Umweltauswirkungen von Pestiziden - Environmental impact of pesticides

Ein Landarbeiter, der Schutzausrüstung trägt, pumpt ein konzentriertes Pestizid in einen Tank mit Wasser, um ein gefährliches Pestizid zu versprühen.
Ableitung von Düngemitteln und Pestiziden in einen Bach
Pestizide werden mit einem Traktor auf ein kürzlich gepflügtes Feld gesprüht. Das Sprühen aus der Luft ist eine der Hauptursachen für die Verdriftung von Pestiziden, und die Anwendung auf lockerem Oberboden erhöht die Wahrscheinlichkeit des Abfließens in Gewässer.

Die Umweltauswirkungen von Pestiziden beschreiben das breite Spektrum der Folgen des Einsatzes von Pestiziden. Die unbeabsichtigten Folgen von Pestiziden sind einer der Haupttreiber für die negativen Auswirkungen der modernen industriellen Landwirtschaft auf die Umwelt . Pestizide, weil sie giftige Chemikalien gemeint töten Schädlingsarten , können Nicht-Ziel bewirken Spezies , wie Pflanzen , Tiere und Menschen. Über 98 % der versprühten Insektizide und 95 % der Herbizide erreichen einen anderen Bestimmungsort als ihre Zielart, weil sie versprüht oder über ganze landwirtschaftliche Felder verteilt werden. Auch andere Agrochemikalien wie Düngemittel können negative Auswirkungen auf die Umwelt haben.

Die negativen Auswirkungen von Pestiziden liegen nicht nur im Anwendungsbereich. Abfluss und Pestiziddrift können Pestizide in entfernte Gewässer oder andere Felder, Weideflächen, menschliche Siedlungen und unbebaute Gebiete tragen. Andere Probleme ergeben sich aus schlechten Produktions-, Transport-, Lager- und Entsorgungspraktiken. Im Laufe der Zeit erhöht die wiederholte Anwendung von Pestiziden die Schädlingsresistenz , während ihre Auswirkungen auf andere Arten das Wiederaufleben des Schädlings erleichtern können. Alternativen zum starken Einsatz von Pestiziden, wie integrierte Schädlingsbekämpfung , und nachhaltige Landwirtschaftstechniken wie Polykultur mildern diese Folgen ohne den Einsatz schädlicher giftiger Chemikalien.

Umweltmodellierungen zeigen, dass weltweit über 60 % der weltweiten landwirtschaftlichen Nutzfläche (~24,5 Millionen km²) „durch mehr als einen Wirkstoff durch Pestizide gefährdet“ sind und dass über 30 % einem „hohen Risiko“ ausgesetzt sind, davon ein Drittel Regionen mit hoher Biodiversität. Jedes Pestizid oder jede Pestizidklasse beinhaltet eine bestimmte Reihe von Umweltbelangen. Solche unerwünschten Wirkungen haben dazu geführt, dass viele Pestizide verboten wurden, während die Verwendung anderer durch Vorschriften eingeschränkt und/oder reduziert wurde. Die weltweite Verbreitung des Einsatzes von Pestiziden, einschließlich der Verwendung älterer/veralteter Pestizide, die in einigen Rechtsordnungen verboten wurden, hat insgesamt zugenommen.

Geschichte

Nach dem Ende des Ersten Weltkriegs verlagerten die Vereinigten Staaten ihre Industrien von der Kriegsproduktion von Chemikalien auf die Herstellung synthetischer landwirtschaftlich genutzter Pestizide, wobei Pyrethrum, Rotenon, Nikotin, Sabadilla und Quassin als Vorläufer für den weit verbreiteten Einsatz von Pestiziden verwendet wurden heute. Synthetische Pestizide erwiesen sich beim Abtöten von Insekten als billig und wirksam, wurden jedoch von NGOs kritisiert, die sich über ihre Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit Sorgen machten. In den Jahren unmittelbar nach dem Zweiten Weltkrieg stieg die Herstellung und Verwendung von Aldrin (jetzt in den meisten Ländern verboten), „ Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT) 1939, Dieldrin , β- Benzolhexachlorid (BHC), 2,4- Dichlorphenoxyessigsäure (2 ,4-D), Chlordan und Endrin ".

Während die Sorge um die Ökotoxikologie mit akuten Vergiftungsereignissen im späten 19. Jahrhundert begann; öffentliche Besorgnis über die unerwünschten Umweltauswirkungen von Chemikalien entstand in den frühen 1960er Jahren mit der Veröffentlichung von Rachel Carsons Buch Silent Spring . Kurz darauf wurde gezeigt, dass DDT, das ursprünglich zur Bekämpfung von Malaria verwendet wurde , und seine Metaboliten bei Greifvögeln Auswirkungen auf Populationsebene haben. Erste Studien in Industrieländern konzentrierten sich auf akute Sterblichkeitseffekte, die meist Vögel oder Fische betreffen.

Moderner Pestizideinsatz

Echte Daten zum Einsatz von Pestiziden bleiben jedoch verstreut und/oder nicht öffentlich verfügbar, insbesondere weltweit (3). Einige Wissenschaftler argumentieren, dass die gängige Praxis der Registrierung von Vorfällen nicht ausreicht, um die Gesamtheit der Auswirkungen zu verstehen.

Heute werden über 3,5 Milliarden Kilogramm synthetischer Pestizide für die Landwirtschaft der Welt in einer über 45 Milliarden Dollar schweren Industrie verwendet. Derzeitige führende Hersteller von Agrarchemikalien sind Syngenta (ChemChina), Bayer Crop Science, BASF , Dow AgroSciences , FMC , ADAMA, Nufarm , Corteva , Sumitomo Chemical, UPL und Huapont Life Sciences. Bayer CropScience und die Übernahme von Monsanto führten 2019 zu einem Rekordgewinn von über 10 Milliarden US-Dollar Umsatz, wobei der Herbizidanteil um 22% wuchs, dicht gefolgt von Syngenta.

Im Jahr 2016 verbrauchten die Vereinigten Staaten 322 Millionen Pfund [CONVERT] an in der EU verbotenen Pestiziden, 26 Millionen Pfund [CONVERT] an in Brasilien verbotenen Pestiziden und 40 Millionen Pfund an verbotenen Pestiziden in China, wobei die meisten verbotenen Pestizide konstant blieben oder Studien zufolge in den USA in den letzten 25 Jahren gestiegen.

Wissenschaftliche Forschung

Seit 1990 hat sich das Forschungsinteresse von der Dokumentation von Vorfällen und der Quantifizierung der Chemikalienexposition zu Studien verlagert, die Labor-, Mesokosmos- und Feldexperimente miteinander verknüpfen . Der Anteil wirkungsbezogener Publikationen ist gestiegen. Tierstudien konzentrieren sich hauptsächlich auf Fische, Insekten, Vögel, Amphibien und Spinnentiere.

Seit 1993 haben die Vereinigten Staaten und die Europäische Union die Risikobewertungen von Pestiziden aktualisiert und den Einsatz von akut toxischen Organophosphat- und Carbamat- Insektiziden eingestellt. Neuere Pestizide zielen auf Effizienz bei den Zielorganismen und minimale Nebenwirkungen bei Nichtzielorganismen ab. Die phylogenetische Nähe von Nützlingen und Schädlingen erschwert das Projekt.

Eine der großen Herausforderungen besteht darin, die Ergebnisse aus zellulären Studien über viele Ebenen zunehmender Komplexität mit Ökosystemen zu verknüpfen.

Das (aus der Kernphysik entlehnte) Konzept einer Halbwertszeit wurde für Pestizide in Pflanzen verwendet, und einige Autoren behaupten, dass Modelle zur Risiko- und Folgenabschätzung von Pestiziden auf Informationen zur Beschreibung der Dissipation aus Pflanzen beruhen und auf diese empfindlich reagieren. Die Halbwertszeit von Pestiziden wird in zwei NPIC-Factsheets erläutert . Bekannte Abbauwege sind: Photolyse , chemische Dissoziation , Sorption , Bioakkumulation und pflanzlicher oder tierischer Stoffwechsel . Ein 1994 veröffentlichtes USDA- Factsheet listet den Bodenadsorptionskoeffizienten und die Bodenhalbwertszeit für damals gebräuchliche Pestizide auf.

Spezifische Pestizidwirkungen

Umweltauswirkungen von Pestiziden
Pestizid/Klasse Auswirkungen)
Organochlor DDT / DDE Endokriner Disruptor
Schilddrüsenstörende Eigenschaften bei Nagetieren, Vögeln, Amphibien und Fischen
Akute Mortalität aufgrund der Hemmung der Acetylcholinesterase- Aktivität
DDT Ausdünnung der Eierschale bei Greifvögeln
Karzinogen
Endokriner Disruptor
DDT/ Diclofol , Dieldrin und Toxaphen Rückgang der Jugendpopulation und Erwachsenensterblichkeit bei wildlebenden Reptilien
DDT/Toxaphen/ Parathion Anfälligkeit für Pilzinfektionen
Triazin Regenwürmer infizierten sich mit monozystiden Gregarinen
Chlordan Interaktion mit dem Immunsystem von Wirbeltieren
Carbamate, das Phenoxyherbizid 2,4-D und Atrazin Interaktion mit dem Immunsystem von Wirbeltieren
Anticholinesterase Vogelvergiftung
Tierinfektionen, Krankheitsausbrüche und höhere Sterblichkeit.
Organophosphat Schilddrüsenstörende Eigenschaften bei Nagetieren, Vögeln, Amphibien und Fischen
Akute Mortalität aufgrund der Hemmung der Acetylcholin-Esterase-Aktivität
Immuntoxizität , hauptsächlich verursacht durch die Hemmung von Serinhydrolasen oder -esterasen
Oxidative Schäden
Modulation von Signalübertragungswegen
Beeinträchtigte Stoffwechselfunktionen wie Thermoregulation , Wasser- und/oder Nahrungsaufnahme und -verhalten, Entwicklungsstörungen, verminderte Fortpflanzung und Bruterfolg bei Wirbeltieren.
Carbamat Schilddrüsenstörende Eigenschaften bei Nagetieren, Vögeln, Amphibien und Fischen
Beeinträchtigte Stoffwechselfunktionen wie Thermoregulation , Wasser- und/oder Nahrungsaufnahme und -verhalten, Entwicklungsstörungen, verminderte Fortpflanzung und Bruterfolg bei Wirbeltieren.
Interaktion mit dem Immunsystem von Wirbeltieren
Akute Mortalität aufgrund der Hemmung der Acetylcholin-Esterase-Aktivität
Phenoxy Herbizid 2,4-D Interaktion mit dem Immunsystem von Wirbeltieren
Atrazin Interaktion mit dem Immunsystem von Wirbeltieren
Reduzierte Populationen des Nördlichen Leopardenfrosches (Rana pipiens), da Atrazin Phytoplankton abtötete , wodurch Licht in die Wassersäule und das Periphyton eindringen konnte , um vom Plankton freigesetzte Nährstoffe zu assimilieren . Das Wachstum des Periphytons versorgte die Grasfresser mit mehr Nahrung und erhöhte die Schneckenpopulation, die Zwischenwirte für Trematoden darstellen .
Pyrethroide Schilddrüsenstörende Eigenschaften bei Nagetieren, Vögeln, Amphibien und Fischen
Thiocarbamat Schilddrüsenstörende Eigenschaften bei Nagetieren, Vögeln, Amphibien und Fischen
Triazin Schilddrüsenstörende Eigenschaften bei Nagetieren, Vögeln, Amphibien und Fischen
Triazol Schilddrüsenstörende Eigenschaften bei Nagetieren, Vögeln, Amphibien und Fischen
Beeinträchtigte Stoffwechselfunktionen wie Thermoregulation , Wasser- und/oder Nahrungsaufnahme und -verhalten, Entwicklungsstörungen, verminderte Fortpflanzung und Bruterfolg bei Wirbeltieren.
Neonicotinoic/ Nicotinoid respiratorische, kardiovaskuläre, neurologische und immunologische Toxizität bei Ratten und Menschen
Unterbrechen die biogene Amin- Signalgebung und verursachen nachfolgende olfaktorische Dysfunktion sowie beeinflussen das Nahrungssucheverhalten, das Lernen und das Gedächtnis.
Imidacloprid , Imidacloprid/ Pyrethroid λ-Cyhalothrin Beeinträchtigung der Nahrungssuche, der Brutentwicklung und des Kolonieerfolgs in Bezug auf die Wachstumsrate und die Produktion neuer Königinnen.
Thiamethoxam Hohe Honig Bienen Arbeiter Sterblichkeit aufgrund von Homing Versagen (Risiken für die Koloniekollaps bleiben umstritten)
Flupyradifuron Letale und subletale nachteilige synergistische Wirkungen bei Bienen. Seine Toxizität hängt von Jahreszeit und Ernährungsstress ab und kann das Überleben der Bienen, den Nahrungsverbrauch, die Thermoregulation, den Flugerfolg reduzieren und die Fluggeschwindigkeit erhöhen. Es hat die gleiche Wirkungsweise wie Neonicotinoide.
Spinosyns Beeinflussen verschiedene physiologische und Verhaltensmerkmale von nützlichen Arthropoden , insbesondere Hymenopteren
Bt-Mais / Schrei Reduzierte Abundanz einiger Insektentaxa, überwiegend anfällige Lepidoptera- Herbivoren sowie deren Räuber und Parasitoide .
Herbizid Reduzierte Nahrungsverfügbarkeit und nachteilige Sekundäreffekte auf Bodenwirbellose und Schmetterlinge
Verminderter Artenreichtum und -diversität bei kleinen Säugetieren.
Benomyl Veränderte Blütenpracht auf Patch-Ebene und später eine Reduzierung der Gesamtzahl der Bienenbesuche um zwei Drittel und eine Verschiebung der Besucher von Großbienen zu Kleinbienen und Fliegen
Herbizid- und Pflanzzyklen Reduzierte Überlebens- und Reproduktionsraten bei samenfressenden oder fleischfressenden Vögeln

Persistente organische Schadstoffe

Persistente organische Schadstoffe (POPs) sind Verbindungen, die dem Abbau widerstehen und somit jahrelang in der Umwelt verbleiben. Einige Pestizide, einschließlich Aldrin , Chlordan , DDT , Dieldrin , Endrin , Heptachlor , Hexachlorbenzol , Mirex und Toxaphen , gelten als POPs. Einige POPs können sich verflüchtigen und große Entfernungen durch die Atmosphäre zurücklegen, um sich in abgelegenen Regionen abzulagern. Solche Chemikalien können die Fähigkeit zur Bioakkumulation und Biomagnifikation besitzen und können bis zum 70.000-fachen ihrer ursprünglichen Konzentrationen biomagnifizieren (dh konzentrierter werden). POPs können Nicht-Zielorganismen in der Umwelt beeinträchtigen und das Risiko für den Menschen durch Störungen des endokrinen , reproduktiven und respiratorischen Systems erhöhen .

Auswirkungen auf die Umwelt

Luft

Ausbringung eines Mückenpestizids aus der Luft über einer Stadt

Pestizide können zur Luftverschmutzung beitragen. Pestiziddrift tritt auf, wenn Pestizide, die in der Luft schweben, als Partikel vom Wind in andere Bereiche getragen werden und diese möglicherweise kontaminieren. Pestizide, die auf Nutzpflanzen angewendet werden, können sich verflüchtigen und können durch Winde in nahegelegene Gebiete geblasen werden, was möglicherweise eine Bedrohung für Wildtiere darstellt. Witterungsbedingungen zum Zeitpunkt der Anwendung sowie Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit verändern die Verbreitung des Pestizids in der Luft. Wenn die Windgeschwindigkeit zunimmt, nehmen auch die Spraydrift und die Exposition zu. Niedrige relative Luftfeuchtigkeit und hohe Temperatur führen zu einer stärkeren Verdunstung des Sprays. Die Menge an einatembaren Pestiziden in der Außenumgebung ist daher oft von der Jahreszeit abhängig. Außerdem können Tröpfchen von versprühten Pestiziden oder Partikel von Pestiziden, die als Stäube aufgebracht werden, mit dem Wind in andere Bereiche gelangen, oder Pestizide können an Partikeln haften , die im Wind wehen, wie beispielsweise Staubpartikel. Bodenspritzen erzeugt weniger Pestiziddrift als das Spritzen aus der Luft . Landwirte können eine Pufferzone um ihre Ernte herum anlegen, die aus leeren Flächen oder Nichtkulturpflanzen wie immergrünen Bäumen besteht, um als Windschutz zu dienen und die Pestizide zu absorbieren, um ein Abdriften in andere Gebiete zu verhindern. Solche Windschutze sind in den Niederlanden gesetzlich vorgeschrieben .

Pestizide, die auf Felder gesprüht und zum Begasen des Bodens verwendet werden, können Chemikalien freisetzen , die als flüchtige organische Verbindungen bezeichnet werden , die mit anderen Chemikalien reagieren und einen Schadstoff namens bodennahes Ozon bilden können . Der Einsatz von Pestiziden macht etwa 6 Prozent der gesamten bodennahen Ozonbelastung aus.

Wasser

Pestizidpfade

In den Vereinigten Staaten wurde in einer Studie des US Geological Survey festgestellt, dass Pestizide jeden Bach und über 90 % der Brunnen verschmutzen . Auch in Regen und Grundwasser wurden Rückstände von Pestiziden gefunden. Studien der britischen Regierung zeigten, dass die Pestizidkonzentrationen in einigen Fluss- und Grundwasserproben die für Trinkwasser zulässigen Konzentrationen überstiegen.

Die Auswirkungen von Pestiziden auf aquatische Systeme werden häufig unter Verwendung eines hydrologischen Transportmodells untersucht , um die Bewegung und das Schicksal von Chemikalien in Flüssen und Bächen zu untersuchen. Bereits in den 1970er Jahren wurde eine quantitative Analyse des Pestizidabflusses durchgeführt, um die Pestizidmengen vorherzusagen, die in Oberflächengewässer gelangen würden.

Es gibt vier Hauptwege , durch die Pestizide das Wasser erreichen: es außerhalb der vorgesehenen Fläche driften kann , wenn es versprüht wird, kann es versickern oder Auslaugung durch den Boden, kann es mit dem Wasser als Abfluss durchgeführt werden, oder es kann verschüttet , zum Beispiel aus Versehen oder durch Nachlässigkeit. Sie können auch durch erodierende Böden ins Wasser getragen werden . Zu den Faktoren, die die Fähigkeit eines Pestizids, Wasser zu verunreinigen, beeinflussen, gehören seine Wasserlöslichkeit , die Entfernung von einer Applikationsstelle zu einem Gewässer, das Wetter, die Bodenart , das Vorhandensein einer wachsenden Pflanze und die Methode, mit der die Chemikalie aufgetragen wird.

Wasserbezogene Vorschriften

In US-amerikanischen Vorschriften werden von der Environmental Protection Agency (EPA) Höchstgrenzen der zulässigen Konzentrationen für einzelne Pestizide im Trinkwasser für öffentliche Wassersysteme festgelegt . (Es gibt keine bundesstaatlichen Standards für private Brunnen.) Standards für die Umgebungswasserqualität für Pestizidkonzentrationen in Gewässern werden hauptsächlich von staatlichen Umweltbehörden unter Aufsicht der EPA entwickelt. Diese Standards können für einzelne Gewässer herausgegeben werden oder landesweit gelten.

Das Vereinigte Königreich legt Umweltqualitätsstandards (EQS) oder maximal zulässige Konzentrationen einiger Pestizide in Gewässern fest, oberhalb derer eine Toxizität auftreten kann.

Die Europäische Union regelt die Höchstkonzentrationen von Pestiziden im Wasser.

Boden

Der umfangreiche Einsatz von Pestiziden in der landwirtschaftlichen Produktion kann die Gemeinschaft der im Boden lebenden Mikroorganismen abbauen und schädigen , insbesondere wenn diese Chemikalien überbeansprucht oder missbraucht werden, da sich chemische Verbindungen im Boden aufbauen. Der volle Einfluss von Pestiziden auf Bodenmikroorganismen ist noch nicht vollständig verstanden; viele Studien haben schädliche Auswirkungen von Pestiziden auf Bodenmikroorganismen und biochemische Prozesse festgestellt, während andere festgestellt haben, dass die Rückstände einiger Pestizide von Mikroorganismen abgebaut und assimiliert werden können. Die Wirkung von Pestiziden auf Bodenmikroorganismen wird neben verschiedenen Umweltfaktoren durch die Persistenz, Konzentration und Toxizität des eingesetzten Pestizids beeinflusst. Dieses komplexe Zusammenspiel von Faktoren macht es schwierig, definitive Rückschlüsse auf die Wechselwirkung von Pflanzenschutzmitteln mit dem Ökosystem Boden zu ziehen . Im Allgemeinen kann eine Langzeitanwendung von Pestiziden die biochemischen Prozesse des Nährstoffkreislaufs stören.

Viele der in Pestiziden verwendeten Chemikalien sind persistente Bodenschadstoffe , deren Wirkung jahrzehntelang andauern und den Bodenschutz beeinträchtigen kann .

Der Einsatz von Pestiziden verringert die allgemeine Artenvielfalt im Boden. Der Verzicht auf Chemikalien führt zu einer höheren Bodenqualität , mit dem zusätzlichen Effekt, dass mehr organische Substanz im Boden eine höhere Wasserspeicherung ermöglicht. Dies trägt dazu bei, die Erträge von Betrieben in Dürrejahren zu steigern, wenn Biobetriebe 20-40% höhere Erträge als ihre konventionellen Gegenstücke erzielt haben. Ein geringerer Gehalt an organischer Substanz im Boden erhöht die Menge an Pestiziden, die das Anwendungsgebiet verlassen, da organische Substanz an Pestizide bindet und sie abbaut.

Abbau und Sorption sind beides Faktoren, die die Persistenz von Pestiziden im Boden beeinflussen. Je nach chemischer Natur des Pestizids steuern solche Prozesse direkt den Transport vom Boden ins Wasser und damit in die Luft und unsere Nahrung. Der Abbau organischer Stoffe, der Abbau, beinhaltet Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen im Boden. Sorption beeinflusst die Bioakkumulation von Pestiziden, die von organischer Substanz im Boden abhängig sind. Es hat sich gezeigt, dass schwache organische Säuren aufgrund des pH-Werts und der meist sauren Struktur vom Boden nur schwach absorbiert werden. Es hat sich gezeigt, dass sorbierte Chemikalien für Mikroorganismen weniger zugänglich sind. Alterungsmechanismen sind kaum bekannt, aber mit zunehmender Verweildauer im Boden werden Pestizidrückstände widerstandsfähiger gegen Abbau und Extraktion, da sie an biologischer Aktivität verlieren.

Auswirkungen auf Lebewesen

Pflanzen

Pflanzenspritzen

Die Stickstofffixierung , die für das Wachstum höherer Pflanzen erforderlich ist , wird durch Pestizide im Boden behindert. Es wurde gezeigt, dass die Insektizide DDT , Methylparathion und insbesondere Pentachlorphenol die chemische Signalübertragung von Hülsenfrüchten und Rhizobium stören . Die Reduzierung dieser symbiotischen chemischen Signalübertragung führt zu einer geringeren Stickstofffixierung und damit zu geringeren Ernteerträgen. Knöllchenbildung in diesen Pflanzen rettet die Weltwirtschaft $ 10 Milliarden in synthetischen Stickstoffdünger pro Jahr.

Auf der anderen Seite haben Pestizide einige direkte schädliche Auswirkungen auf Pflanzen, einschließlich schlechter Wurzelhaarentwicklung, Vergilbung der Triebe und reduziertem Pflanzenwachstum.

Bestäuber

Pestizide können Bienen töten und sind stark am Rückgang der Bestäuber beteiligt , dem Verlust von Arten, die Pflanzen bestäuben, einschließlich durch den Mechanismus der Koloniekollapsstörung , bei der Arbeiterbienen aus einem Bienenstock oder einer westlichen Honigbienenkolonie abrupt verschwinden. Die Anwendung von Pestiziden auf blühende Pflanzen kann Honigbienen töten , die als Bestäuber fungieren. Das USDA und die USFWS schätzen, dass US-Landwirte jährlich mindestens 200 Millionen US-Dollar durch reduzierte Bestäubung verlieren, weil Pestizide, die auf Feldern angewendet werden, etwa ein Fünftel der Honigbienenvölker in den USA vernichten und weitere 15 % schädigen.

Tiere

In England hat der Einsatz von Pestiziden in Gärten und Ackerland zu einem Rückgang der Zahl der Buchfinken geführt

Viele Tierarten werden durch Pestizide geschädigt, was dazu führt, dass viele Länder den Einsatz von Pestiziden durch Aktionspläne zur biologischen Vielfalt regulieren .

Tiere einschließlich des Menschen können durch Pestizidrückstände, die auf Lebensmitteln verbleiben, vergiftet werden, beispielsweise wenn Wildtiere kurz nach dem Sprühen besprühte Felder oder nahegelegene Gebiete betreten.

Pestizide können bei einigen Tieren wesentliche Nahrungsquellen vernichten, was dazu führt, dass die Tiere umsiedeln, ihre Ernährung umstellen oder verhungern. Rückstände können die Nahrungskette hinauf wandern ; zum Beispiel können Vögel geschädigt werden, wenn sie Insekten und Würmer fressen, die Pestizide konsumiert haben. Regenwürmer verdauen organisches Material und erhöhen den Nährstoffgehalt in der obersten Bodenschicht. Sie schützen die menschliche Gesundheit, indem sie zersetzenden Müll aufnehmen und als Bioindikatoren für die Bodenaktivität dienen. Pestizide haben bei Regenwürmern schädliche Auswirkungen auf Wachstum und Fortpflanzung. Einige Pestizide können sich im Laufe der Zeit in den Körpern von Organismen, die sie verbrauchen, bioakkumulieren oder sich zu toxischen Konzentrationen anreichern , ein Phänomen, das Arten in der Nahrungskette besonders stark beeinträchtigt.

Vögel

Index der Zahl der landwirtschaftlich genutzten Vögel in der Europäischen Union und in ausgewählten europäischen Ländern, Basis gleich 100 im Jahr 1990
  Schweden
  Niederlande
  Frankreich
  Vereinigtes Königreich
  europäische Union
  Deutschland
  Schweiz

Der US Fish and Wildlife Service schätzt, dass in den Vereinigten Staaten jedes Jahr 72 Millionen Vögel durch Pestizide getötet werden. Weißkopfseeadler sind häufige Beispiele für Nichtzielorganismen, die durch den Einsatz von Pestiziden beeinträchtigt werden. Rachel Carsons Buch Silent Spring befasste sich mit Schäden an Vogelarten durch die Bioakkumulation von Pestiziden . Es gibt Hinweise darauf, dass Vögel weiterhin durch den Einsatz von Pestiziden geschädigt werden. Im Ackerland des Vereinigten Königreichs gingen die Populationen von zehn verschiedenen Vogelarten zwischen 1979 und 1999 um 10 Millionen Brutvögel zurück, angeblich aufgrund des Verlustes von Pflanzen- und Wirbellosenarten, von denen sich die Vögel ernähren. Europaweit waren bis 1999 116 Vogelarten bedroht. Es wurde festgestellt, dass der Rückgang der Vogelpopulationen mit den Zeiten und Gebieten zusammenhängt, in denen Pestizide eingesetzt werden. Die DDE- induzierte Ausdünnung der Eierschale hat sich insbesondere auf die europäischen und nordamerikanischen Vogelpopulationen ausgewirkt. Von 1990 bis 2014 ist die Zahl der landwirtschaftlichen Vogelarten in der Europäischen Union insgesamt sowie in Frankreich, Belgien und Schweden zurückgegangen; in Deutschland, das mehr auf ökologischen Landbau und weniger auf Pestizide setzt, war der Rückgang langsamer; in Schweiz , die sich auf nicht viel verlassen intensive Landwirtschaft , nach einem Rückgang in den frühen 2000er Jahren die Ebene mit der von 1990. In einem anderen Beispiel einige Arten von zurückgekehrt Fungizide verwendet in Erdnuss Landwirtschaft sind nur wenig giftig für Vögel und Säugetiere, kann aber Regenwürmer töten, was wiederum die Populationen der Vögel und Säugetiere, die sich von ihnen ernähren, reduzieren kann.

Einige Pestizide liegen in Granulatform vor. Wildtiere können das Granulat essen und sie mit Nahrungskörnern verwechseln. Ein paar Körnchen eines Pestizids können ausreichen, um einen kleinen Vogel zu töten. Herbizide können Vogelpopulationen gefährden, indem sie ihren Lebensraum reduzieren.

Wasserleben

Verwendung eines Wasserherbizids
Breite Feldränder können die Düngemittel- und Pestizidbelastung in Bächen und Flüssen reduzieren

Fische und andere Wasserlebewesen können durch mit Pestiziden verunreinigtes Wasser geschädigt werden. Der Oberflächenabfluss von Pestiziden in Flüsse und Bäche kann für Wasserlebewesen sehr tödlich sein und manchmal alle Fische in einem bestimmten Bach töten.

Die Anwendung von Herbiziden auf Gewässer kann zum Fischsterben führen, wenn die abgestorbenen Pflanzen verrotten und den Sauerstoff des Wassers verbrauchen , wodurch die Fische erstickt werden. Herbizide wie Kupfersulfat , die zum Abtöten von Pflanzen auf Wasser aufgebracht werden , sind in Konzentrationen ähnlich denen, die zum Abtöten der Pflanzen verwendet werden, für Fische und andere Wassertiere giftig . Wiederholte Exposition gegenüber subletalen Dosen einiger Pestizide kann zu physiologischen und Verhaltensänderungen führen, die Fischpopulationen reduzieren, wie zum Beispiel das Verlassen von Nestern und Bruten, eine verminderte Immunität gegen Krankheiten und eine verringerte Vermeidung von Raubtieren.

Die Anwendung von Herbiziden in Gewässern kann Pflanzen töten, von denen Fische für ihren Lebensraum abhängig sind.

Pestizide können sich in Gewässern so anreichern, dass Zooplankton , die Hauptnahrungsquelle für junge Fische, abgetötet wird. Pestizide können auch Insekten töten, von denen sich einige Fische ernähren, was dazu führt, dass die Fische auf der Suche nach Nahrung weiter wandern und sie einem größeren Risiko durch Raubtiere aussetzen.

Je schneller ein bestimmtes Pestizid in der Umwelt abgebaut wird, desto geringer ist die Bedrohung für Wasserlebewesen. Insektizide sind in der Regel giftiger für Wasserorganismen als Herbizide und Fungizide.

Amphibien

In den letzten Jahrzehnten sind die Amphibienpopulationen weltweit aus unerklärlichen Gründen zurückgegangen, von denen man annimmt, dass sie unterschiedlich sind, zu denen jedoch Pestizide gehören können.

Pestizidmischungen scheinen eine kumulative toxische Wirkung auf Frösche zu haben. Kaulquappen aus Teichen, die mehrere Pestizide enthalten, brauchen länger, um sich zu verwandeln, und sind dann kleiner, was ihre Fähigkeit verringert, Beute zu fangen und Raubtieren auszuweichen. Die Exposition von Kaulquappen gegenüber dem Organochlorid- Endosulfan in einer Menge, die wahrscheinlich in Lebensräumen in der Nähe von Feldern zu finden ist, die mit der Chemikalie besprüht wurden, tötet die Kaulquappen und verursacht Verhaltens- und Wachstumsanomalien.

Das Herbizid Atrazin kann männliche Frösche in Hermaphroditen verwandeln und ihre Fortpflanzungsfähigkeit verringern. Sowohl reproduktive als auch nichtreproduktive Wirkungen bei Wasserreptilien und Amphibien wurden berichtet. Krokodilen, vielen Schildkrötenarten und einigen Eidechsen fehlen bis nach der Befruchtung während der Organogenese je nach Temperatur geschlechtsspezifische Chromosomen . Die Exposition von Embryonen gegenüber verschiedenen PCBs bei Schildkröten führt zu einer Geschlechtsumkehr. In den Vereinigten Staaten und Kanada wurden Störungen wie verminderter Schlüpferfolg, Feminisierung, Hautläsionen und andere Entwicklungsanomalien gemeldet.

Pestizide sind aufgrund von Umweltverschmutzung an einer Reihe von Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit beteiligt

Menschen

Pestizide können durch das Einatmen von Aerosolen , Staub und Dämpfen , die Pestizide enthalten, in den Körper gelangen ; durch orale Exposition durch Nahrungsaufnahme/Wasseraufnahme; und durch Hautkontakt durch direkten Kontakt. Pestizide werden in Böden und Grundwasser abgesondert, die ins Trinkwasser gelangen können, und Pestizidsprays können abdriften und die Luft verschmutzen.

Die Auswirkungen von Pestiziden auf die menschliche Gesundheit hängen von der Toxizität der Chemikalie sowie von der Dauer und dem Ausmaß der Exposition ab. Landarbeiter und ihre Familien sind durch direkten Kontakt am stärksten mit landwirtschaftlichen Pestiziden konfrontiert. Jeder Mensch enthält Pestizide in seinen Fettzellen.

Kinder sind anfälliger und empfindlicher gegenüber Pestiziden, weil sie sich noch in der Entwicklung befinden und ein schwächeres Immunsystem haben als Erwachsene. Kinder können aufgrund ihrer Nähe zum Boden und der Tendenz, unbekannte Gegenstände in den Mund zu nehmen, stärker exponiert sein. Der Hand-zu-Mund-Kontakt hängt vom Alter des Kindes ab, ähnlich wie die Bleibelastung. Kinder unter sechs Monaten sind anfälliger für die Exposition durch Muttermilch und das Einatmen kleiner Partikel. Pestizide, die von Familienmitgliedern ins Haus gelangt sind, erhöhen das Expositionsrisiko. Giftige Rückstände in Lebensmitteln können zur Exposition eines Kindes beitragen. Die Chemikalien können sich mit der Zeit im Körper anreichern.

Die Expositionseffekte können von leichten Hautreizungen bis hin zu Geburtsfehlern , Tumoren, genetischen Veränderungen, Blut- und Nervenerkrankungen, Störungen des Hormonsystems , Koma oder Tod reichen . Entwicklungseffekte wurden mit Pestiziden in Verbindung gebracht. Der jüngste Anstieg von Krebserkrankungen im Kindesalter in ganz Nordamerika, wie beispielsweise Leukämie , kann auf somatische Zellmutationen zurückzuführen sein. Insektizide, die Insekten zerstören sollen, können schädliche Auswirkungen auf das Nervensystem von Säugetieren haben. Bei Expositionen wurden sowohl chronische als auch akute Veränderungen beobachtet. DDT und sein Abbauprodukt DDE stören die östrogene Aktivität und führen möglicherweise zu Brustkrebs. Fetal DDT Exposition reduziert männlichen Penis Größe bei Tieren und undescended produzieren die Hoden . Pestizide können Föten in frühen Entwicklungsstadien, in utero und sogar dann beeinträchtigen, wenn ein Elternteil vor der Empfängnis exponiert war. Reproduktionsstörungen können durch chemische Reaktivität und durch strukturelle Veränderungen auftreten.

Schädlingsresistenz

Die Anwendung von Pestiziden kann künstlich auf resistente Schädlinge selektieren. In diesem Diagramm hat die erste Generation zufällig ein Insekt mit einer erhöhten Resistenz gegen ein Pestizid (rot). Nach der Pestizidanwendung stellen seine Nachkommen einen größeren Anteil der Bevölkerung dar, da empfindliche Schädlinge (weiß) selektiv abgetötet wurden. Nach wiederholter Anwendung können resistente Schädlinge den Großteil der Bevölkerung ausmachen.

Pestizidresistenz beschreibt die verminderte Anfälligkeit einer Schädlingspopulation gegenüber einem Pestizid , das zuvor bei der Bekämpfung des Schädlings wirksam war. Schädlingsarten entwickeln Pestizidresistenz durch natürliche Selektion : Die widerstandsfähigsten Exemplare überleben und geben ihre erworbenen erblichen Veränderungen an ihre Nachkommen weiter.

Bei allen Schädlingsklassen ( dh Pflanzenkrankheiten, Unkräuter, Nagetiere usw. ) wurden Resistenzfälle gemeldet , wobei „Krisen“ bei der Insektenbekämpfung schon früh nach der Einführung des Pestizideinsatzes im 20. Jahrhundert auftraten. Die Definition der Insektizidresistenz des Insecticide Resistance Action Committee (IRAC) ist " eine erbliche Veränderung der Empfindlichkeit einer Schädlingspopulation, die sich darin widerspiegelt, dass ein Produkt wiederholt nicht das erwartete Maß an Kontrolle erreicht, wenn es gemäß der Etikettempfehlung dafür verwendet wird". Schädlingsarten ' .

Die Resistenz gegen Pestizide nimmt zu. Bauern in den USA verloren in den 1940er Jahren 7 % ihrer Ernte durch Schädlinge; In den 1980er und 1990er Jahren betrug der Verlust 13%, obwohl mehr Pestizide eingesetzt wurden. Über 500 Schädlingsarten haben eine Resistenz gegen ein Pestizid entwickelt. Andere Quellen schätzen die Zahl seit 1945 auf etwa 1.000 Arten.

Obwohl die Entwicklung von Pestizidresistenzen in der Regel als Folge des Pestizideinsatzes diskutiert wird, ist es wichtig zu bedenken, dass sich auch Schädlingspopulationen an nicht-chemische Bekämpfungsmethoden anpassen können. Der Nördliche Maiswurzelbohrer ( Diabrotica barberi ) hat sich beispielsweise an eine Mais-Sojabohnen- Fruchtfolge angepasst, indem er das Jahr, in dem das Feld mit Sojabohnen bepflanzt wird, in einer Diapause verbrachte .

Ab 2014 stehen nur wenige neue Unkrautvernichtungsmittel kurz vor der Kommerzialisierung und keines mit einer neuartigen, widerstandsfreien Wirkungsweise. Ebenso ist die Entdeckung neuer Insektizide seit Januar 2019 teurer und schwieriger denn je.

Schädlingserholung und sekundäre Schädlingsausbrüche

Auch Nichtzielorganismen können durch Pestizide beeinträchtigt werden. In einigen Fällen kann ein Schädling, der von einem nützlichen Raubtier oder Parasiten bekämpft wird, gedeihen, wenn eine Insektizidanwendung sowohl Schädlinge als auch nützliche Populationen tötet. Eine Studie zum Vergleich der biologischen Schädlingsbekämpfung und Pyrethroid - Insektizid für Kohlschabe , einem wichtigen cabbage Familie Insektenschädlings, zeigte , dass die Schädlingspopulation durch den Verlust von Insekten erholten Räuber , während die biologische Bekämpfung nicht die gleiche Wirkung zeigte. Ebenso können Pestizide, die zur Bekämpfung von Mücken versprüht werden, die Mückenpopulationen vorübergehend unterdrücken, sie können auf lange Sicht zu einer größeren Population führen, indem sie die natürlichen Bekämpfungsmittel schädigen. Dieses Phänomen, bei dem die Population einer Schädlingsart auf die gleiche oder größere Anzahl als vor dem Einsatz von Pestiziden zurückprallt, wird als Wiederaufleben der Schädlinge bezeichnet und kann mit der Eliminierung ihrer Räuber und anderer natürlicher Feinde in Verbindung gebracht werden.

Der Verlust von Raubtierarten kann auch zu einem verwandten Phänomen führen, das als sekundärer Schädlingsausbruch bezeichnet wird, eine Zunahme von Problemen durch Arten, die ursprünglich aufgrund des Verlusts ihrer Raubtiere oder Parasiten kein Problem waren. Schätzungsweise ein Drittel der 300 schädlichsten Insekten in den USA waren ursprünglich Sekundärschädlinge und wurden erst nach dem Einsatz von Pestiziden zu einem großen Problem. Sowohl beim Wiederaufleben von Schädlingen als auch bei sekundären Ausbrüchen waren ihre natürlichen Feinde anfälliger für die Pestizide als die Schädlinge selbst, was in einigen Fällen dazu führte, dass die Schädlingspopulation höher war als vor dem Einsatz von Pestiziden.

Alternativen

Es gibt viele Alternativen, um die Auswirkungen von Pestiziden auf die Umwelt zu reduzieren. Alternativen sind das manuelle Entfernen, die Anwendung von Hitze, das Abdecken von Unkräutern mit Plastik, das Platzieren von Fallen und Ködern, das Entfernen von Schädlingsbrutplätzen, die Erhaltung gesunder Böden, die gesunde, widerstandsfähigere Pflanzen züchten, das Anpflanzen einheimischer Arten, die von Natur aus widerstandsfähiger gegen einheimische Schädlinge sind, und die Unterstützung von Biokontrollmitteln wie z als Vögel und andere Schädlinge. In den Vereinigten Staaten erreichte der konventionelle Pestizideinsatz 1979 seinen Höhepunkt und war bis 2007 um 25 Prozent gegenüber dem Höchststand von 1979 zurückgegangen, während die landwirtschaftliche Produktion in den USA im gleichen Zeitraum um 43 Prozent stieg.

Biologische Kontrollen wie resistente Pflanzensorten und der Einsatz von Pheromonen sind erfolgreich und lösen manchmal dauerhaft ein Schädlingsproblem. Integriertes Schädlingsmanagement (IPM) setzt Chemikalien nur dann ein, wenn andere Alternativen wirkungslos sind. IPM verursacht weniger Schäden für Mensch und Umwelt. Der Fokus ist breiter als auf einen bestimmten Schädling, wobei eine Reihe von Schädlingsbekämpfungsalternativen berücksichtigt werden. Biotechnologie kann auch ein innovativer Weg sein, Schädlinge zu bekämpfen. Stämme können gentechnisch verändert (GM) werden, um ihre Resistenz gegen Schädlinge zu erhöhen.

Aktivismus

Pestizid-Aktionsnetzwerk

Die Auswirkungen landwirtschaftlicher Pestizide werden zwar von den Lieferanten als wirtschaftlich und ökologisch sinnvolle Praktiken bezeichnet, können jedoch Toxizität, Bioakkumulation, Persistenz und physiologische Reaktionen bei Menschen und Wildtieren umfassen. Mehrere internationale NGOs wie das Pesticide Action Network sind als Reaktion auf die wirtschaftlichen Aktivitäten gestiegen dieser größeren transnationalen Konzerne. Historisch gesehen haben die Beiträge von PAN, die auf das schmutzige Dutzend abzielen , zu Verträgen und globalen Umweltgesetzen geführt, die persistente organische Schadstoffe (POPs) wie Endosulfan verbieten , und ihre Kampagnenarbeit zur vorherigen Zustimmung (PIC) für Länder im globalen Süden, um zu wissen, was gefährliche und Verbotene Chemikalien, die sie möglicherweise importieren, haben zum Höhepunkt des Rotterdamer Übereinkommens über die vorherige Einwilligung nach Inkenntnissetzung beigetragen, das 2004 in Kraft trat. Die Arbeit von PAN umfasst laut ihrer Website "die globale Hilfe weg von Pestiziden", zusätzlich zur Überwachung durch die Gemeinschaft und dient als Wachhund für das Versagen der Weltbank-Politik. Darüber hinaus halfen die Mitglieder des Pesticide Action Network mit, die International Assessment of Agricultural Knowledge, Science and Technology for Development (IAASTD) mitzuverfassen, die daran arbeitet, agrarökologisches Wissen und landwirtschaftliche Techniken als entscheidend für die Zukunft der Landwirtschaft zu bündeln.

Siehe auch

Verweise

Externe Links