Agrochemikálie

Zvyšující se poptávka po vyšších sklizních vedla k intenzifikaci zemědělství. Zatímco plocha zemědělské půdy vzrostla od roku 1950 o 11 %, produkce se zvýšila o 145 % 1 – především díky pesticidům a novým hnojivům. Díky nim naše populace nehladoví, hodně se však mluví o jejich negativním dopadu na životní prostředí. 2

Pesticide consumption

in million tonnes

Obr. 1: Podle FAO3 vzrostla v letech 1990-2010 celosvětová spotřeba pesticidů. Tento nárůst je způsoben především intenzifikací v Asii a S. Americe. V Evropě a Severní Americe (není zobrazeno) se spotřeba pesticidů od roku 1990 nezvýšila (ani nesnížila). FAO odhaduje, že v roce 2018 činila celosvětová spotřeba pesticidů 4,1 milionu tun. Z toho 1,8 milionu tun bylo použito v Číně.

Existují tři hlavní nežádoucí účinky agrochemikálií

Znečištění životního prostředí

Poškození lidského zdraví

Chudá způsobilost úrody

Životní prostředí

Agrochemikálie se do přírody dostávají čtyřmi hlavními způsoby:

1

Unášení postřiku

Ztráty během aplikace

2

Odpařování

Ztráty do atmosféry

3

Odtok

Odplavení agrochemikálií deštěm

4

Vylučování

Mobilita skrze půdu do podzemních vod

Půda

Podle zprávy EK trpí 65-75 % zemědělské půdy alespoň jedním z těchto problémů, což vede k její degradaci:

A

Úbytek organického uhlíku

B

Nadbytek živin

C

Eroze

D

Zhutňování

E

Zasolení

F

Chemické znečištění

G

Dezertifikace

H

Ztráta biologické rozmanitosti4

Pesticidy se mohou rychle přenést do vodních toků, ale v závislosti na srážkách mohou v půdě přetrvávat i několik let. 5 Nadměrné používání pesticidů negativně ovlivňuje půdní mikroflóru – úbytek bakterií a hub vede k rychlé degradaci půdy. Nízký obsah organického uhlíku koresponduje se špatnou retencí vody a zhoršenou degradací chemických látek. Nadměrné používání hnojiv je příčinou vysokého obsahu dusíku v půdě a v okolních vodách, kde je problémem eutrofizace. 4

Voda

Hlavním nežádoucím účinkem splachů hnojiv je eutrofizacevodních toků a jezer. Zákaly poškozují rovnováhu vodního ekosystému a způsobují ztrátu biologické rozmanitosti. 6 Chemikálie, které se dostávají do podzemních vod, mohou kontaminovat i pitnou vodu. 2

Vzduch

2-50 % rozprašovaných agrochemikálií uniká do ovzduší právě během aplikace. 2, 7 Mnoho těkavých sloučenin se vypařuje do ovzduší i po skončení postřiku. Tyto chemické látky se přenášejí atmosférou na dlouhé vzdálenosti. V důsledku přenosu vzduchem obsahuje 62 % veškeré půdy v Evropě (nejen zemědělské) vysoké množství dusíku.4, 8

Biodiverzita

Intenzivní zemědělství přispívá jak ke ztrátě biologické rozmanitosti9 , tak ke snížení celkového počtu užitečných živočichů. Za posledních 27 let došlo ke snížení celkové biomasy hmyzu o 80 %.10, 11 Hospodářská hodnota opylovačů se odhaduje na 165 miliard USD ročně.9 Nejenže jim neplatíme mzdu, ale pesticidy těmto pracovníkům značně ztěžují život.12, 13 Herbicidy snižují biodiverzitu rostlin. Úbytek biologické rozmanitosti způsobuje také eutrofizace způsobená hnojivy. 9, 14 Je nezbytné si uvědomit, že zdravý ekosystémplní mnoho funkcí– bohatá biologická rozmanitost přináší přínosy pro zemědělství, rybářství a lesnictví.

Zdravotní riziko

Odhaduje se, že každoročně zemře 200-300 tisíc lidí na následky účinků pesticidů. Kompletní globální údaje však chybí. Pesticidy velmi často narušují lidský nervový systém15, 16 a způsobují zánětlivá onemocnění.2 Nejvíce ohroženi jsou pracovníci – zejména v rozvojových zemích, kde chybí dostatečné vzdělání a ochranné pomůcky.1, 2, 17, 18 Kromě toho je každý člověk vystaven reziduím agrochemikálií v potravinách, pitné vodě a ovzduší.2, 19

Health problems of farmers

Obr. 2: Zdravotní problémy po profesním kontaktu s pesticidy (údaje shromážděné v letech 2016-2018).20

Nepříznivé účinky na úrodu plodin

Fytotoxicita

Všechny agrochemikálie jsou do jisté míry toxické i pro plodiny, které mají chránit. Pokud je rostlina vystavena zátěži (vysoké teploty, sucho atd.), je citlivější i na popálení pesticidy. Tento problém je aktuální zejména v oblastech s nízkou úrovní znalostí a dostupnosti informací o pesticidech, kde jsou tyto chemické látky často zneužívány18.

Rezistence

Rezistence v tomto případě znamená sníženou účinnost pesticidů po opakovaném použití. Pesticidy si vybírají populaci škůdců – postřik přežijí jen ti nejsilnější. Pokud se tito silní jedinci rozmnoží, další generace s velkou pravděpodobností přežije aplikaci stejných pesticidů. Nižší účinek pesticidů nutí zemědělce zvyšovat dávky chemických látek, což může uškodit přirozeným predátorům a dále snížit možnosti ochrany proti škůdcům.

Půdní mikrobiom a biodiverzita

Při nadměrném používání pesticidů dochází k narušení růstu i funkce hub a bakterií. Nízká aktivita půdních mikroorganismů negativně ovlivňuje růst a odolnost plodin vůči zátěžovým faktorům2, 21 a musí být kompenzována vyššími dávkami anorganických hnojiv.

Jak mohou PHA bojovat s chemickým znečištěním v zemědělství? Zjistěte více o systémech s řízeným uvolňováním

Citace

1 Pretty, J. and Z. P. Bharucha. Integrated Pest Management for Sustainable Intensification of Agriculture in Asia and Africa. Insects. 2015, 6(1). doi: 10.3390/insects6010152.

2 Dhananjayan, V., S. Jayakumar and B. Ravichandran. Conventional Methods of Pesticide Application in Agricultural Field and Fate of the Pesticides in the Environment and Human Health. In: R. K. R, Thomas, S., Volova, T. and K, J. Controlled Release of Pesticides for Sustainable Agriculture. Cham: Springer International Publishing, 2020: 1-39. 978-3-030-23396-9.

3 FAO, 2020. FAOSTAT, Pesticides Use. [cit. 15.1., 2021.] Dostupné z: http://www.fao.org/faostat/en/?#data/RP.

4 Commission), D.-G. f. R. a. I. E., C. Veerman, T. Pinto Correia, et al., 2020. Caring for Soil is Caring for Life. https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/4ebd2586-fc85-11ea-b44f-01aa75ed71a1

5 Vryzas, Z. Pesticide fate in soil-sediment-water environment in relation to contamination preventing actions. Current Opinion in Environmental Science & Health. 2018, 4: 5-9. doi: https://doi.org/10.1016/j.coesh.2018.03.001.

6 Lürling, M. and M. Mucci. Mitigating eutrophication nuisance: in-lake measures are becoming inevitable in eutrophic waters in the Netherlands. Hydrobiologia. 2020. doi: 10.1007/s10750-020-04297-9.

7 Zhao, X., H. Cui, Y. Wang, et al. Development Strategies and Prospects of Nano-based Smart Pesticide Formulation. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2018, 66(26): 6504-6512. doi: 10.1021/acs.jafc.7b02004.

8 Koolen, C. D. and G. Rothenberg. Air Pollution in Europe. ChemSusChem. 2019, 12(1): 164-172. doi: https://doi.org/10.1002/cssc.201802292.

9 Dudley, N. and S. Alexander. Agriculture and biodiversity: a review. Biodiversity. 2017, 18(2-3): 45-49. doi: 10.1080/14888386.2017.1351892.

10 Crall, J. D., C. M. Switzer, R. L. Oppenheimer, et al. Neonicotinoid exposure disrupts bumblebee nest behavior, social networks, and thermoregulation. Science. 2018, 362(6415): 683. doi: 10.1126/science.aat1598.

11 Hallmann, C. A., M. Sorg, E. Jongejans, et al. More than 75 percent decline over 27 years in total flying insect biomass in protected areas. PloS one. 2017, 12(10): e0185809-e0185809. doi: 10.1371/journal.pone.0185809.

12 Beketov, M. A., B. J. Kefford, R. B. Schäfer and M. Liess. Pesticides reduce regional biodiversity of stream invertebrates. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2013, 110(27): 11039-11043. doi: 10.1073/pnas.1305618110.

13 Ewald, J. A., C. J. Wheatley, N. J. Aebischer, et al. Influences of extreme weather, climate and pesticide use on invertebrates in cereal fields over 42 years. Glob Chang Biol. 2015, 21(11): 3931-50. doi: 10.1111/gcb.13026.

14 Glibert, P. M. Eutrophication, harmful algae and biodiversity — Challenging paradigms in a world of complex nutrient changes. Marine Pollution Bulletin. 2017, 124(2): 591-606. doi: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2017.04.027.

15 Richardson, J. R., V. Fitsanakis, R. H. S. Westerink and A. G. Kanthasamy. Neurotoxicity of pesticides. Acta neuropathologica. 2019, 138(3): 343-362. doi: 10.1007/s00401-019-02033-9.

16 Aloizou, A. M., V. Siokas, C. Vogiatzi, et al. Pesticides, cognitive functions and dementia: A review. Toxicol Lett. 2020, 326: 31-51. doi: 10.1016/j.toxlet.2020.03.005.

17 van den Berg, H., B. Gu, B. Grenier, et al. Pesticide lifecycle management in agriculture and public health: Where are the gaps? Science of The Total Environment. 2020, 742: 140598. doi: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140598.

18 Bhandari, G. An Overview of Agrochemicals and Their Effects on Environment in Nepal. Applied Ecology and Environmental Sciences. 2014, 2: 66-73. doi: 10.12691/aees-2-2-5.

19 Gillezeau, C., M. van Gerwen, R. M. Shaffer, et al. The evidence of human exposure to glyphosate: a review. Environ Health. 2019, 18(1): 2. doi: 10.1186/s12940-018-0435-5.

20 Dhananjayan, V. and B. Ravichandran. Occupational health risk of farmers exposed to pesticides in agricultural activities. Current Opinion in Environmental Science & Health. 2018, 4: 31-37. doi: https://doi.org/10.1016/j.coesh.2018.07.005.

21 Meena, R. S., S. Kumar, R. Datta, et al. Impact of agrochemicals on soil microbiota and management: A review. Land. 2020, 9(2): 34. doi