usare con cautela

Utilità dei pesticidi
e rischi per la salute
e per l’ambiente
Pesticidi:
usare con cautela
di Carmen C. Piras
Il termine pesticida deriva
dall’inglese “pest”, pianta o
animale nocivo, e “-cide”, dal latino
“caedere”, uccidere. Si tratta di
sostanze naturali o sintetiche
impiegate in agricoltura nella lotta
contro insetti, erbe infestanti,
parassiti e numerosi altri organismi.
In tal senso sono decisamente
utili, ma devono essere usati con
gli opportuni accorgimenti, in
quanto spesso si tratta di sostanze
tossiche, assai pericolose anche
per l’uomo e per l’ambiente. Ce
l’hanno dimostrato alcuni disastri
legati al loro uso sconsiderato. Ciò
ha contribuito a creare la pessima
reputazione della chimica, che
oggi sappiamo essere del tutto
immeritata.
Uso dei pesticidi Sì, ma con cautela
La comparsa dei pesticidi
L’utilizzo dei pesticidi in agricoltura è, in
realtà, molto più antico di quanto si pensi. Alcuni preparati utili contro le mosche
sono annoverati già nel papiro di Eber del
1500 a.C. che rappresenta la più antica
classificazione dei veleni. Nell’Odissea
(1000 a.C. circa), Omero narra di come
Ulisse bruciasse dello zolfo per allontanare
gli insetti dalla casa e dal cortile. I cinesi,
nel 900 d.C., utilizzavano il solfuro d’arsenico.
Nel corso della storia vari composti inorganici come zolfo, arsenico e tallio hanno
avuto un importante ruolo come pesticidi,
così come prodotti organici naturali quali
la nicotina, ampiamente impiegata a tale
scopo, e il rotenone, utilizzato nel 1725 in
America Latina come veleno per i pesci.
Risale al 1942 l’immissione in commercio
Struttura del DDT, il para-diclo- del para-diclorodifeniltricloroetano - il prirodifeniltricloroetano.
mo insetticida moderno, capostipite della
classe degli organoclorurati - che tutti conosciamo come DDT. Fu sintetizzato per la prima volta in Germania nel
1874, ma solo nel 1939 ne fu riconosciuta l’efficacia contro vari tipi di
insetti, tra cui mosche e zanzare, e
da quell’anno fu ampiamente usato
soprattutto per debellare la malaria.
Negli anni Quaranta vennero introdotti nel mercato molti altri insetticidi, come l’aldrin, il dieldrin e il
lindano, diretti discendenti del DDT,
e gli organofosforici, sintetizzati in
Germania alla fine degli anni Trenta, tra i quali il parathion fu il primo
ad essere commercializzato. Successivamente furono prodotti altri
composti simili quali sarin, tabun e soman,
che, pur appartenendo alla stessa famiglia,
presentavano una tossicità molto maggiore
e trovarono, tristemente, utilizzo come gas
nervini, armi chimiche letali.
Negli anni Cinquanta, studi condotti sulla fisostigmina, un alcaloide isolato dal
Physostigma venenosum, pianta endemica dell’Africa Occidentale, portarono alla
scoperta di una nuova classe di composti:
i carbammati, il cui meccanismo d’azione
era analogo a quello degli organofosforici,
rispetto ai quali risultavano, però, meno
tossici.
Fiore di Tanacetum cinerariifolium (Asterales, Asteraceae),
noto col nome comune di Piretro
della Dalmazia.
[Immagine: Kenpei, Wikipedia
Commons, 2007]
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I vari tipi di pesticidi
Alla famiglia dei pesticidi appartengono
numerosissimi composti, che, per semplicità, possono essere raggruppati in diverse
classi sulla base del bersaglio su cui agin.27 | Settembre 2012
scono (insetticidi, erbicidi, fungicidi ecc.),
ciascuna delle quali comprende sostanze
con caratteristiche chimiche e tossicologiche diverse. Esistono sostanzialmente
cinque gruppi di composti: benzoiluree,
carbammati, organoclorurati, organofosforici e piretroidi, i quali agiscono con meccanismi differenti.
I piretroidi e i composti
organoclorurati
Queste molecole agiscono come insetticidi
e acaricidi modificando l’attività dei canali
al sodio voltaggio dipendenti, biomolecole
di natura proteica indispensabili per la trasmissione dei segnali elettrici tra le cellule
nervose. Durante la trasmissione degli impulsi, essi vanno incontro ad un processo
sequenziale di attivazione (trasmissione
del segnale), inattivazione (cessazione
del segnale) e recupero dall’inattivazione
(periodo durante il quale il canale si prepara alla trasmissione di nuovi impulsi). I
piretroidi, legandosi alla subunità alfa del
canale al sodio, sono in grado di rallentarne l’attivazione e l’inattivazione, causando
uno stato di ipereccitabilità cellulare.
I primi insetticidi appartenenti a questa
famiglia sono stati ottenuti dalle piretrine, estratti del Tanacetum cinerariifolium
(Chrisanthemum cinerariifolium), un comune crisantemo, ed essendo fotosensibili sono stati successivamente sostituiti
da analoghi sintetici: i piretroidi. Questi,
grazie alla bassa tossicità sui mammiferi,
costituiscono attualmente circa il 25% del
mercato mondiale degli insetticidi. Fanno
parte dello stesso gruppo oltre 40 principi
attivi, tra cui l’alletrin, il cypermetrin, il
deltametrin, il fenotrin e il resmetrin.
I composti organoclorurati comprendono
aldrin, dieldrin, lindano, mirex, clordecone, eptaclor e toxafene, oltre al già citato
DDT. Quest’ultimo è stato
fondamentale per sconfiggere la malaria in
numerosi Paesi,
tra cui l’Italia,
o almeno per
controllarla
in aree ad
alta endemia.
Essendo stato
lanciato sul
mercato come
un composto
praticamente
non nocivo, l’uso di
DDT negli Stati Uniti
attorno al 1960 raggiunse
Uso dei pesticidi Sì, ma con cautela
I piretroidi sono una classe di
insetticidi e acaricidi, analoghi
di sintesi delle piretrine naturali. Qui vediamo la struttura
dell’alletrin, il primo composto
di questa classe ad essere mai
stato prodotto, componente principale di un notissimo insetticida
in commercio.
le 36mila tonnellate all’anno, ma si ridusse
drasticamente in seguito alla scoperta della
sua tossicità per l’uomo a seguito di esposizione acuta e cronica. Questo pesticida agisce con un meccanismo simile a quello dei
piretroidi; in particolare, modifica l’attività
dei canali al sodio voltaggio dipendenti,
inducendo un rallentamento della chiusura
in seguito all’attivazione e aumentando, in
questo modo, l’eccitabilità neuronale.
I carbammati e i composti
organofosforici
L’acetilcolina è un neurotrasmettitore
coinvolto nei processi cognitivi (memoria, attenzione), nei cicli sonno-veglia,
In alto formula generale dei
carbammati (o uretani), composti organici caratterizzati dalla
presenza di un gruppo amminico, anche sostituito, legato a un
gruppo estereo, tale struttura è
qui evidenziata in rosso.
In basso il feniluretano, uno dei
più diffusi, in cui il sostituente R1 è rappresentato da un
fenile (-C6H5) e R2 da un etile
(-CH2CH3).
Nel testo, il malathion, uno noto
insetticida e acaricida organofosforato.
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nell’attivazione comportamentale, nella
regolazione del movimento e del sistema
cardiovascolare e nel controllo del sistema
endocrino. Per svolgere la sua funzione
viene liberata dalle terminazioni nervose nello spazio sinaptico, dove si lega a
specifici recettori del neurone successivo.
Viene quindi inattivato dall’enzima acetilcolinesterasi mediante idrolisi; si formano,
così, acetato e colina. Quest’ultima può
poi essere riutilizzata per la sintesi di nuova acetilcolina.
I carbammati e i composti organofosforici
inibiscono l’acetilcolinesterasi, impedendo
la degradazione del neurotrasmettitore che
si concentra nello spazio sinaptico, in questo modo viene alterata la comunicazione
interneuronale.
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Gli inibitori dell’acetilcolinesterasi si distinguono in:
• reversibili, in grado di inattivare l’enzima temporaneamente; fanno parte
di questo gruppo farmaci come donepezil, rivestigmina e galantamina,
utilizzati per migliorare le funzioni cognitive in pazienti affetti dal morbo di
Alzheimer e rallentare il decorso della
malattia;
• irreversibili, in grado di inattivare
l’enzima in maniera irreversibile.
Nel caso dei carbammati l’inibizione
dell’acetilcolinestrerasi è transitoria, mentre gli organofosforici provocano un’inibizione irreversibile dell’enzima, la cui funzione può essere ripristinata solo attraverso
sintesi ex novo. Ciò si riflette in una diversa tossicità per l’uomo. Entrambe le cassi
di composti causano i sintomi caratteristici
di una stimolazione colinergica prolungata: miosi, aumento della motilità gastrointestinale, aumento delle secrezioni e della
salivazione, fascicolazioni muscolari ed
effetti sul sistema nervoso centrale quali
sonnolenza, letargia, confusione mentale e
depressione dei centri respiratori. Tuttavia,
essendo l’azione dei carbammati transito-
ria, l’intossicazione acuta indotta da tali
composti si risolve spontaneamente nel
giro di poche ore, mentre nel caso degli
insetticidi organofosforici, per evitare gravi conseguenze, è necessario l’immediato
intervento medico per somministrare atropina al paziente. Questa, essendo un antagonista dei recettori per l’acetilcolina, produce effetti opposti rispetto agli inibitori
dell’enzima, tra cui: secchezza delle fauci,
midriasi, broncodilatazione, aumento della
frequenza cardiaca.
Fanno parte della classe dei carbammati l’aldicarb, il carbaril, il carbofuran e il
propoxur, mentre tra gli organofosforici
troviamo il clorpirifos, il malathion, l’azinfosmetil e il diazinon.
Le benzoiluree
Queste molecole fungono da inibitori della
biosintesi di chitina, il principale compo-
Uso dei pesticidi Sì, ma con cautela
Il diflubenzuron, una benzoilurea.
nente dell’esoscheletro degli insetti. Interferendo sulla formazione di questo composto, alterano la formazione della cuticola di
rivestimento delle larve, interrompendone
lo sviluppo e provocandone la morte.
Questi composti sono stati introdotti negli
anni Settanta con l’immissione sul mercato
del diflubenzuron (1975). Delle benzoiluree fanno parte anche il flufenoxuron, il
teflubenzuron, il diflubenzuron e il triflumoron.
Utilizzo dei pesticidi
Normalmente i pesticidi vengono commercializzati come polveri, granulati, paste, microcapsule e concentrati, nelle quali
sono addizionati ad altre sostanze con diverse funzioni:
-- adesivanti, permettono di aumentare
l’adesività dei principi attivi sulla superficie delle specie trattate;
-- antievaporanti, riducono l’evaporazione delle molecole dalla superficie;
-- tensioattivi, riducono la tensione superficiale dell’acqua e aumentano, di
conseguenza, la bagnabilità delle superfici di contatto;
-- penetranti, facilitano la penetrazione
dei principi attivi;
-- diluenti, solventi, disperdenti, permetUn insetticida a base di estratto
tono di evitare che le particelle disperdi piretro, DDT e lindano comse nel preparato sedimentino.
mercializzato in un diffusore manuale.
[Immagine: Tamorlan, Wikipedia Per poter essere distribuiti sulle colture
Commons, 2009]
devono poi essere disciolti in un acqua e e
dispersi sulle colture sotto forma di aerosol
mediante diffusori manuali (in
questo caso esistono
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n.27 | Settembre 2012
alcune versioni commerciali pronte all’uso
come quella in figura), meccanici trasportati su macchine agricole o anche su piccoli
aerei. Il fine è quello di depositarli uniformemente sul raccolto al fine di proteggere
le superfici esposte dai parassiti.
Per poter permettere l’immissione in
commercio dei prodotti agricoli trattati, i
residui di tali sostanze chimiche devono
essere presenti in concentrazioni inferiori
a specifici limiti di legge. Questo perché
la maggior parte dei fitofarmaci utilizzati,
non sono totalmente selettivi verso le specie bersaglio, ma possono risultare tossici
anche per altri organismi, tra cui l’uomo.
Il limite massimo di residuo (MRL) è stabilito dal regolamento CE n. 396/2005,
entrato in vigore nel settembre 2008, per
i diversi tipi di pesticidi nei vari prodotti
alimentari di natura animale o vegetale. I
controlli sono solitamente rigidi, vengono
effettuati sia da agenzie pubbliche che da
strutture private di autocontrollo (ad esempio laboratori delle associazioni di produttori o delle camere di commercio). La
quantità dei residui di pesticidi su frutta e
verdura dipende da vari fattori:
• caratteristiche intrinseche del principio attivo, come stabilità chimica e
capacità di penetrazione;
• dose utilizzata, risulta ovviamente
proporzionale al residuo sulla pianta;
• tipo di formulazione, influenza l’assorbimento e la distribuzione del composto;
• tecniche di applicazione, da cui dipende l’uniformità di copertura;
• tipo di coltura trattata.
Inoltre, in seguito all’applicazione, il pesticida può andare incontro a diversi processi
che ne riducono il deposito iniziale come,
ad esempio, reazioni di degradazione enzimatica e fotodegradazione, evaporazione,
o rimozione da parte di agenti atmosferici
(piogge ecc.), acqua di lavaggio o di irrigazione.
Effetti sulla salute
e sull’ambiente
L’Oms, l’Organizzazione mondiale della
sanità, stima che ci siano ogni anno circa
tre milioni di ricoveri ospedalieri causati da
intossicazioni acute con pesticidi, la maggior parte delle quali nel Sud-Est Asiatico e
nei Paesi in via di sviluppo, dove non vengono effettuati adeguati controlli sanitari e
non vengono rispettate le norme per l’utilizzo sicuro dei pesticidi.
Tonnellate di questi composti sarebbero
accumulate in America Latina, Botswana,
Etiopia, Mali, Marocco, Tanzania, Ucraina,
dove vengono stoccati in condizioni decisamente inadeguate, in contenitori spesso
deteriorati, dai quali possono verificarsi
rilasci accidentali pericolosi non solo per
l’uomo, ma anche per l’ambiente. L’uso
indiscriminato di fitofarmaci avvenuto in
passato ha portato, infatti, all’alterazione
dell’equilibrio biologico, a fenomeni di
tossicità su varie specie animali e alla comparsa del fenomeno della resistenza in diverse popolazioni di organismi nocivi.
L’esposizione ai pesticidi può avvenire
attraverso vie diverse. Gli addetti alla produzione rappresentano la categoria più a
rischio; infatti, le stesse sostanze utilizzate
per la loro formulazione possono presentare una notevole tossicità. Emblematico è
stato il disastro di Bhopal, uno dei più gravi
incidenti chimici della storia, ancora oggi
non si conosce l’esatto numero di vittime
che esso ha causato, valutato complessivamente attorno ai 25.000!
Un aereo utilizzato per il tratta- Gli agricoltori sono un’altra delle categorie
mento con pesticidi di vaste col- a maggior rischio, come dimostra il caso
ture.
di intossicazione da nemagon, un pestici14
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da utilizzato negli anni Settanta e Ottanta
nelle piantagioni di banane di Costa Rica,
Honduras e Nicaragua. Infatti, lo stoccaggio improprio di pesticidi può rendere
possibili contaminazioni con altri prodotti
immagazzinati o provenienti dall’esterno,
quando non li rende addirittura accessibili
ai bambini. Inoltre, durante l’applicazione
possono verificarsi fenomeni di intossicazione per inalazione dei vapori, contatto
con la pelle, occhi, mucose o contaminazione di cibi e bevande. Per evitare che questo
accada, è indispensabile che gli operatori
indossino tute, guanti, scarpe e maschere
di protezione, seguano tutte le norme per
una corretta applicazione e si sottopongano
a periodiche visite mediche.
I consumatori, purtroppo, non sono esenti
da rischi nel caso in cui un’impropria lavorazione dei prodotti alimentari porti ad
un’eccessiva presenza di residui o se vengono utilizzati prodotti particolarmente
pericolosi. Ad esempio, negli anni Settanta
in Irak si verificò l’intossicazione di circa
6mila persone in seguito al consumo di
grano trattato con un composto di metilmercurio, un pesticida assai nocivo a basso
costo.
Nonostante i pericoli dovuti all’esposizione ai fitofarmaci siano molteplici, è
innegabile il fatto che il loro impiego abbia portato a numerosi vantaggi. Grazie ai
pesticidi sono state controllate o debellate
gravi malattie come la malaria, l’encefalite virale, il tifo e la febbre gialla. Inoltre,
il loro utilizzo permette di ridurre significativamente le perdite di prodotti agricoli
danneggiati da parassiti, con enorme beneficio per i Paesi più poveri, dove risulta
vitale il recupero di tutte le possibili fonti
alimentari. Soprattutto in questi luoghi,
Uso dei pesticidi Sì, ma con cautela
Il disastro di Bhopal
Nel 1969 venne realizzato a Bhopal, capitale dello stato indiano
del Madhya Pradesh, un grande stabilimento dell’Union Carbide.
Fino agli anni Ottanta vi si produsse un pesticida sperimentale, il
carbaril (noto anche col nome commerciale sevin), contenente
come principio attivo l’isocianato di metile (MIC), sostanza altamente tossica in grado di causare - a seguito di contatto, ingestione o inalazione - tosse, difficoltà respiratorie, asma, irritazioni
cutanee e alle mucose, lacrimazione e temporanea cecità e, nei
casi più gravi, polmonite, edema polmonare, emorragie e morte.
La crisi economica del 1982 comportò una drastica riduzione
delle vendite di sevin e due anni dopo, la fabbrica fu costretta a
chiudere i battenti. Il personale, compreso quello responsabile
dei controlli di sicurezza, venne licenziato e circa 63 tonnellate di
isocianato di metile, che dovrebbe essere stoccato in condizioni
di refrigerazione (attorno a O°C), vennero invece conservate a
temperatura ambiente in tre serbatoi interrati. Il lavaggio con acqua per l’eliminazione delle impurità dalle tubazioni, operazione
delicata da effettuarsi da parte di operai
specializzati, venne invece effettuata da
operatori inesperti.
Il 2 dicembre 1984, a causa dello stato di abbandono e declino e delle scarse misure di sicurezza adottate nello stabilimento in disuso, una delle saracinesche, bloccata da incrostazioni, non si aprì regolarmente per permettere la pulitura,
provocando così un aumento di pressione nelle tubature. Queste ultime non erano perfettamente a tenuta e l’acqua in
pressione percolò nel suolo, raggiungendo una cisterna che conteneva 42 tonnellate di isocianato di metile. La temperatura ambiente, relativamente elevata, fece sì che esso reagisse con l’acqua, dando luogo ad una reazione fortemente
esotermica con produzione di gas letali. Ciò provocò una forte esplosione con conseguente formazione di una nube
tossica che raggiunse l’abitato, causando circa 500mila casi di intossicazione e numerosi morti, complessivamente
valutati attorno ai 25.000.
A tutt’oggi non si sa con esattezza quale sia il numero effettivo delle vittime di questo notissimo incidente che ha
contribuito in maniera significativa alla pessima opinione pubblica della chimica, in realtà dovuta alla superficialità, alla
trascuratezza, all’ignoranza o, peggio, alla malvagità di chi usa i suoi ritrovati.
tenendo conto di vantaggi e svantaggi, in
nome del male minore si continuano a utilizzare composti tossici come il DDT per
combattere malattie come la malaria.
Il caso del nemagon
Il nemagon (1,2-dibromo-3-cloropropano), o fumazone, è un pesticida meglio conosciuto come DBCP, che è stato utilizzato in passato su oltre 40 diverse colture, in
particolare nelle piantagioni di banane per controllare i nematodi che ne parassitano
e danneggiano le radici, in quanto tale composto pareva avere anche una funzione
fertilizzante nei confronti di questo albero.
Nel 1977 alcuni studiosi scoprirono che l’esposizione al nemagon poteva provocare
gravi danni all’apparato riproduttivo, sterilità, azoospermia, oligospermia, aborti prematuri. Successivamente emerse che questo fitofarmaco presentava anche proprietà
mutagene, cancerogene e teratogene. Pertanto il suo utilizzo negli Stati Uniti venne
proibito, ma non non venne sospesa la produzione, destinata all’esportazione verso
l’America Latina, l’Africa e l’Asia, Paesi in cui l’uso era ancora ammesso.
L’impiego indiscriminato di questo pesticida nelle piantagioni di banane del Nicaragua
portò a migliaia di casi di intossicazione, specialmente nei lavoratori addetti alla coltivazione, i quali non erano a conoscenza dei rischi a cui erano esposti e, quindi, non
utilizzavano adeguati dispositivi di protezione individuale.
Emerse, inoltre, che gli stessi tubi utilizzati di notte per irrorare il fumazone, di giorno
venivano assurdamente utilizzati per portare l’acqua
potabile nelle case dei contadini, i quali continuano
tutt’oggi a pagarne le conseguenze sulla propria pelle.
Oltre che per la salute dei bananeros, il nemagon è risultato decisamente dannoso per l’ambiente e gli animali presenti nelle piantagioni:
uccelli, rospi e molti altri ancora.
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n.27 | Settembre 2012
Nel terzo millennio dobbiamo sperare
che la ricerca chimica di settore venga in
aiuto del pianeta ideando nuovi pesticidi,
sempre più selettivi verso gli organismi
bersaglio e, di conseguenza, meno tossici per l’uomo e l’ambiente. Ma non solo,
essi dovrebbero essere anche economici in
modo da poter essere messi a disposizione
delle popolazioni meno agiate, per le quali
la resa delle colture è spesso legata alla sopravvivenza stessa.
Carmen C. Piras
Chimico
Lo stabilimento della Union Carbide di Bhopal.
[Immagine: Luca Frediani, Wikipedia Commons, 2008]
L’isocianato di metile (in alto) è un composto
caratterizzato da tossicità acuta e cronica, utilizzato per la produzione del carbaril (in basso).
Formula del DBCP (1,2-dibromo-3-cloropropano), un pesticida utilizzato contro i vermi nematodi parassiti delle piante.