Pestizide

• Anwender: akute Giftwirkung, Spätfolgen

• Verbraucher: Rückstände in Lebensmitteln

• unselektive Breitenwirkung

• unabsehbare Langzeitfolgen

• kleinere Vielfalt des Angebots

• geringere Erträge durch Konkurrenzpflanzen, Schädlinge und Pflanzenkrankheiten

• höhere Preise

• Zunahme des Fleischverbrauchs

• weniger Schutz vor bestimmten Krankheiten (Malaria, Typhus)

• 60,2% mit Rückständen

• 38,8% ohne Rückstände

• 2,7% Rückstände über dem Höchstgehalt (muss über dem Koeffizenzintervall liegen, um beanstandet zu werden)

• 1,6% Rückstände über dem Höchstgehalt -> beanstandet (als mangelhaft, nicht annehmbar bezeichnet)

1. Obst und Gemüse werden am häufigsten beanstandet

2. Getreide wird auch seltener beanstandet

3. bei verarbeiteten Lebensmitteln und Lebensmitteln tierischen Urpsrungs sind häufig Rückstände unter dem Rückstandshöchstgehalt

• 82,2% ohne Rückstände

• 17,8% mit Rückständen

• 0,3% Rückstände über dem Höchstgehalt

• 0,5% Rückstände über dem Höchstegehalt -> beanstandet

-> Rückstände meist im Spurenbereich, oft persistente Altlasten mittlerweile verbotener Stoffe

• Überbegriff für Pflanzenschutzmittel (Herbizide) und Schutzmittel gegen Schadorganismen wie Nager (Biozide)

• Hauptsächlich organische Verbindungen

• daneben wenige anorganische Verbindungen: Schwefel, Kupfersalze (obsolet: Quecksilber-, Blei-, Arsen-Verbindungen)

Stoffe, die nicht in der belebten Natur vorkommen und auch nicht von dieser abstammen

Jeglicher Stoff oder Stoffgemisch der/das auf andere Art als durch bloße physikalische oder mechanische Einwirkung auf Schadorganismen hat (also keine Mausefalle)

• zerstört

• abschreckt

• unschädlich macht

• oder Schadorganismen auf andere Art bekämpft

Wirkstoffe und Gemische, die Pflanzen

• von Schadorganismen schützen oder ihrer Einwirkung vorbeugen

• in einer anderen Weise als ein Nährstoff die Lebensvorgänge von Pflanzen beeinflussen (z.B. Wachstumsregler)

• Pflanzenerzeugnisse konservieren

• unerwünschte Pflanzen vernichten oder deren Wachstum hemmen

1. Glyphosat (Herbizid)

2. Ethephon (Wachstumsregulator)

3. Dithiocabamate (Fungizid)

4. Dimethoat (Insektizid)

5. Bromid (Insektizid, Rodentizid)

6. Carbendazim (Fungizid)

7. Hexaconazol (Fungizid)

8. Chlorpyrifos (Insektizid)

9. Acetamiprid (Insektizid)

Wachsen schneller, sterben aber auch schneller

• Herbizide: gegen Pflanzen

• Fungizide: gegen Pilze

• Insektizide: gegen Insekten

• Molluskizide: gegen Schnecken

• Akarizide: gegen Milben

• Rodentizide: gegen Nagetiere

• Nematizide: gegen Fadenwürmer (Nematoden)

• Trägerstoffe, z.B. Gesteinmehle, Mineralöle, Wasser -> größere Menge zum verteilen

• Hilfsstoffe (der Wirkstoff ist meist nur im Prozent- oder Promille-Bereich enthalten) -> Stoff kann in die Pflanze besser eindringen oder schützt vor Licht

• “Safener” zur Erhöhung der Verträglichkeit gegenüber der Kulturpflanze

• Seifen, Stabilisatoren, Haftmittel

durch die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAUA)

• untersteht dem Bundesministerium für Arbeit und Soziales

• Resorption, Verteilung, Metabolisierung und Ausscheidung

• Akute Toxizität (oral, dermal und inhalativ)

• Haut- und Augenreizung

• Sensibilisierung

• Subchronische Toxizität

• Subakute Toxizität

• Genotoxizität (in vitro und in vivo)

• chronische Toxizität und Kanzerogenität

• Reproduktionstoxizität über mehrere Generationen

• Entwicklungstoxizität, Teratogenität

• akute und subchronische bzw. verzögerte Neurotoxizität

• mechanische Studien, Untersuchung von Metaboliten

• Daten und Untersuchungen am Menschen

• Hersteller stellt Antrag auf Zulassung eines Pflanzenschutzmittels oder auf Festsetzung eines Rückstandshöchstgehalt + führt Toxizitätstest durch bzw. beauftragt in der Regel darauf spezialisiertes Labor diese durchzuführen

• Bundestinstitut für Risikobewertung (BfR) prüft Gesundheitsrisiken

• Julius-Kühn-Institut (JKI) prüft Anwendung und Nutzen

• Umweltbundesamt (UBA) prüft Umweltauswirkungen

• berichten dem Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheitsrecht (BVL), welches Rückstandshöchstgehalte vor schläge

• Weiterleitung an Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft

• European Food Safety Authority (EFSA) überprüft Risikobewertung

• Abbauwege, -mechanismen, -geschwindigkeiten

• wichtige Kenngröße: Disappearance Time (DT50/DT90)

  
  

Versuche mit

• Fischen

• Bodenlebewesen

• Vögeln

• Honigbienen und anderen Insekten

• Wasserpflanzen

• 0,1 Mikrogramm pro Liter

• keine Zulassung bei Überschreitung (Versickerungsversuche)

• dürfen nie überschritten werden

• analog zu ADI-Werten

• sie berechnen sich mit folgenden Annahmen:

  • tägliche Aufnahme von 2 Liter Trinkwasser für einen 70 kg schweren Erwachsenen

  • durch zwei Liter Wasser dürfen 10% des ADI ausgeschöpft werden

  • Leitwert (Mikrogramm pro Liter) = ADI x 70 (Körpergewicht) x 0,5 (pro Liter) x 0,1 (10% des ADI)

• accetpable daily intake

• abgeleitet aus Tierversuchen

• täglich, lebenslang duldbare Höchstkonzentration

Verbraucherschutz:

• Acceptable Daily Intake (ADI)

• Akute Referenzdosis (ARfD)

Anwenderschutz:

• Acceptable Operator Exposure Level (AOEL)

Rückstandhöchstgehalte

• Menge einer Substanz, die in 24 h oder weniger ohne Gefährdung aufgenommen werden kann

• ADI nicht geeignet zur Beurteilung der Gefährdung bei kurzzeitiger überschrittener Exposition mit Stoffen hoher Toxizität

• nicht toxikologisch begründet -> sie werden festgesetzt mit Daten zur TOxikologie, Verzehrsmenge und zur “guten landwirtschaftlichen Praxis”

• bei Überschreitungen ist ein Lebensmittel nicht verkehrsfähig

• bis zur Festlegung eines spezifischen Wertes für ein PRodukt gilt ein Wert von 0,01 mg pro kg

Rückstand ist zulässig und Rückstandshöchstgehalte sind rechtlich nicht mehr zugelassen

• ein Insektizid

• Thiophosphorsäureester, ein Organophosphat

• Acetylcholinesterase-Hemmstoff, ein Nervengift

• zählt zu den am häufigsten eingesetzten Pestiziden in den USA

EU-Zulassung:

• Risiko für Ungeborene (Gehirnentwicklung)?

• Ende der Zulassung: 30. Juni 2016

• Überlastete Behörden: Antrag auf Zulassungsverlängerung wurde nicht rechtzeitig bearbeitet, daher Verlängerung (zuerst bis 2018, dann 2019, dann 2020)

• keine Zulassung in Deutschland, aber häufig in Importprodukten (hauptsächlich Zitrusfrüchten) zu finden

• 2011 fand sich in ca. 41% aller untersuchten Lebensmittel mehr als ein Pflanzenschutzrückstand

• zur Zeit noch gültig: Lebensmittel ist verkehrsfähig, wenn kein Rückstandshöchstgehalt überschritten wird

• Zukünftig angestrebt: Bewertungskonzept durch Summation der Gehalte derjenigen Wirkstoffe (additive Effekte) mit

  • gleichem Wirkmechanismus

  • gleichem phänomenologischen Effekten

Einige wichtige Wirkprinzipien durch Hemmung der:

• Photosynthese

• Aminosäuresynthese

• Fettsäuresynthese

• Pigmentsynthese

• Zellteilung

• farbloser Feststoff, in wässriger Lösung intensiv blau

• wird in Pflanzen während der Photosynthese statt NADP+ reduziert und dadurch zur Wirkform: Bildung von zelltoxischen Radikalen

• schnellwirkendes Totalherbizid, das über die Blätter aufgenommen wird

• lange Halbwertszeit im Boden

• Anwendung:

  • oft in tropischen Gebieten: Ananas-, Bananen-, Palmölplantagen u.a.

  • Obst- und Weingärten

• sehr gifitg, auch in Säugern erfolgt die Bildung von sehr reaktionsfähigen Radikalen

• LD50 bei der Ratte

  • oral: ca. 100 mg/kg

  • dermal: ca. 200 mg/kg

• relativ häufiges Suizidgift

• tödliche Dosis für den Menschen: 20-40 mg/kg

• mehrstündige Latenzperiode, danach Entzündung im Gastrointestinaltrakt, Erbrechen, Durchfall

• Nieren und Leberschäden, Anreicherung in der Lunge: Ödem, Fibrose

• bei schweren Vergiftungen: Tod durch Multi-Organversagen

• in der EU seit 2007 keine Zulassung

• ein Totalherbizid

• weltweit das am meisten eingesetzte Herbizid

• inhibiert das Enzym 5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat-Synthase (EPSPS) des Shikimatwegs, ein Stoffwechselweg der nur in Pflanzen und Mikroorganismen vorkommt

• gelangt über die Blätter in die Pflanze

  
  

• Herbizid, das alle Pflanzenarten abtötet, unabhängig davon, ob es sich um Unkraut oder Nutzpflanzen handelt

• Diese Mittel wirken meist nicht selektiv und werden oft eingesetzt, um Flächen vollständig von Bewuchs zu befreien, z. B. in der Landwirtschaft, auf Verkehrsflächen oder in der Forstwirtschaft

• auf Bahngleisen

• Vernichtung von Unkräutern (statt Pflügen)

• zusammen mit durch Gentechnik veränderten resistenten Pflanzen

• Millionen Tonnen pro Jahre werden eingesetzt

• LD50 von reinem Glyphosat bei der Ratte, oral: 4280 mg/kg

  • im Handel erhältliche Produkte: LD50 ca. 3x niedriger (-> Trägerstoffe)

• ADI-Wert: 0,3 mg/kg

• geringe Flüchtigkeit (Feststoff)

• Halbwertszeiten im Boden und in Gewässern: ca. 1-2 Wochen

• schneller mikrobieller Abbau zu

• akute geringe Ökotoxizität, aber Verarmung der Landschaft an Wildpflanzen (Totalherbizid)

• IARC: Gruppe 2a kanzerogen -> andere Institutionen (EFSA, BfR, JMPR) sagen, dass es keine kanzerogene Wirkung hat

• insbesondere in den USA gibt es immer mehr resistente Pflanzen

• Herbizide können zu vermehrten Bildung von Antibiotikaresistenten Bakterien führen

  • veränderte Genexpression

  • Neubildung von Efflux-Pumpen, die Antibiotika aus der Zelle schleuesen

• in kleinen Mengen im Urin gefunden

• Verdacht als endokriner Disruptor

• Missbildungen im Tierversuch

• Zusatzstoffe erhöhen die Giftigkeit

• Bienengefährdung

• JMPR: kein krebserzeugendes Risiko für den Menschen, wird aber von der Lebensmittelindustrie finanziert

• Aminomethylphosphonsäure (AMPA), dann weiter zu

• Formaldehyd

• Kohlendioxid

• Phosphat

• Ammonium

• Multisite Inhibitoren: Wirkung auf mehrere molekulare Targets

• Sterolbiosynthese-Inhibitoren

• Atmungsketten-Inhibition

• neben organischen Verbindungen auch bedeutende Mengen anorganischer Fungizide: Schwefel, Kufpersalze (Quecksilber-Verbindungen: nicht mehr zugelassen)

• Mancozeb: ein Dithiocarbamat

  • Verwendung: z.B. Kartoffeln, Getreide, Äpfel, Birnen

  • wirkt gegen Braunfäule (Pilzbefall)

  • LD50 bei Ratte, oral: >5000 mg/kg

• häufig reizende + sensibilisierende Wirkung

• reagieren mit SH-Gruppen von Proteinen und komplexieren Metalle

• im Säuger u.a.: Cytochromoxidase, Acetaldehyd-Dehydrogenase

• Interaktion mit Catecholaminsynthese -> ZNS-Wirkung

• thyreoidale Peroxidase -> Konzentrationsabnahme von Schilddrüsenhormonen

• Deutschland bewertet die Daten und empfiehlt: Erhöhung

• EFSA findet Datenlücken

• Mancozeb wird ab Juni 2021 verboten

• Flusilazol

  • ein Triazol-Fungizid

  • Verwendung im Getreide-, Obst- und Weinanbau

  • Hemmung der Ergosterolsynthese, ein Bestandteil der Zellmembran von Pilzen

  • LD50 bei der Ratte, oral: 700-1100 mg/kg, dermal: 2000 mg/kg

• Azole:

  • häufig sehr lipophile Stoffe

  • Interaktion mit Cytochrom-P450-Enzymen -> Lebertoxische Induktion Fremdstoff-metabolisierender Enzyme, endokrine Störungen

• BVL: Widerruf der Zulassung in Deutschland wegen potentiell endokriner Wirkung

• Widerruf zu 2013, Abverkauf bis 2014, Aufbrauchen bis 2015

• Wirkung als Nervengifte

• Lockstoff- oder Pheromonfallen

• Larvizide (Einwirkung auf die Insektenhäutung)

• Hemmung der Chitinsynthese

• Übererregung oder Blockade von Natriumkanälen (Pyrethroide, polychlorierte Hexadiene)

• Übererregung oder Blockade von Chloridkanälen

• Cholinersterase-Hemmstoffe (Organophosphate, Carbamate)

• Acetyhlcholinrezeptor-Agonisten (Neonicotinoide)

• Beispiele: Lindan, Endosulfan

• Frühere Verwendung: großflächiger Einsatz in der Landwirtschaft

• Noch heute: DDT in der Malariaprophylaxe

• Obsolet wegen der hohen Ökotoxizität -> weltweites Verbot gemäß Stockholmer Konvention:

  • sehr persistent

  • durch Ferntransport weltweite Verteilung

  • bioakkumulierend

• Fraß- und Kontaktgifte

• Anwendung im Pflanzenschutz, gegen Ekto- und Endoparasiten

• Schrader-Formel insektizid-wirksamer Organophosphate:

  • R = oft Alkyl- oder Alkoxygruppen

  • X = Abgangsgruppe z.B. Halogen

  • Phosphat

  • Doppelbindung Sauerstoff oder Schwefel

• In Deutschland noch zugelassene Insektizide aus der Gruppe der Organophosphate und Carbamate: Dimethoat, Methiocarb, Pirimicarb, (Chlorpyrifos)

Erregung des zentralen und peripheren Nervensystems:

• Tränen- und Speichelfluss

• Magen/Darmsekretion, Spasmen

• Tremor, Krämpfe

• Sehstörungen

• Blutdruckanstieg

• Bewusstseinsstörung, Atemlähmung

• Nervengifte: Hermmung der Acetylcholin-Esterase: Organophosphate sind verwandt mit den chemischen Kampfstoffen Soman, Tabun und Sarin

• LD50 Rate oral/dermal (mg/kg):

  • Dimethoat: 387

  • Chlorpyrifos: 82/202

  • Methiocarb: 20/-

  • Pirimicarb: -100/>500

  • Sarin: 1/2,5 (chemischer Kampfstoff)

• Bei Carbamaten ist die Reaktivierungszeit der AcCH-Esterase wesentlich kürzer (30-40 min) als bei organophosphate (Tage)

• spaltet sehr schnell den Neurotransmitter Acetycholin zur Abschaltung des Reizes -> Acetat und Cholin

• Blockade führt zur Dauererregung

• Antidot: Atropin, Oxime

• seit 2002 verboten

• sehr giftig für Insekten und Warmblüter, ungiftig für Pflanzen

• farblose Flüssigkeit (Handelspräparat gelbbraun, stechender Geruch)

• kein Zusammenhang der Bezeichnung E605 mit den E-Nummern für Lebensmittelzusatzstoffe: um Verwechslungen auszuschließen, gibt es keinen Stoff mit der Nummer E605

• Oxime als Antidot frühzeitig gegeb, sonst ohne Wirkung

• Pyrethrum: Extrakt aus verschiedenen Chrysanthemenarten (Dalmatinische Insektenblume)

• die insektizide Wirkung war schon im Altertum bekannt

• Hautanbaugebiete heute: Kenia, Tansania, Papua-Neuguinea, Ruanda

• Synthetische Derivate der 4. Generation (z.B. Permethrin) sind lichtstabil

• Verwendung: Landwirtschaft, häuslicher Bereich (z.B. Kopfläuse), Veterinärmedizin

• verlängerte Öffnung des spannungsabhängigen Natriumkanals

• Erhöhung der Calcium-Konzentration

• Hemmung des GABA-Rezeptors

• sehr schneller Wirkungseintritt (knock down effect) bei Insekten = Fallen im Flug runter

• Pyrethrum LD50 bei Ratten

  • oral: >1200 mg/kg

  • dermal: 2000 mg/kg

• Hautreizungen, Parästhesien

• Permethrin (Typ 1): kurze Folgen von Nervenimpulsen, Tremor (T-Syndrom)

• Cypermermethrin (Typ II): langanhaltende Folgen von Nervenimpulsen, unkontrollierte Bewegungen (Choreoathetose), Salivation (CS-Syndrom)

• ADI: 0,00125 mg/kg bw pro Tag

• ARfD: 0,00125 mg/kg bw

• sehr giftig für Wasserlebewesen, Honigbienen, Nicht-Ziel-Insekten

• “Candiadate for Substitution”

• EU-Verordnung Bienenschutz bei der Zulassung von Pflanzenschutzmitteln

• Bewertungsbehörde Julius Kühn-Insitut (JKI)

• BVL: Zulassung nur, wenn keine Auswirkungen auf die Larven, das Verhalten der Honigbiene, auf das Überleben sowie die Entwicklung von Bienenvölkern

• Aber: zur Zeit wird auf akute Toxizität getestet

• verdävhtig: Insektizide aus der Gruppe der Neonicotinoide

• aktivieren den nicotinischen Acetylcholin-Rezeptor von Insekten

• nur schwache Wirkung am humanen Rezeptor -> geringe Humantoxizität

• z.B. Thiamethoxam, Chlothianidin, Imidacloprid

• Bienensterben in Süddeutschland 2008: Verbot von mit Chlothianidin behandeltem Mais

• BVL setzt EU-Verordnung um: Ruhen der Zulassung für bestimmte Pflanzenschutzmittel mit den Wirkstoffen in Deutschland ab 2013 zunächst für zwei Jahre

ursächlicher Beweis schwer zu führen:

• gesamtwirtschaftliche Verluste in Höhe mehrere Milliarden Euro gemäß einer Industrie-finanzierten Studie

• Klagen der Hersteller sind eingereicht

• bedingt möglicherweise höhere Rückstandsgehalte von weniger wirksamen Ersatzstoffen in Lebensmitteln durch deren vermehrten Einsatz

• Zunahme des Neonicotinoid-Verbrauchs spiegelt nicht debn winterlichen Verlust von Bienenvölkern wider

• Honigbienen sind ein schlechter Indikator: Abhängig von menschlichen Aktivitäten, Hobbytrends, …

• Eindeutige Korrelation des Rückgangs der Wildbienen mit dem Gebrauch von mit Neonicotinoiden behandelter Rapssaat

• Neonicotinoide sind mitverantwortlich für den Rückgang von u.a. Wildbienen, Hummeln, weiteren Bestäubern, Wasserinsekten, Vögeln

• das Bienensterben ist nur ein Symptom einer tiefergehenden Problematik: der Einsatz von Pestiziden führt zu Abnahme von: Bestäubern, Biodiversität, intakte Ökosystemen

• EFSA: Signifkanter Zusammenhang bei Morbus Parkinson und Leukänie bei Kindern

• Das BfR sieht keine Gefährdung:

  • biologische Plausibiltät experimentell nicht hinreichend abgeleitet

  • “Ein kausaler Zusammenhang zwischen einer Pestizidaufnahme und dem Entstehen der Krankheit beim Menschen kann somit derzeit nicht belegt werden”

• Katastrophale Auswirkungen auf Umwelt, menschliche Gesundheit und Gesellschaft als Ganzes

• Nötige Konsequenzen:

  • Abschied von der industriellen Landwirtschaft

  • Hinwendung zur nachhaltigen Landwirtschaft durch Anwendung von Konzepten der Agrarökologie

  • Der Einsatz von Pestiziden sollte generell reduziert und die Anwendung von Pflanzenschutzmitteln und Bioziden mit besonderer Relevanz für Insekten in ökologisch besonders schutzbedürftigen Bereichen verboten werden (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit)

Der Einsatz von Neonicotinoiden bietet kurzfristige wirtschaftliche Vorteile für Landwirte, hat aber langfristige ökologische und regulatorische Kosten

• ​Weltweit kommt es jährlich zu etwa 385 Millionen Fällen akuter unbeabsichtigter Pestizidvergiftungen

• Diese Zahl entspricht etwa 44 % der in der Landwirtschaft tätigen Bevölkerung, was bedeutet, dass fast die Hälfte der Landwirte und Landarbeiter jährlich mindestens eine Vergiftung erleidet