Pflanzenschutzmittel

Pflanzenschutzmittel
Traktor bei der Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln

Pflanzenschutzmittel sind chemische oder biologische Wirkstoffe und Zubereitungen, die dazu bestimmt sind

  • Pflanzen und Pflanzenerzeugnisse vor Schadorganismen zu schützen oder ihrer Einwirkung vorzubeugen,
  • in einer anderen Weise als ein Wirkstoff die Lebenswege von Pflanzen zu beeinflussen (z. B. Wachstumsregulatoren),
  • unerwünschte Pflanzen oder Pflanzenteile zu vernichten oder ein unerwünschtes Wachstum von Pflanzen zu hemmen oder einem solchen Wachstum vorzubeugen.

Was Pflanzenschutzmittel sind, ist für Deutschland in § 2 des Pflanzenschutzgesetzes geregelt. Die Substanzen dürfen erst in die Praxis eingeführt werden, wenn sie ein langwieriges Zulassungsverfahren durchlaufen haben. Federführend in dem Verfahren der Pflanzenschutzmittelzulassung ist das Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL). Da die Wirkstoffzulassung im EU-Gemeinschaftsverfahren durchgeführt wird, dürfen grundsätzlich nur Pflanzenschutzmittel zugelassen werden, deren Wirkstoffe in der Anlage der EU-Richtlinie 91/414/EWG aufgeführt sind. Zugelassene Pflanzenschutzmittel erhalten eine Zulassungsnummer, die zusammen mit dem Zulassungszeichen (die Ährenschlange im Dreieck ist nicht mehr aktuell, sondern wurde durch einen Schriftzug "Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit" ersetzt, wichtig ist die Zulassungsnummer darunter) auf der Verpackung stehen muss.

Pflanzenschutzmittel sind in der Regel sogenannte Zubereitungen, das heißt, sie enthalten neben dem eigentlichen Pflanzenschutzwirkstoff[1] auch Hilfsstoffe, die die Anwendung oder Verteilung erleichtern.

Bestimmte Pflanzenschutzwirkstoffe unterliegen in einigen Ländern Anwendungsverboten oder -einschränkungen. In Deutschland werden Einzelheiten hierzu von der Verordnung über Anwendungsverbote für Pflanzenschutzmittel (PflSchAnwV 1992) geregelt. Gründe für ein Anwendungsverbot beziehungsweise eine Anwendungsbeschränkung können zum Beispiel neue Erkenntnisse zur Gesundheitsgefährdung oder eine starke Anreicherung in der Umwelt sein. In der ökologischen Landwirtschaft gelten zusätzliche Beschränkungen.

Ein Problem beim Pflanzenschutz ist die Gefahr von Resistenzbildungen bei Insekten, Unkräutern und Pilzen[2] gegenüber einzelnen Wirkstoffen. Diese können entstehen, wenn wiederholt identische Wirkstoffe angewendet werden. In der Praxis werden deshalb Spritzfolgen verschiedener Wirkstoffe und Mischungen von Pflanzenschutzmitteln angewendet. Die Pflanzenschutzforschung sucht nach neuen Wirkstoffen mit neuen Leitstrukturen um im Falle auftretender Resistenzen Lösungsmöglichkeiten zu bieten.[3]

Pflanzenschutzmittel tragen dazu bei, Ernteausfälle zu vermindern. Ohne Pflanzenschutz wird der Minderertrag bei der landwirtschaftlichen Nahrungsproduktion auf 30 % geschätzt. Darüber hinaus besteht die Gefahr von Verlusten bei der Nahrungsmittellagerung, weshalb Vorratsschutz notwendig wird. Die jährliche Weltgetreideproduktion stieg von 1950 bis 2007 von 700 Millionen Tonnen auf 2,3 Milliarden Tonnen. Dies ist eine Verdreifachung des Ertrages auf nahezu gleichbleibender landwirtschaftlicher Produktionsfläche.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

In der Geschichte wurde die landwirtschaftliche Ernte der Menschen häufig von Schädlingen bedroht. Aus dem alten Ägypten kennt man Heuschreckenplagen aus dem alten Testament und von Wandmalereien. Auch im alten China ist eine systematische Bekämpfung von Heuschrecken um 1000 v. Chr. bekannt gewesen.[4] In der Frühzeit verwendete man elementaren Schwefel und Arsen zur Abwehr von Insekten. Durch Entdeckungsreisen in andere Länder stießen Forscher auf pflanzliche Wirkstoffe, die gegen Schädlinge eingesetzt werden konnten: Nikotin aus Tabakblättern (1763), Pyrethrum aus Chrysanthemenblüten (1843), Rotenon aus Derris-Wurzeln (1848).[4] Bekannte Plagen in der Geschichte waren die Kartoffelfäule zwischen 1845 und 1851 in Irland – bis zu einer Million Menschen starben, zwei Millionen Iren wurden in die Auswanderung nach Amerika getrieben – und in Deutschland in den Jahren 1916–1917.[5]

Die ersten chemischen Bekämpfungsmittel waren metallhaltige Verbindungen aus Blei, Kupfer, Mangan oder Quecksilber.[4]

Als erstes synthetisches Insektizid gilt Dinitrocresol (Bayer, 1892). Im Jahr 1938 wurde dann das gut wirksame Insektizid TEEP (Tetraethylpyrophosphat), im Jahr 1939 die Wirksamkeit des DDT von Paul Hermann Müller (Geigy) entdeckt. DDT wurde von den US-Truppen im Zweiten Weltkrieg im Pazifik als Schutz gegen Malaria eingesetzt. Später trug DDT dazu bei, das Problem der Malaria einzudämmen. DDT reichert sich aber in der Umwelt und Nahrungskette an.[4] Ab etwa 1970 wurde die Verwendung von DDT zunächst in einigen westlichen Industriestaaten verboten, seit 2004 ist sie weltweit nur noch zur Seuchenbekämpfung zugelassen. Die schwer abbaubaren Chemikalien, die sich über weite Gebiete – auch im Wasser verteilen – und auch im menschlichen Fettgewebe anreichern können, nennt man POPs (persistent organic pollutants).[6]

Im Jahr 1942 wurde die 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure (2,4-D) als erstes Herbizid entdeckt. 1944 entdeckt Gerhard Schrader die Thiophoshorsäureester als wirksame Insektizide. Aufgrund der guten biologischen Abbaubarkeit wird diese Stoffgruppe zur Schädlingsbekämpfung gerne eingesetzt. 1956 wurden Triazin-Herbizide in der Schweiz eingeführt.[5]

In den USA entdeckte man 1930 die fungizide Wirkung von Dithiocarbamaten.[5]

Seit einigen Jahren werden mit gentechnischen Methoden Pflanzen gezüchtet, die gegen Breitbandherbizide resistent sind (siehe Grüne Gentechnik).

Toxikologische Untersuchungen von Pflanzenschutzmitteln

Pflanzenschutzmittel bergen Gefahren für Konsumenten, die Nahrungsmittel verzehren. Auch für Arbeiter, die mit Pflanzenschutzmitteln arbeiten und über einen längeren Zeitraum hohen Belastungen dieser Stoffe ausgesetzt sind, ist die Kenntnis des Gefährdungspotentials wichtig. Ferner müssen Gefahren für Tiere und Pflanzen untersucht werden.

Erst mit der Entwicklung der Spurenanalytik wie Gaschromatographie, HPLC konnten selbst geringste Spuren (1/1.000.000.000) von Pflanzschutzmitteln nachgewiesen werden.[5]

Die chronische Toxizität für Umweltchemikalien wird mittels Fütterungsversuchen bei Ratten und Hunden festgestellt. Die durchschnittliche Lebenszeit von Ratten beträgt etwa zwei Jahre. Bei täglichen Fütterungsversuchen wird ihnen eine bestimmte Menge Pflanzenschutzmittel den Nahrungsmitteln durch Beimischung zugesetzt. Wenn diese Chemikalie von mehreren durchschnittlichen Ratten ohne gesundheitliche Folgen vertragen wird, erhält man den ADI (der acceptable daily intake, der ADI-Wert mg Wirkstoff je kg Körpergewicht pro Tag). Zum Schutz für Menschen soll aus Sicherheitsgründen der ADI-Wert für Menschen nur 1/100 des ADI-Wertes von Ratten betragen.[7]

  • Beispiel:

Eine 200 g schwere Ratte erhält täglich 25 g Futter, das 0,5 mg Pflanzenschutzmittel enthält. Der ADI (Ratte) ist: 0,5/0,2 = 2,5 mg / (kg · d) oder ADI (Mensch) = 0,025 mg / (kg · d). Ein 60 kg schwerer Erwachsener könnte täglich 1,5 mg eines Wirkstoffes zu sich nehmen und dabei keinerlei gesundheitliche Folgen verspüren.

ADI-Werte von einigen Pflanzenschutzwirkstoffen[4]
Pflanzenschutzwirkstoff ADI (mg/(kg*d)
2,4-D 0,01
Amitraz 0,01
Carbaryl 0,008
Carbofuran 0,002
Diazinon 0,002
Disulfoton 0,0003
Endosulfan 0,006
Imazalil 0,03
Metalaxyl 0,03
Permethrin 0,05
Pyrethrine 0,04
Thiocarb 0,03

Bei einem Befall durch Pflanzenschädlinge wird eine Dosis eines Pflanzenschutzmittels angewendet, die ausreichend ist, die Plage zu beseitigen. Im geernteten Getreide, Gemüse, Obst werden dann die Rückstände an Pflanzenschutzmitteln bestimmt. Man kann dann pro Kilo Lebensmittel errechnen, wieviel mg Pflanzenschutzmittel maximal enthalten sein kann (MRL, Maximum Residue Limit) und welche Menge Nahrungsmittel von einer Normalperson täglich verzehrt wird (TTMA, Theoretisch tägliche maximal Aufnahme Milligramm pro Person und Tag). ADI-Wert und TTM-Wert können verglichen und Gefahren für die Bevölkerung abgeschätzt werden.[4]

Die tatsächlichen Konzentrationen in Nahrungsmitteln sind weitaus geringer, da Pflanzenschutzmittel vielfach schnell biologisch abgebaut werden und viele Agrarbetriebe keine Pflanzenschutzmittel einsetzen. Selbst in den USA (um 1980) wurden nur 45% der landwirtschaftlich genutzten Flächen mit Pflanzenschutzmitteln behandelt.[5] Im Jahr 2008 konnte in 62 % der deutschen Getreideproben (siehe Weblink Ernährungsbericht 2008) kein Pflanzenschutzmittel nachgewiesen werden, bei 1–2 % der Proben wurde der Grenzwert überschritten. Bei Obst und Gemüse wurde in 8,4 % der Proben der Grenzwert überschritten, in 3,1 % der Fälle lag der Pflanzenschutzmittelgehalt über 0,01 mg/kg. Tierische Lebensmittel enthielten in mehr als 50% der Proben Rückstände an Pflanzenschutzmitteln (DDT, Lindan), der Gehalt in den Proben war jedoch gering.

Am 1. September 2008 wurde eine neue EG-Verordnung über Höchstgehalte von Pflanzenschutzmitteln in Lebensmitteln veröffentlicht.

Es gibt chemische Pflanzenschutzmittel, die von Bakterien oder durch Wasser, Licht ihre gefährdende Wirkung schnell verlieren (z. B. Phosphorsäureester) und andere Stoffe (z. B. DDT, Lindan), die sich kaum zersetzen und in der Nahrungsmittelkette anreichern können. DDT zersetzt sich kaum durch Umwelteinflüsse. Erst nach 10 Jahren nimmt die Konzentration um 50 % im Boden ab.[8] DDT und andere Stoffe können in den natürlichen Nahrungsmittelkreislauf gelangen und sich z. B. im Meer, im Plankton, in Fischen anreichern. Bei der Nahrungsaufnahme von Getreide, Fleisch, Fisch konnte auch der Mensch diesen Gefahrenstoff aufnehmen. Beim Menschen lagert es sich im Fettgewebe, Leber, Herzmuskel ab und konnte auch in der Muttermilch nachgewiesen werden. [8] Eine Reihe von chlororganischen Pflanzenschutzmitteln wurde verboten DDT (1972), Aldrin (1972), Heptachlor (1985), Endrin (1985).[4]

Bei Pflanzenschutzmitteln werden auch Tests bezüglich Carcinogenität, Teratogenese (vererbte Änderungen, Missbildungen nach der Geburt), Mutagenese (genetische Veränderungen) durchgeführt. Untersuchungen bezüglich der Inhalation, der Aufnahme über die Haut und der Art der biochemischen Umwandlung im Körper werden gemacht. Bei der Untersuchung einer neuen Substanz müssen um 100.000 Einzeldaten (z. B. Urin, Zuckergehalt, Kreatinin, weiße, rote Blutkörperchen, Cholesterin, Missbildungen usw.) aus Tierversuchen ausgewertet werden. Später muss das neue Pflanzenschutzmittel als radioaktiver Tracer hergestellt werden, damit Forscher den chemischen Abbau in der Umwelt und im Organismus studieren können. Ein Dossier zu einem neuen Pflanzenschutzmittel umfasst heute etwa 30.000–50.000 Seiten und eine Zusammenfassung von etwa 2000 Seiten. Eine Zulassung für ein neues Pflanzenschutzmittel ist meistens auf 10 Jahre begrenzt und muss danach erneuert werden. Bei neuen unerwarteten Wirkungen kann die Zulassung entzogen werden. 1998 mussten zur Entwicklung eines neuen Wirkstoffes etwa 30.000–40.000 Verbindungen hergestellt werden, die Forschungskosten liegen bei ca. 150–200 Mio. US$ pro Wirkstoff.[4] In Europa mussten ältere Wirkstoffe (vor 1991 etwa 850 Stoffe) als Pflanzenschutzmittel nach der „Directive 91/414/EEC“ und dem „Annex I“ neu auf toxikologische Folgen bewertet werden. In den USA, Europa und Japan gibt es leicht unterschiedliche Protokolle bei der Zulassung von Pflanzenschutzmitteln, so dass man bemüht ist, die Protokolle international zu harmonisieren.

Es gibt auch Giftstoffe in der Natur. Pflanzen können von Schimmelpilzen befallen werden, diese sondern eine für Menschen sehr giftige Substanz, das Aflatoxin, ab. Durch den Einsatz von Fungiziden kann der Landwirt die Ernte vor einem möglichen Verderb schützen.

Der oft vermutete Zusammenhang zwischen Pflanzenschutzmitteln oder ihren Rückständen in der Nahrung und der Entstehung von Krebs konnte nicht nachgewiesen werden.[9]

Pflanzenschutzmittelverzeichnis

Alle in Deutschland zugelassenen Pflanzenschutzmittel sind im Pflanzenschutzmittelverzeichnis des Julius Kühn-Instituts – Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI) (bis 31. Dezember 2007 Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft) aufgelistet. Das jährlich herausgegebene Werk umfasst 7 Bände:

Zu jedem Pflanzenschutzmittel sind hier auch die darin enthaltenen Wirkstoffe und deren Gehalte, sowie die erlaubten Anwendungsgebiete und die Kennzeichnungsauflagen aufgeführt.

Die zugelassenen Pflanzenschutzmittel können online abgefragt werden. Die in der Schweiz zugelassenen Präparate und Wirkstoffe können beim Bundesamt für Landwirtschaft eingesehen werden, in Österreich ist die Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit (AGES) zuständig und in Deutschland das Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit.[10]

Anwendungsbereiche

Gemäß Pflanzenschutzmittelverzeichnis gibt es Pflanzenschutzmittel für folgende Bereiche:

Fusionen in der Pflanzschutzmittelbranche

Um 1990 hielten die Großunternehmen BASF, Bayer, Hoechst, Schering, Ciba-Geigy, Sandoz eigene Abteilungen zur Entwicklung von Pflanzenschutzmitteln in Deutschland, Frankreich und der Schweiz. Die Entwicklung neuer Pflanzenschutzwirkstoffe hat sich durch die erheblich gestiegenen Kosten für die Forschung so verteuert, dass diese nur noch von Großfirmen und Industriekooperationen aufgebracht werden können, was in der Folge zu zahlreichen Firmenfusionen führte.

1994 wurde die Agrarsparte von Hoechst mit der von Schering zusammengelegt, es entstand das neue Unternehmen AgrEvo. Die französische Rhône-Polenc fusionierte mit Hoechst zu Aventis, im Pflanzenschutzsektor entstand Aventis CropScience (später Agreva). 2002 legte Bayer den Pflanzenschutzsektor mit Agreva zusammen, es entstand das Unternehmen Bayer CropScience.[4]

Die BASF übernahm die Pflanzenschutzmittelforschung von Shell und der Cyanamid. Im Jahr 2000 wurde das Geschäft der BASF durch den Pflanzenschutzmittelbereich einer US-Firma (American Home Products) erweitert.

Die schweizer Chemiekonzerne Sandoz und Ciba-Geigy fusionierten zu Novartis. 1996 entstand die Novartis Crop Protection. Bei der Zusammenlegung von Novartis Crop Protection mit Zeneca entstand ein selbstständiges Agrounternehmen mit dem Namen Syngenta.[4]

Technik

Das Pflanzenschutzmittel wird auf Feldern von einer Feldspritze, oder bei großen Flächen mit einem Flugzeug oder einem Hubschrauber verteilt. In Entwicklungsländern werden Pflanzenschutzmittel häufig mit Gartenspritzen ausgebracht.

Einsatzgebiete und Verbrauch von Pflanzenschutzmitteln

Im Jahr 2000 betrug der weltweite Umsatz durch den Verkauf von Pflanzenschutzmitteln etwa 29,9 Mrd US$.[4]

Einsatzgebiete von Pflanzenschutzmitteln im Jahr 2000, Weltmarkt[4]
Landwirtschaftsprodukte  % Umsatzanteil bezgl. allen Pflanzenschutzmitteln
Früchte, Gemüse, Nüsse 21 %
Getreide 13,1 %
Mais 8,0 %
Reis 8,0 %
Baumwolle 5,0 %
Ölpflanzen 5,8 %
Privathaushalte, Garten, Zierpflanzen 17,2 %
Sonstige 18,1 %
Verbrauch an Pflanzenschutzmitteln in Deutschland[11]
Verbrauch in Tonnen 1970 1980 1990 1995 2000 2005
Herbizide 10.661 20.857 16.957 16.065 16.610 14.698
Fungizide 6.331 6.549 10.809 9.652 9.641 10.184
Insektizide, Akarizide, Synergisten 1.521 2.341 1.525 4.925 6.111 6.809
Sonstige 956 3.183 3.679 3.889 3.232 3.803
Summe 19.469 32.930 33.146 34.531 35.594 35.494

Siehe auch

Literatur

  • Gerd Fleischer, Hermann Waibel: Externe Kosten des Pflanzenschutzmitteleinsatzes in der Landwirtschaft – Handlungsbedarf für die Agrarumweltpolitik. In: Zeitschrift für Umweltpolitik & Umweltrecht. 22, Nr. 3, 1999, S. 433–448.
  • Paul Schudel: Ökologie und Pflanzenschutz. Grundlagen für die Verwendung von Pflanzenschutzmitteln. Umwelt-Wissen Nr. 0809. Bundesamt für Umwelt, Bern 2008 (PDF).
  • Roland Dittmeyer, Wilhelm Keim, Gerhard Kreysa, Karl Winnacker, Leopold Küchler: Chemische Technik. Band 8, Ernährung, Gesundheit, Konsumgüter. 5. Auflage. Wiley-VCH, 2004 ISBN 3527307737, S. 216ff.
  • Bernhard Frutschi, Philipp Gut, Samuel Stüssi: Pflanzenschutz im Gartenbau. JardinSuisse, BAFU, 2009, ISBN 3-9522576-4-8 PDF).
  • Marion Beckmann, Karl-Josef Haack: Insektizide in der Landwirtschaft. In: Chemie in unserer Zeit. 37, 2003, S. 88–99.
  • Michael Henningsen: Moderne Fungizide. In: Chemie in unserer Zeit. 37, 2003, S. 98–111.
  • Burkhard Fugmann, Folker Lieb, Heinrich Moeschler, Klaus Naumann, Ulrike Wachendorff: Natürliche Pflanzenschutzwirkstoffe. Teil I: Eine Alternative zu synthetischen Pflanzenschutzmitteln?. In: Chemie in unserer Zeit. 25, Nr. 6, 1991, S. 317–330, doi:10.1002/ciuz.19910250606.
  • Burkhard Fugmann, Folker Lieb, Heinrich Moeschler, Klaus Naumann, Ulrike Wachendorff: Natürliche Pflanzenschutzwirkstoffe. Teil II: Grenzen der praktischen Verwertung. In: Chemie in unserer Zeit. 26, Nr. 1, 1992, S. 35–41, doi:10.1002/ciuz.19920260109].
  • Thomas Seitz, Michael G. Hoffmann, Hansjörg Krähmer: Herbizide für die Landwirtschaft. In: Chemie in unserer Zeit, 2003, S. 112–124.
  • Robin Sur: Rückstandsanalytik. In: Praxis der Naturwissenschaften, Chemie. 50, Nr 2, 2001, S. 15ff.
  • R. Gent, F. Dechet: Pflanzenschutzmittel und Naturhaushalt. In: Praxis der Naturwissenschaften, Chemie. 50, Nr 2, 2001, S. 6ff.
  • Industrieverband Agrar e.V: Wirkstoffe in Pflanzenschutz- und Schädlingsbekämpfungsmitteln: physikalisch-chemische und toxikologische Daten Hrsg.: Chemie-Wirtschaftsförderungs-Gesellschaft, 3., neubearbeitete Auflage, BLV-Verl.-Ges., München/Wien/Zürich, 2000, ISBN 3-405-15809-5 (Frühere Auflagen herausgegeben vom Industrieverband Pflanzenschutz e.V.)

Einzelnachweise

  1. ↑ Bernd Schäfer: Naturstoffe der chemischen Industrie. Spektrum Verlag, 2007, ISBN 978-3-8274-1614-8, S. 467–512.
  2. ↑ Proplanta: Neu aufgetretene Resistenzen
  3. ↑ Burkhard Fugmann, Folker Lieb, Heinrich Moeschler, Klaus Naumann, Ulrike Wachendorff: Natürliche Pflanzenschutzwirkstoffe. Teil I: Eine Alternative zu synthetischen Pflanzenschutzmitteln?. In: Chemie in unserer Zeit. 25, Nr. 6, 1991, S. 317–330, doi:10.1002/ciuz.19910250606.
  4. ↑ a b c d e f g h i j k l Roland Dittmeyer, Wilhelm Keim, Gerhard Kreysa, Karl Winnacker, Leopold Küchler: Chemische Technik. Band 8, Ernährung, Gesundheit, Konsumgüter. 5. Auflage. Wiley-VCH, 2004 ISBN 3527307737, S. 218–223.
  5. ↑ a b c d e Ulmanns Encyklopädie der technischen Chemie.Bd. 18. Uran (Fortsetzung) bis Zellwolle. 4. Auflage, Urban & Schwarzenberg, S. 4–15 (Stichwort: Pflanzenschutzmittel, Toxikologie).
  6. ↑ Gerhard Lammel, Cornelius Zetsch: POPs – schwer abbaubare Chemikalien, Chemie in unserer Zeit, 2007, 276–284, doi:10.1002/ciuz.200700421
  7. ↑ Günter Vollmer, Manfred Franz „Chemische Produkte im Alltag“, dtv / Georg Thieme Verlag Stuttgart 1985, S. 414 ff
  8. ↑ a b Römpps Chemie-Lexikon, 8. Auflage, Stichwort: DDT
  9. ↑ Ritter, Len (1997): Report of a Panel on the Relationship between Public Exposure to Pesticides and Cancer. Cancer, Vol. 80, Nr. 10, S. 2019-33.
  10. ↑ Nationale Pflanzenschutzmittelverzeichnisse: Schweiz, Österreich, Deutschland; abgerufen am 17. Februar 2009
  11. ↑ Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (Hrsg.): Statistisches Jahrbuch über Ernährung, Landwirtschaft und Forsten der Bundesrepublik Deutschland 2006

Weblinks

 Commons: Feldspritzen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Pflanzenschutzmittel

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