniti agli altri numerosi inquinanti, possano portare alla degradazione biologica dell'ambiente. [5]
8. Possibili alternative
Sono disponibili alternative ai pesticidi che includono differenti metodi di coltivazione, uso di un controllo biologico dei parassiti (come feromoni e pesticidi microbici), ingegneria genetica e metodi per interferire con l'allevamento di insetti. [30]
L'applicazione di rifiuti di cantiere compostati, inoltre, è stata utilizzata come mezzo per controllare i parassiti. [31] Tra le pratiche di coltivazione ci sono la policoltura (coltivazione di più tipi di piante), la
rotazione delle colture, la piantagione di colture in aree in cui i parassiti che le danneggiano non vivono, i tempi di semina in base a quando i parassiti sono meno problematici e l'uso di colture da trappola che attirano i parassiti lontano dal vero raccolto. [30] Le colture trappola hanno controllato con successo i parassiti in alcuni sistemi agricoli commerciali riducendo allo stesso tempo l'uso di pesticidi. [32] Il rilascio di altri organismi che combattono il parassita è un altro esempio di alternativa all'uso di pesticidi. Questi organismi possono includere predatori naturali o parassiti dei parassiti. [30] Possono anche essere usati pesticidi biologici a base di funghi entomopatogeni, batteri e virus che causano malattie nelle specie nocive. [30] L'interferenza con la riproduzione degli insetti può essere realizzata sterilizzando maschi delle specie bersaglio e rilasciandoli, in modo che si accoppino con femmine ma non producano prole.
[30] Questa tecnica è stata utilizzata per la prima volta sulla Cochliomyia hominivorax nel 1958 e da allora è stata utilizzata con la Ceratitis capitata, la Glossina, [33] e la Lymantria dispar. [34]
9. Conclusioni
Si è visto come l’uso dei pesticidi sia di grande importanza sia dal punto di vista della prevenzione, soprattutto nei paesi in via di sviluppo, e sia dal punto di vista della diminuzione degli agenti infestanti in ambito agricolo e come questo si ripercuota in maniera positiva sull’economia. Tuttavia, si è visto quali siano le conseguenze negative sull’uomo e sull’ambiente derivate dalla contaminazione e dall’esposizone ai pesticidi. Proprio per quest’ultimo motivo l’auspicio è che si possano utilizzare in maniere sempre più massiccia delle alternative meno invasive e ugualmente efficaci (se ne sono citate alcune). Ed
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è su questo aspetto che gioca un ruolo fondamentale la ricerca e, soprattutto, la politica che dovrebbe impegnarsi a incentivare queste migliori soluzioni e sensibilizzare i cittadini su questo tema.
Bibliografia e sitografia
[1] International Code of Conduct on the Distribution and Use of Pesticides:
http://www.fao.org/3/y4544e/y4544e02.htm#bm2.2
[2] EPA - What is a pesticide: https://www.epa.gov/pesticides
[3] Direttiva 2009/128/ce del parlamento europeo e del consiglio del 21 ottobre 2009; articolo 3, comma 10: https://eur-lex.europa.eu/legal- content/IT/ALL/?uri=CELEX%3A02009L0128-20091125
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Pesticide#History
[5] http://www.treccani.it/enciclopedia/pesticidi_%28Enciclopedia-del- Novecento%29/
[6] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/?term=pesticide&timeline=expanded [7] https://en.wikipedia.org/wiki/Pesticide#Uses
[8] https://en.wikipedia.org/wiki/Pesticide#Amount_used [9] https://en.wikipedia.org/wiki/Pesticide#Benefits
[10] Effects of Organic Fertilization and Pesticide Application on Growth and Yield of Field-Grown Rice for 10 Years (Agronomy); K. Saitoh, et al.:
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jcs1927/70/4/70_4_530/_article/- char/en
[11] Economic Impact of Reduced Pesticide Use in the United States:
Measurement of Costs and Benefits; AFPC Policy Issues; R. Knutson (1999): https://www.afpc.tamu.edu/research/publications/148/99-2.pdf [12] A case for revisiting the safety of pesticides: A closer look at
neurodevelopment. Environmental Health Perspectives; T. Colborn (2006) [13] Centers for Disease Control and Prevention. (2005). Third national report on human exposure to environmental chemicals. Atlanta, GA. Department of Health and Human Services
[14] Proceedings of the summit on environmental challenges to reproductive health and fertility: Executive summary. Fertility and Sterility; T. Woodru et al. (2008)
[15] Exposure to hexachlorobenzene during pregnancy and children’s social behavior at 4 years of age. Environmental Health Perspectives; N. Ribas- Fito et al. (2007)
[16] Organophosphate pesticide exposure and neurodevelopment in young Mexican-American children. Environmental Health Perspectives; B.
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[18] Breastfeeding, exposure to organochlorine compounds, and neurodevelopment in infants. Pediatrics; N. Ribas-Fito et al. (2003)
[19] In utero p,p’-DDE exposure and infant neurodevelopment: A perinatal cohort in Mexico. Environmental Health Perspectives; L. Torres-Sanchez et al. (2007)
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[21] A review of a two-phase population study of multiple chemical sensitivities. Environmental Health Perspectives; S. M. Caress et al. (2003) [22] In utero pesticide exposure and childhood morbidity. Environmental
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[28] Within and between home variability in indoorair insecticide levels during pregnancy among an inner-city cohort from New York City. Environmental Health Perspectives; R. M. Whyatt et al. (2007)
[29] Elementi di Tossicologia, capitolo 107 “I Pesticidi” a cura di D. J.
Ecobichon
[30] Sustaining the earth: an integrated approach, capitolo 9 Biodiversity; G.
Tyler Miller (2004)
[31] Effect of yard waste compost on nematode densities and maize yield; R.
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[32] Concepts and applications of trap cropping in pest management; A. M.
Shelton et al. (2005)
[33] The Biological Control of Pests; (2007):
https://web.archive.org/web/20070921015356/http://users.rcn.com/jkimba ll.ma.ultranet/BiologyPages/B/Biocontrols.html
[34] https://history.nasa.gov/SP-401/ch17.htm
