extraccion de herbicidas

7/13/2019 Extraccion de Herbicidas

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UNIVERSIDAD DE VALLADOLIDDEPARTAMENTO DE QUMICA ANALTICA

INSTITUTO TECNOLGICO AGRARIO DECASTILLA Y LEN

TESIS DOCTORAL

Diseo y Aplicacin de MtodosMultirresiduo de Herbicidas en Suelo y

Cebada para el Control y Proteccindel Hbitat de la Avutarda

Cristina Dez Garca

Valladolid, 2008


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Fotografa de la Portada: Carlos Snchez Alonso y Juan Martn Simn.Del Libro: Tierra de Avutardas. La llanura cerealista de Castilla y Len.Editado por la Consejera de Medio Ambiente y Ordenacin del Territorio. Junta de Castilla y

Len. 1995.


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A mi madre


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Y qu hermosa la tristeza reposada de ese marpetrificado y lleno de cielo!

Miguel de Unamuno


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Universidad de ValladolidImpreso 2T

AUTORIZACIN DEL DIRECTOR DE TESIS

(Art. 11.3 del R.D. 56/2005 de 21 de enero)

D. Enrique Barrado Esteban, con D.N.I. n 12213723 X,

Catedrtico del Departamento de Qumica Analtica de la Facultad de Ciencias,

Da. Pilar Marinero Dez, con D.N.I. n 9307548 T,

Investigadora del Instituto Tecnolgico Agrario de Castilla y Len,

como Directores de la Tesis Doctoral titulada Diseo y Aplicacin de Mtodos

Multirresiduo de Herbicidas en Suelo y Cebada para el Control y Proteccin del Hbitat

de la Avutarda,

presentada por Da. Cristina Dez Garca

alumna del programa Qumica Analtica y Medio Ambiente (M07)

impartido por el Departamento de Qumica Analtica

autorizan la presentacin de la misma, considerando que:

Se trata de un trabajo original e indito, de importancia tanto desde el punto de vista

terico, por los aspectos relacionados con el desarrollo de nuevas metodologas, como

prctico, ya que lo anterior se hace teniendo en cuenta las condiciones en que las citadas

metodologas podrn desarrollarse en los organismos de control. Est bien diseado y la

cantidad de trabajo ha permitido tener un nmero de datos cuyo tratamiento permite

llegar a conclusiones del mximo inters, por lo que tambin pueden considerarse

importantes sus aportaciones tericas y cientficas.

Valladolid, 25 de Abril de 2008

Los Directores de la Tesis,

Enrique Barrado Esteban Pilar Marinero Dez

ILMO. SR. PRESIDENTE DE LA COMISIN DE DOCTORADO


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Agradecimientos

AGRADECIMIENTOS

La presente Tesis Doctoral ha sido posible gracias al apoyo del Instituto TecnolgicoAgrario de Castilla y Len, que financi, primero con una beca de especializacin yluego con una beca predoctoral, el estudio que desarroll durante los aos 2001-2006 yla estancia realizada en Holanda en 2004. A la Dra. Pilar Marinero, co-directora de estatesis, y al Dr. Julin Atienza, por darme la oportunidad de realizar este trabajo en elLaboratorio de Anlisis Fsico-Qumico y Sensorial del ITACyL.

Al Dr. Enrique Barrado, co-director de esta tesis, que me ha enseado como se debeencauzar una investigacin para que sea eficaz. Por haber hecho que creyera en mitrabajo, y poner todos sus conocimientos y su empeo en que esta Tesis se terminase.

A la Direccin General de la Poltica Agraria Comunitaria de la Consejera deAgricultura y Ganadera de la Junta de Castilla y Len, por permitirme el uso de losdatos relacionados con el Programa de las Estepas Cerealistas, y a la Consejera deEducacin, proyecto VA029A07, por la financiacin prestada.

A Alberto Prez del Departamento de Proteccin Vegetal y Juan Carlos Martnez de laSubdireccin de Infraestructuras Agrarias, por cederme los datos de Inforiego, as comoa Avelino de Benito, del Departamento de Agronoma y Produccin Vegetal, por

brindarme sus datos meteorolgicos.

Al profesor Jos Mara Andrs del Departamento de Qumica Orgnica de la Facultadde Ciencias de Valladolid, por su ayuda para entender las reacciones qumicas dederivatizacin.

Gracias a mi familia, en especial mis tas, por haberme apoyado durante todos estosaos, por su cario y nimo. A mi padre, por despertar en m la curiosidad. A mihermano, aunque no entendiera que haca con esos cuadritos todo el da. Y sobre todo

a mi madre, por haber tenido una paciencia sin lmites animndome en los peoresmomentos. Sin ella quin sabe dnde hubiese ido a parar todo esto.

A mis amigos, en especial, Silvia, Ali, Isa, Mavi, Mara, Ral, Bea, Ruti, Mario,Rebeca, Paula, Silvia, Patu, Laura y Agus, por su apoyo incondicional y por todas lasveces que han aguantado oirme decir eso de cuando termine la tesis voy a .

A mis compaeros del Laboratorio de Anlisis Fsico-Qumico y Sensorial del ITACyL,que, de una u otra manera se han visto implicados en este trabajo y por todos los buenosratos que hemos pasado juntos. En especial a Asun, Begoa, Mguel, Anita y Chusa, porsu compaa y complicidad en esta travesa en el desierto.

A Jos Manuel por su generosa ayuda prestada en los ensayos en campo, y a Estefanapor su paciencia a la hora de extraer una tonelada de suelos.

A mis compaeros del Laboratorio de Salud Pblica de Zamora, por su compaerismo ycomprensin durante la ltima etapa de la tesis.

A mis compaeros del coche, Elba, Pablo, Vale y Jess, sufridores estoicos de la tesisdurante 2 h al da, que supieron reprimir las ganas de hacerme bajar en Toro por nodejarles dormir.

Igualmente quiero expresar mi agradecimiento por su ayuda en la elaboracin de estatesis a todas las personas que aqu aparecen y a todas aquellas, que sin ser mencionadas,han cedido parte de su tiempo y su trabajo en que este documento fuera posible.

A todos y cada uno, GRACIAS.


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Resumen

RESUMEN

La agricultura tradicional de secano en las Estepas Cerealistas de Castilla y Len hapropiciado la conservacin de las mayores concentraciones mundiales de Avutarda (Otistarda), una de las aves esteparias ms importantes. Sin embargo, se trata de una de lasespecies ms amenazadas por el uso indiscriminado de herbicidas. Para mejorar estasituacin la Comisin Europea aprob en 1993 el Programa Zona de las EstepasCerealistas de Castilla y Len, que proporciona ayudas a los agricultores que utilicenherbicidas del tipo AAA o Baja Toxicidad dentro de unos niveles fijados.

Este programa requiere, por tanto, el desarrollo, optimizacin y validacin de mtodosmultirresiduo de extraccin y anlisis de herbicidas, de los que se han seleccionado 37,

para controlar que los utilizados en el cultivo de cebada, mayoritario en esta zona,cumplen con la legislacin vigente. Se han evaluado las tcnicas HPLC-DAD, GC-AED, GC-MS, PTV-GC-TOF/MS y LC-(ESI)-MS/MS, optimizndose finalmente GC-MS. La metodologa consiste en el anlisis de dos alcuotas, obtenidas del tratamientode la muestra con acetona y 1% de cido actico que acta de protector de los analitos

termodegradables. La primera se analiza directamente, mientras que en la segunda sederivatizan los herbicidas cidos por la adicin directa de TMSH en el vial, reaccin

previamente optimizada mediante un diseo ortogonal.

Se ha estudiado la influencia de distintos factores en la extraccin en suelos con unanlisis de componentes principales, optimizando posteriormente, con otro diseoortogonal, la agitacin con acetona junto con cido actico y agua. Anlogamente, sehan estudiado las condiciones de concentracin de los extractos para evitar al mximolas prdidas por volatilizacin, y se ha eliminado la etapa de limpieza del extracto, al no

poder encontrar una universal por SPE o dSPE que no retuviera algn analito.

En el caso de la extraccin en grano de cebada, se han comparado durante una estancia

en Holanda, los mtodos multirresiduo clsicos para material vegetal, con unonovedoso, publicado en 2003, y denominado QuEChERS. Posteriormente se adaptan losmtodos al equipamiento existente en el ITACyL, organismo donde se efectan loscontroles, ensayando adems una variante denominada Buffered QuEChERS yextrayendo tambin muestras de paja. Con el QuEChERS las recuperaciones noalcanzan los criterios europeos y, por tanto, se escoge el mtodo del Acetato de etilo

para los herbicidas bsicos y neutros, y el mini Luke acidificado para los cidos.

Adems se ha estudiado la disipacin de 12 herbicidas en suelos tpicos de las estepascerealistas, mediante 3 ensayos de campo entre los aos 2002-2005. Su comportamientose describe mediante cinticas bifsicas, y sus DT50 y DT90hallados son, en general,

inferiores a los publicados, ya que la disipacin se produce rpidamente por procesosinfluidos por la temperatura, como la fotlisis o la volatilizacin, incrementados por labaja adsorcin de los herbicidas en este tipo de suelo con escaso contenido en coloides.Sin embargo, los herbicidas persistentes, Trialato, Flamprop, Pendimetalina, Terbutrinae Isoproturon, mantienen cantidades residuales durante mucho ms tiempo ya que no sefavorecen los procesos de degradacin microbiolgicos debido a la baja humedad yescasa materia orgnica del suelo. Los herbicidas Fenoxicidos se disipanadecuadamente sin dejar residuos en el suelo en el momento de la cosecha. Ninguno delos herbicidas estudiados se ha detectado en las muestras de cebada de los ensayos.

Entre los aos 2002-2004 se analizaron residuos de herbicidas en un amplio muestreode fincas agrcolas de cereal, sujetas al Programa de las Estepas Cerealistas, en los quese encontraron residuos de Clortoluron, Isoproturon, Diflufenican, Terbutrina y Trialato,normalmente en valores superiores al LMR aconsejado para suelos, 0,05 mg/kg.


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Abstract

ABSTRACT

The traditional dry agriculture in the Cerealian Steppes of Castilla y Len, has aimed topreserve in this area the largest concentrations of Great Bustard found in the world,being one of the most important and threatened stepparian birds due to theindiscriminate use of herbicides. In order to improve this situation, the EuropeanCouncil established the Zone Program of Cerealian Steppes of Castilla y Len in1993, which provides farmers with grants while they compromise to protect theenvironment. Among other measures, the use of herbicides other than type AAA orLow toxicity is forbidden.

Therefore, the development, optimization and validation of multiresidue methods forthe extraction and analysis of herbicides is needed to control their use. 37 herbicidesintended for barley are selected because it is the most important crop in this region.Some different analytical techniques are evaluated (HPLC-DAD, GC-AED, GC-MS,PTV-GC-TOF/MS y LC-(ESI)-MS/MS), being GC-MS selected and optimised. Thefinal extract in acetone and 1% acetic acid, which protects the temperature labile

analytes, is split in two aliquots, the first one being readily analysed and the second onebeing directly derivatised in the injection port by adding TMSH in order to metilate theacidic herbicides. The reaction of derivatization is optimised by the use of an orthogonalarray design.

The influence in the soil extraction recovery of some variables is also studied in a set ofprevious experiments analyzed by principal component analysis, being the soilextraction with acetone, water and acetic acid optimised afterwards by anotherorthogonal array design. The extract concentration conditions are also evaluated in orderto reduce the loss by volatilization, and a clean-up step is not included due to theretention of some analytes in all the SPE or dSPE sorbents studied.

The comparison of well known conventional multiresidue plant material extractionprocedures with QuEChERS, a new method published in 2003, is carried out for theextraction of herbicides in barley grains during a research stay in Holland. Afterwards,the methods are adapted to the equipment available in the ITACyL (Institution wherethe monitoring and control is develop), evaluating a modification called BufferedQuEChERS, and extracting barley straw as well. Recoveries with QuEChERS cannotfulfil the European validation criteria being, therefore, the ethyl acetate method selectedfor the neutral and basic herbicides, and the acidified mini Luke method adopted for theacidic extraction.

The dissipation in actual field conditions is also evaluated for 12 herbicides in a typical

cerealian steppe soil among the years 2002-2005. Their behaviour is well described by abiphasic kinetic, and their DT50and DT90are lower than those found in the referencesdue to the high initial degradation rate caused by volatilization and photolysis bothinfluenced by the temperature and increased by the low herbicide sorption in this lowcolloid-content soil. However, the most persistent herbicides, Triallate, Flamprop,Pendimethalin, Terbutryn and Isoproturon, remain for a long time in this soil due to thelow water and organic content that inhibit the microbial growth. On the other hand,Phenoxy acid herbicides rapidly disappear with no detectable residues at harvest time.

None of the studied herbicides are detected in the barley samples.

Among the years 2002-2004, a wide soil monitoring is carried out in agriculturalproperties in order to implement the Program of Cerealian Steppes. Chlortoluron,Isoproturon, Diflufenican, Terbutryn and Triallate residues are found, being their valuesabove the proposed limit of determination for herbicides in soils, i.e. 0.05 mg/kg.


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NDICE

CAPTULO 1INTRODUCCIN, HIPTESIS Y OBJETIVOS...................................................1

1.1. Introduccin: Justificacin del estudio..............................................................3

1.1.1. Plaguicidas....................................................................................................31.1.1.1. Definicin.........................................................................................31.1.1.2. Desarrollo Histrico .........................................................................31.1.1.3. Importancia Econmica en la Agricultura........................................41.1.1.4. Problemtica derivada de su uso ......................................................51.1.1.5. Residuos ...........................................................................................6

1.1.2. Impacto en la Salud ......................................................................................61.1.2.1. Toxicologa.......................................................................................71.1.2.2. Seguridad Alimentaria......................................................................8

1.1.3. Impacto Medioambiental..............................................................................81.1.3.1. Evolucin en el Medio ambiente ......................................................81.1.3.2. Ecotoxicologa: Estudios de Riesgo Ambiental ...............................9

1.1.4. Legislacin ...................................................................................................101.1.4.1. Lmites Mximos de Residuos .........................................................111.1.4.2. Homologacin ..................................................................................131.1.4.3. Programas de Vigilancia...................................................................151.1.4.4. Mtodos de Anlisis .........................................................................16

1.1.5. Cultivo y Plaguicidas escogidos...................................................................171.1.5.1. Cebada (Hordeum Vulgare)..............................................................171.1.5.2. Malas Hierbas y Herbicidas. Importancia econmica en la

Agricultura.........................................................................................191.1.5.3. Contaminacin del Suelo: Estudios en Campo ................................201.1.5.4. Contaminacin del Cultivo: Anlisis de Residuos ...........................221.1.5.5. Impacto provocado por la Agricultura. Ayudas Agroambientales...22

1.2. Hiptesis ...............................................................................................................24

1.3. Objetivos...............................................................................................................25

1.4. Bibliografa...........................................................................................................26

CAPTULO 2

DESARROLLO DE MTODOS DE ANLISIS MULTIRRESIDUO DEHERBICIDAS.............................................................................................................29

2.1. Introduccin .........................................................................................................32

2.1.1. Tcnicas de Anlisis de Residuos de Herbicidas..........................................322.1.1.1. Tcnicas Cromatogrficas ................................................................322.1.1.2. Otras Tcnicas ..................................................................................36

2.1.2. Analitos.........................................................................................................372.1.2.1. Grupo I: Directamente analizables por GC ......................................402.1.2.2. Grupo II: Termolbiles. Anlisis por GC de sus Productos de

Degradacin Trmica ........................................................................41

2.1.2.3. Grupo III: Polares. Anlisis por GC previa Derivatizacin..............432.1.3. Mtodos de Optimizacin.............................................................................45


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2.1.4. Evaluacin del Efecto Matriz .......................................................................46

2.1.5. Objetivos.......................................................................................................48

2.2. Material y Mtodos..............................................................................................49

2.2.1. Reactivos ......................................................................................................49

2.2.2. Analitos.........................................................................................................492.2.3. Material de Laboratorio ................................................................................49

2.2.4. Equipos .........................................................................................................502.2.4.1. HPLC-DAD......................................................................................502.2.4.2. GC-AED...........................................................................................502.2.4.3. GC-MS .............................................................................................512.2.4.4. PTV-GC-TOF/MS............................................................................522.2.4.5. LC-(ESI)-MS/MS .............................................................................53

2.2.5. Optimizacin de la Derivatizacin del Grupo III .........................................54

2.2.6. Estudio del Efecto Matriz .............................................................................56

2.2.6.1. Test t de igualdad de las pendientes .................................................562.2.6.2. Solapamiento de los intervalos de confianza de las pendientes........582.2.6.3. Ajuste de ambos calibrados a una lnea............................................59

2.3. Resultados y Discusin ........................................................................................60

2.3.1. HPLC-DAD..................................................................................................602.3.1.1. Optimizacin de la Fase Mvil.........................................................602.3.1.2. Deteccin..........................................................................................60

2.3.2. GC-AED.......................................................................................................612.3.2.1. Optimizacin del programa de Temperaturas ..................................61

2.3.2.2. Deteccin..........................................................................................612.3.2.3. Validacin.........................................................................................62

2.3.3. GC-MS .........................................................................................................642.3.3.1. Optimizacin de la Inyeccin...........................................................642.3.3.2. Optimizacin del programa de Temperaturas ..................................642.3.3.3. Deteccin..........................................................................................652.3.3.4. Optimizacin de la Derivatizacin del Grupo III .............................672.3.3.5. Adicin de Modificadores ................................................................732.3.3.6. Validacin.........................................................................................74

2.3.4. PTV-GC-TOF/MS........................................................................................762.3.4.1. Optimizacin de la Inyeccin...........................................................76

2.3.4.2. Optimizacin del programa de Temperaturas ..................................762.3.4.3. Deteccin..........................................................................................762.3.4.4. Validacin.........................................................................................76

2.3.5. LC-(ESI)-MS/MS.........................................................................................772.3.5.1. Optimizacin de la Fase Mvil.........................................................782.3.5.2. Deteccin..........................................................................................792.3.5.3. Validacin.........................................................................................80

2.3.6. Comparacin de las diferentes tcnicas de anlisis ......................................81

2.3.7. Estudio del Efecto Matriz .............................................................................82

2.4. Conclusiones.........................................................................................................842.5. Bibliografa...........................................................................................................86


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CAPTULO 3OPTIMIZACIN DE LA EXTRACCIN MULTIRRESIDUO DE HERBICIDASEN MUESTRAS DE SUELO ....................................................................................91

3.1. Introduccin .........................................................................................................93

3.1.1. Interaccin Suelo:Herbicidas........................................................................933.1.1.1. Caractersticas de los Suelos ............................................................933.1.1.2. Caractersticas de los Herbicidas......................................................95

3.1.2. Tcnicas de Extraccin de Residuos de Herbicidas en Suelo.......................96

3.1.3. Mtodos de Extraccin de Residuos de Herbicidas en Suelo.......................98

3.1.4. Limpieza de Muestras de Suelo....................................................................100

3.1.5. Objetivos.......................................................................................................103


3.2.1. Reactivos ......................................................................................................104

3.2.2. Analitos.........................................................................................................104

3.2.3. Material de Laboratorio ................................................................................105

3.2.4. Muestras de Suelo.........................................................................................105

3.2.5. Concentracin del Extracto ..........................................................................106

3.2.6. Extraccin.....................................................................................................1073.2.6.1. Experimentos Previos .......................................................................1073.2.6.2. Diseo Ortogonal..............................................................................110

3.2.7. Limpieza de Muestra ....................................................................................1103.2.7.1. Extraccin en Fase Slida (SPE) ......................................................1103.2.7.2. Extraccin en Fase Slida Dispersiva (dSPE)..................................111

3.2.8. Anlisis .........................................................................................................1123.3. Resultados y Discusin ........................................................................................113

3.3.1. Concentracin del Extracto ..........................................................................113

3.3.2. Extraccin.....................................................................................................1143.3.2.1. Experimentos Previos.......................................................................1143.3.2.2. Diseo Ortogonal..............................................................................119

3.3.3. Limpieza de Muestra ....................................................................................1233.3.3.1. Extraccin en Fase Slida (SPE) ......................................................1233.3.3.2. Extraccin en Fase Slida Dispersiva (dSPE)..................................125

3.3.4. Validacin de los mtodos de anlisis de residuos.......................................1283.3.4.1. Especificidad/Selectividad................................................................1293.3.4.2. Linealidad.........................................................................................1293.3.4.3. Lmites de Deteccin y Cuantificacin ............................................1293.3.4.4. Efecto Matriz ....................................................................................1323.3.4.5. Exactitud (Recuperacin) y Precisin ..............................................1323.3.4.6. Robustez ...........................................................................................1353.3.4.7. Incertidumbre ...................................................................................138

3.4. Conclusiones.........................................................................................................140

3.5. Bibliografa...........................................................................................................142


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CAPTULO 4COMPARACIN DE EXTRACCIONES MULTIRRESIDUO DE HERBICIDASEN MUESTRAS DE CEBADA .................................................................................147

4.1. Introduccin .........................................................................................................149

4.1.1. Interaccin Planta:Herbicidas.......................................................................1494.1.2. Tcnicas de Extraccin de Residuos de Herbicidas en Material Vegetal.....150

4.1.3. Mtodos de Extraccin de Residuos de Herbicidas en Material Vegetal..... 1504.1.3.1. Principales Mtodos Oficiales ..........................................................1504.1.3.2. QuEChERS.......................................................................................153

4.1.4. Limpieza de Muestras de Material Vegetal ..................................................154

4.1.5. Objetivos.......................................................................................................155


4.2.1. Analitos.........................................................................................................156

4.2.2. Material de Laboratorio ................................................................................156

4.2.3. Muestras de Cebada......................................................................................157

4.2.4. Extracciones en el RIKILT...........................................................................1584.2.4.1. QuEChERS.......................................................................................1594.2.4.2. Mtodo del Acetato de Etilo .............................................................1594.2.4.3. Mtodo mini Luke ............................................................................1594.2.4.4. Mtodo de la Acetona.......................................................................161

4.2.5. Adaptacin de los Mtodos en el ITACyL...................................................1614.2.5.1.Buffered QuEChERS.........................................................................1624.2.5.2. Extraccin de Residuos de Herbicidas en Muestras de Paja ............162

4.2.6. Anlisis .........................................................................................................1644.3. Resultados y Discusin ........................................................................................165

4.3.1. Extracciones en el RIKILT...........................................................................1654.3.1.1. QuEChERS.......................................................................................1654.3.1.2. Comparacin de Mtodos.................................................................1674.3.1.3. Evaluacin del Efecto Matriz ...........................................................168

4.3.2. Adaptacin de Mtodos en el ITACyL.........................................................1714.3.2.1. Comparacin de Mtodos.................................................................1714.3.2.2. Diferencias entre la Extraccin de Residuos de Herbicidas en

Muestras de Grano y Muestras de Paja .............................................176

4.3.2.3. QuEChERS-Buffered QuEChERS..................................................1794.3.3. Validacin.....................................................................................................1824.3.3.1. Especificidad/Selectividad................................................................1824.3.3.2. Linealidad.........................................................................................1824.3.3.3. Lmites de Deteccin y Cuantificacin ............................................1824.3.3.4. Exactitud (Recuperacin) y Precisin ..............................................1854.3.3.5. Incertidumbre ...................................................................................188

4.4. Conclusiones.........................................................................................................190

4.5. Bibliografa...........................................................................................................193


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CAPTULO 5ENSAYOS DE DISIPACIN DE HERBICIDAS EN CAMPO ............................197

5.1. Introduccin .........................................................................................................199

5.1.1. Persistencia y Disipacin..............................................................................199

5.1.2. Mecanismos de Disipacin...........................................................................1995.1.2.1. Procesos de Degradacin..................................................................2005.1.2.2. Procesos de Transporte.....................................................................2015.1.2.3. Procesos de Acumulacin.................................................................202

5.1.3. Factores que regulan la Disipacin de los Herbicidas en el Suelo ...............2035.1.3.1. Propiedades del Herbicida................................................................2035.1.3.2. Caractersticas del Suelo...................................................................2065.1.3.3. Influencia del Medio y de las Prcticas Agronmicas .....................207

5.1.4. Ensayos de Disipacin..................................................................................2085.1.4.1. Tipos de Ensayos ..............................................................................2085.1.4.2. Legislacin sobre Ensayos................................................................209

5.1.5. Cinticas de Disipacin ................................................................................2105.1.5.1. Tipos de Cinticas ............................................................................2105.1.5.2. Clculo de DT50y DT90 ....................................................................212

5.1.6. Objetivos.......................................................................................................214


5.2.1. Diseo de los Ensayos en Campo.................................................................2155.2.1.1. Parcela ..............................................................................................2155.2.1.2. Seleccin de Herbicidas....................................................................217

5.2.2. Tratamientos.................................................................................................219

5.2.3. Muestras de Suelo.........................................................................................2215.2.3.1. Diseo del Muestreo.........................................................................2215.2.3.2. Pretratamiento y Extraccin de Residuos en Suelo ..........................2235.2.3.3. Clculo de la Cantidad Inicial de Herbicida en el Suelo..................2245.2.3.4. Clculo de las Cinticas de Disipacin y DT50-DT90 .......................225

5.2.4. Muestras de Cebada......................................................................................2275.2.4.1. Diseo del Muestreo.........................................................................2275.2.4.2. Pretratamiento y Extraccin de Residuos en Cebada .......................228


5.3.1. Cinticas de disipacin y DT50 -DT90 en Suelo ............................................229

5.3.1.1. 1erEnsayo: 2002-2003 y 2doEnsayo: 2003-2004.............................2325.3.1.2. 3er Ensayo: 2004-2005 ......................................................................255

5.3.2. Residuos en Cebada......................................................................................273

5.4. Conclusiones ........................................................................................................274

5.5. Bibliografa...........................................................................................................277

CAPTULO 6PROGRAMA DE LAS ESTEPAS CEREALISTAS. PROTECCIN DELHBITAT DE LA AVUTARDA...............................................................................283

6.1. Introduccin .........................................................................................................2856.1.1. Impacto Medioambiental de la Agricultura..................................................285


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6.1.1.1. Agricultura y Biodiversidad .............................................................2856.1.1.2. Estepas Cerealistas ...........................................................................285

6.1.2. La Avutarda ..................................................................................................2876.1.2.1. Descripcin.......................................................................................2876.1.2.2. Distribucin ......................................................................................289

6.1.2.3. Amenazas .........................................................................................2916.1.3. Medidas de Proteccin..................................................................................293

6.1.3.1. Poltica Agrcola Comn ..................................................................2936.1.3.2. Programa de las Estepas Cerealistas en Castilla y Len ..................295

6.1.4. Objetivos.......................................................................................................296



6.4. Conclusiones.........................................................................................................305

6.5. Bibliografa...........................................................................................................306

CONCLUSIONES GENERALES ............................................................................309

ANEXO........................................................................................................................315

Publicaciones y Contribuciones a Congresos...............................................................316


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Introduccin, Hiptesis y Objetivos

CAPTULO 1:

INTRODUCCIN, HIPTESIS YOBJETIVOS


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Captulo 1

NDICE

1.1. Introduccin: Justificacin del estudio..............................................................3

1.1.1. Plaguicidas....................................................................................................31.1.1.1. Definicin.........................................................................................3

1.1.1.2. Desarrollo Histrico .........................................................................31.1.1.3. Importancia Econmica en la Agricultura........................................41.1.1.4. Problemtica derivada de su uso ......................................................51.1.1.5. Residuos ...........................................................................................6

1.1.2. Impacto en la Salud ......................................................................................61.1.2.1. Toxicologa.......................................................................................71.1.2.2. Seguridad Alimentaria......................................................................8

1.1.3. Impacto Medioambiental..............................................................................81.1.3.1. Evolucin en el Medio ambiente ......................................................81.1.3.2. Ecotoxicologa: Estudios de Riesgo Ambiental ...............................9

1.1.4. Legislacin ...................................................................................................101.1.4.1. Lmites Mximos de Residuos .........................................................111.1.4.2. Homologacin ..................................................................................131.1.4.3. Programas de Vigilancia...................................................................151.1.4.4. Mtodos de Anlisis .........................................................................16

1.1.5. Cultivo y Plaguicidas escogidos...................................................................171.1.5.1. Cebada (Hordeum Vulgare)..............................................................171.1.5.2. Malas Hierbas y Herbicidas. Importancia econmica en la

Agricultura.........................................................................................191.1.5.3. Contaminacin del Suelo: Estudios en Campo ................................201.1.5.4. Contaminacin del Cultivo: Anlisis de Residuos ...........................22

1.1.5.5. Impacto provocado por la Agricultura. Ayudas Agroambientales...221.2. Hiptesis ...............................................................................................................24

1.3. Objetivos...............................................................................................................25

1.4. Bibliografa...........................................................................................................26


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1.1. INTRODUCCIN: JUSTIFICACIN DEL ESTUDIO

1.1.1. PLAGUICIDAS

1.1.1.1. Definicin

Segn el Real Decreto (RD) 3349/1983, de 8 de febrero, de la Reglamentacin TcnicoSanitaria para la fabricacin, comercializacin y utilizacin de Plaguicidas, modificado

por el RD 162/1991, de 8 de febrero, son plaguicidas, las sustancias o ingredientesactivos, as como sus formulaciones o preparados que contengan uno o varios de ellos,destinados a cualquiera de los fines siguientes:

Combatir los agentes nocivos para los vegetales y productos vegetales o prevenirsu accin.

Favorecer o regular la produccin vegetal, con excepcin de los nutrientes y losdestinados a la enmienda de suelos.

Conservar los productos vegetales, incluida la proteccin de las maderas.

Destruir los vegetales indeseables. Destruir parte de los vegetales o prevenir un crecimiento indeseable de los

mismos.

Los plaguicidas pueden, a su vez, clasificarse en:

Insecticidas: Txicos para insectos. Acaricidas: Txicos para caros. Nematocidas: Txicos para los nemtodos. Fungicidas: Txicos para hongos. Antibiticos: Inhiben el crecimiento de microorganismos. Rodenticidas: Causan la muerte a ratones y otros roedores.

Avicidas: Causan la muerte a las aves. Molusquicidas: Eliminan los moluscos. Atrayentes y repelentes de insectos: Repelen a los insectos o los atraen para

provocar su destruccin. Herbicidas: Atacan las malas hierbas. Son productos qumicos que puestos en

contacto con las plantas, le producen la muerte o alteraciones que evitan sucrecimiento normal y producen deformaciones que desembocan en su muerte.

Los plaguicidas usados en agricultura se denominan normalmente productosfitosanitarios. La materia activa de un plaguicida es un compuesto obtenidonormalmente por sntesis y que est formulado en partculas slidas o en forma de

lquidos concentrados. Estas formulaciones comerciales de los plaguicidas se diluyen enagua antes de su aplicacin agrcola en las dosis recomendadas. Las formulacionesplaguicidas generalmente contienen tambin otros compuestos que mejoran la eficaciade la aplicacin.

1.1.1.2. Desarrollo Histrico

Desde el nacimiento de la agricultura, la humanidad ha luchado constantemente conplagas y malas hierbas para incrementar el rendimiento de los cultivos y proporcionaruna fuente adecuada de alimentos. La idea de usar compuestos qumicos se remontahasta las antiguas Grecia y Roma, donde la quema de azufre se usaba para ahuyentarenfermedades.


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Captulo 1

Sin embargo no fue hasta el siglo XX, cuando comenz la fabricacin y produccin enmasa de plaguicidas orgnicos sintticos, convirtindose en parte integral de laagricultura moderna. El descubrimiento de las propiedades herbicidas del 2,4-D (cido2,4-diclorofenoxiactico) en 1945, puede considerarse como el inicio del uso deherbicidas orgnicos en la agricultura.

Desde entonces ms de 130 materias activas se han sintetizado con este fin. Ha habidouna tendencia general durante los pasados 30 40 aos hacia la introduccin de

productos con dosis ms bajas de aplicacin, menor persistencia medioambiental, ymenor toxicidad debido a mayores tasas de degradacin [1].

1.1.1.3. Importancia Econmica en la Agricultura

Segn datos de la Organizacin para la Agricultura y Alimentacin (FAO), dos terciosde la Humanidad estn subalimentados, lo que implica que el aumento de la produccinagrcola es una necesidad primordial. La produccin primaria (vegetal y animal) tieneuna importancia considerable en la alimentacin, pero el rendimiento de dicha

produccin se ve constantemente afectado por organismos y plantas dainos de cuyosefectos es absolutamente necesario proteger las plantas, los productos vegetales y elganado, no solamente para evitar una reduccin de la produccin sino tambin paraaumentar la productividad agrcola [2].

La Agricultura es con diferencia el mayor sector en uso de plaguicidas del que, adems,depende fuertemente para asegurar rendimientos aceptables. Debido a los beneficiosdirectos de su uso, los plaguicidas se emplean a gran escala y generalmente seconsideran fundamentales en los modernos sistemas de cultivo.

La Unin Europea (UE) ocupa la cuarta parte del mercado mundial de plaguicidas, con32.000 toneladas de sustancias activas vendidas al ao. Los fungicidas son los

productos ms usados (43% del mercado), seguidos de los herbicidas (36%),insecticidas (12%) y otros (9%) [3]. A pesar de la legislacin vigente y de las polticasaplicadas destinadas a proteger la salud humana y el medio ambiente, el consumo y eluso reales de productos fitosanitarios en la UE no ha bajado entre 1992 y 2003, como sededuce de la Figura 1.1.

Figura 1.1. Ventas de sustancias activas de productos fitosanitarios en la UE(en toneladas). Datos deECPA (European Crop Protection Association).

En Espaa, por su parte, los productos fitosanitarios suponen el 24% de los inputsutilizados en la agricultura espaola, con un gasto anual del orden de 950 millones deeuros (Tabla 1.1) [4].


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Tabla 1.1. Consumo de productos fitosanitarios en Espaa en 2002en millones de euros [4].

Ni el sector agrcola ni la economa de un pas podran soportar la supresin detratamientos fitosanitarios que evitasen importantes prdidas sin alternativas viablessuficientemente eficaces. Un estudio econmico del ao 1995 [5], estim que lacompleta eliminacin del uso de plaguicidas en los cultivos de frutas y verduras en losEstados Unidos (EEUU), incrementara un 45% los precios, reducira la produccin un16%, la exportacin un 27%, y necesitara un 44% ms de superficie de cultivos paraobtener rendimientos similares.

1.1.1.4. Problemtica derivada de su uso

Los beneficios inmediatos del uso de plaguicidas no deben hacer olvidar algunosproblemas medioambientales y sanitarios derivados de su empleo. Aunque han sidodiseados para ofrecer una alta especificidad de accin, su uso genera innumerablesefectos indeseados, entre ellos, la generacin de organismos resistentes, lacontaminacin de recursos hdricos con la consiguiente degradacin de la flora y fauna,

y en especial la incidencia de sus residuos sobre el propio suelo de cultivo, su entorno yla planta.

Sus riesgos revisten un triple aspecto [6]:

para el Aplicador, por su toxicidad directa va digestiva, respiratoria o drmica, para el Medio ambiente, por su posible accin sobre la fauna, la contaminacin,

etc. para el Consumidor, por el problema de los residuos que dejan en los alimentos.

En medio siglo de produccin, la industria qumica mundial ha generado una elevadacantidad de estos compuestos que se han difundido por todo el planeta, contaminando

prcticamente a todos los seres vivos hasta en las tierras ms remotas. Probablemente, laconsecuencia de mayor alcance derivada de su uso, es su contribucin a lacontaminacin y degradacin del medio ambiente debido a su acumulacin en losecosistemas acutico y terrestre pasando, a travs de la cadena alimentaria a las especiesanimales y, por ltimo, al hombre.

A pesar de las mejoras en las normas sobre medio ambiente, es cada vez ms probablela existencia de un vnculo entre la degradacin ambiental y ciertas enfermedadeshumanas. Esto ha llevado a un control y una legislacin ms estrictos, no slo en losalimentos, sino tambin en el agua, el suelo e incluso el aire. En este sentido, laDecisin 1600/2002 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 22 de julio de 2002, porla que se establece el VI Programa de accin comunitario en materia de medio

ambiente, apuesta por una Estrategia Temtica en el Uso Sostenible de losPlaguicidas donde seala la necesidad de animar a los agricultores para que utilicen de


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Captulo 1

forma diferente los productos fitosanitarios con el objetivo de reducir al mnimo susrepercusiones negativas sobre la salud humana y el medio ambiente, garantizando almismo tiempo la proteccin necesaria de los cultivos. Entre sus principales objetivosdestacan, la actuacin sobre la salud y la calidad de vida, y en los mbitos del medioambiente y la biodiversidad.

1.1.1.5. Residuos

Sin duda, cada vez es mayor la inquietud de la sociedad por la calidad toxicolgica delos alimentos y ms concretamente por los niveles de residuos de compuestos txicos enlos mismos. Los residuos de plaguicidas afectan tanto a la economa como a la salud

pblica, ya que su presencia, adems de constituir una barrera que limita lacomercializacin de productos en los mercados internacionales, constituye un riesgo

para la salud de los consumidores. As, el tema se ha convertido en uno de losproblemas ambientales y sanitarios que ms inters despierta entre los consumidores detodo el mundo, lo que ha hecho que actualmente sean los contaminantes orgnicos que

reciben el mayor esfuerzo investigador en todos los campos.Se han dado definiciones distintas, incluso a nivel legislativo, de lo que se consideracomo Residuo de un Plaguicida:

En el Codex Alimentario (Comisin conjunta de la FAO y la OrganizacinMundial de la Salud, OMS); es toda sustancia o sustancias presentes en un

producto alimenticio destinado al hombre o a los animales como consecuencia dela utilizacin de un plaguicida.

En la Directiva Europea 91/414/EEC del Consejo, de 15 de Julio de 1991, sobre lapuesta en el mercado de los productos de proteccin de plantas; es una o variassustancias que se encuentran en los vegetales o productos de origen vegetal,

productos comestibles de origen animal, o componentes del medio ambiente, yque constituyen los restos de la utilizacin de un producto fitosanitario, incluidossus metabolitos y los productos resultantes de su degradacin o reaccin.

En el RD 3349/1983, de 30 de noviembre, sobre la Reglamentacin Tcnico -Sanitaria para la fabricacin, comercializacin y utilizacin de plaguicidas; sonlos restos de plaguicidas y los eventuales productos txicos de su metabolizacino degradacin, que se presenten en o sobre los alimentos destinados al hombre oal ganado.

La expresin cuantitativa de los residuos, se hace en proporcin en peso, es decir, enmiligramos de residuo por kilogramo de producto vegetal o animal (mg/kg).

1.1.2. IMPACTO EN LA SALUDCuando se aplica un plaguicida se produce un depsito en la planta que es eliminado

progresivamente, con mayor o menor rapidez, en funcin de factores tales como la tasade crecimiento del vegetal, las condiciones ambientales, las propiedades fsico-qumicasdel plaguicida y los procesos de degradacin que sufre. Los residuos de plaguicidas

persistentes diluidos en el medio ambiente, ven favorecida su incorporacin a lascadenas trficas a travs de las plantas, y su biomagnificacin ya que se acumulan enlos tejidos grasos humanos y animales.

La Actuacin sobre la Salud y la Calidad de Vida dentro del VI Programa de accincomunitario en materia de medio ambiente, tiene como objetivos la reduccin delimpacto de los plaguicidas en la salud humana, y su uso ms sostenible, as como unaimportante reduccin global de su utilizacin y de sus riesgos. Los plaguicidas


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utilizados de carcter persistente, bioacumulativo, txico o con otras propiedades queplanteen preocupaciones, debern ser sustituidos por otros menos peligrosos, as como,ser vigilados y evaluados los riesgos que suponen su utilizacin, su recuperacin y sueliminacin.

Casi todas las personas en los pases desarrollados tomamos residuos de plaguicidas enlos alimentos que ingerimos [6]. Sin embargo, para poder estimar el riesgo real queestos residuos suponen para la salud humana, es necesario poseer una serie deconocimientos sobre los factores que determinan dicho riesgo, bsicamente:

Datos completos sobre la Toxicologa de la materia activa, sus metabolitos,inertes, coadyuvantes, etc.

Contenidos reales enResiduos de los productos alimenticiosy proporcin en laque los distintos alimentos tratados entran en la dieta alimenticia, para asconocer el nivel de exposicin.

1.1.2.1. Toxicologa

Por toxicidad se entiende la cualidad que tiene una sustancia o sus metabolitos, enciertas dosis, de ocasionar un perjuicio a la salud por acciones qumicas o fsico-qumicas [6].

La mayora de los plaguicidas son txicos en mayor o menor grado. Algunos puedencausar diversos cnceres, y muchos son disruptores endocrinos, una clase decompuestos qumicos que interfiere con los procesos hormonales en humanos yanimales. Segn datos de la OMS, anualmente se intoxican dos millones de personas

por exposicin directa o indirecta a plaguicidas.

Los efectos indeseados producidos dependen del plaguicida, la dosis, la va de entrada yel tiempo de exposicin. Los efectos agudos (vmitos, diarrea, aborto, cefalea,somnolencia, alteraciones comportamentales, convulsiones, coma, muerte) estnasociados a accidentes donde una nica dosis alta es suficiente para provocar los efectosque se manifiestan tempranamente. Los crnicos (cnceres, leucemia, necrosis dehgado, malformaciones congnitas, neuropatas perifricas, malestar general, cefaleas

persistentes, dolores vagos, efectos sobre el aparato respiratorio y nervioso) se deben aexposiciones repetidas que generan un depsito o efectos acumulativos en el organismo,y sus sntomas aparecen despus de un largo tiempo de contacto con el plaguicida,dificultando su deteccin. Dado que su biotransformacin es muy lenta, los plaguicidas

provocan efectos acumulativos en las personas expuestas [7]. La toxicidad aguda puededeterminarse a travs de experimentos toxicolgicos y la epidemiologa puede, a veces,

encontrar correlaciones entre algunas causas y los efectos que provocan, pero no es fcilcuando se trata de efectos crnicos a largo plazo. Puede que nunca se pueda determinarel riesgo real de los residuos de plaguicidas en los alimentos debido al gran nmero devariables involucradas y a los niveles tan bajos en que se encuentran [8].

Los plaguicidas deben pasar una serie de estudios toxicolgicos para averiguar si sonpeligrosos para fabricantes, tcnicos, agricultores, consumidores, etc. En estos, sesomete a diversos animales de laboratorio a la accin del producto, para tratar deaveriguar su toxicidad aguda (la debida al efecto de una sola dosis), bien sea oral,drmica o por inhalacin. La expresin cuantitativa de la toxicidad se representamediante la dosis letal media (DL50) que corresponde a la cantidad de plaguicidanecesario para causar la muerte al 50% de los individuos que constituyen el lote delensayo [2]. Otro parmetro que se utiliza es el nivel sin efecto, NEL (non effect level)

NOEL (non observed effect level).


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Captulo 1

El problema estriba en que las extrapolaciones a partir de estos estudios de laboratoriocon dosis relativamente altas para conocer el impacto producido por dosis muchomenores en el medio ambiente o en los alimentos, supone una tarea casi imposible [9].De hecho, la mayora de los estudios epidemiolgicos diseados para determinar si los

plaguicidas en el medio ambiente estn produciendo algn efecto crnico o agudo en los

humanos, han sido ambiguos y poco concluyentes. Adems faltan datos suficientessobre niveles de residuos en alimentos, as como de dietas segn edad, sexo, zonasgeogrficas y se desconocen los mecanismos por los que estas sustancias qumicas

pueden inducir el cncer [6].

Los preparados y dems productos utilizados como plaguicidas se clasifican, en lo quese refiere a su toxicidad aguda, de acuerdo a los criterios de clasificacin especificados

por la FAO y la OMS [10].

1.1.2.2. Seguridad Alimentaria

La seguridad alimentaria y la proteccin de los intereses de los consumidores preocupan

cada vez ms al pblico en general, lo que ha provocado que en los ltimos aos se estproduciendo un cambio con el objetivo de mejorar la calidad de los productos. Tanto laindustria como la distribucin, deben asegurar la calidad de los productos que ponen enel mercado. Es lo que se conoce como seguridad alimentaria, directamente relacionadacon la seguridad de productos y con la proteccin del consumidor.

Puesto que la legislacin alimentaria autoriza el uso de plaguicidas, que pueden entraarriesgos para el medio ambiente o para la seguridad de los consumidores, las autoridadestambin deben evaluar con arreglo a la normativa pertinente algunos aspectosrelacionados con la proteccin de la salud [2]. De conformidad con la Directiva91/414/CEE, y debido a que la salud pblica prima sobre el inters de la proteccin

fitosanitaria, es necesario velar porque los residuos resultantes de los tratamientos conplaguicidas, no estn presentes en niveles que supongan un riesgo inaceptable para losseres humanos y, en su caso, para los animales. As se establece que los Estadosmiembros, al conceder una autorizacin para los productos fitosanitarios, deben exigirque se utilicen adecuadamente y se controlen sus residuos.

1.1.3. IMPACTO MEDIOAMBIENTAL

El impacto ambientalse puede definir como el efecto, durante un determinado tiempo yen un espacio definido, de una actividad humana sobre un parte del medio ambiente, encomparacin a la situacin si esa actividad no se hubiese realizado [11].

1.1.3.1. Evolucin en el Medio ambiente

La relacin causa-efecto entre la aplicacin puntual de plaguicidas en reas agrcolas yla observacin de contaminacin por los mismos en el medio circundante es,generalmente, difcil de establecer. El principal problema es el desconocimiento de los

procesos que afectan al comportamiento y destino final de los plaguicidas desde elmomento en que entran en el medio hasta que alcanzan su objetivo. Posteriormente a laaplicacin de plaguicidas se desencadenan procesos complejos que definen el destino delos mismos en el ambiente. Pueden seguir diversos caminos: atmsfera, suelo y agua,

pasando por los alimentos, y pudiendo intercambiarse de un sistema a otro formando unciclo. La distribucin inicial del plaguicida depende del mtodo, la cantidad, lafrecuencia y el sitio de aplicacin, as como de la topografa del terreno, el tipo ydensidad de vegetacin, las condiciones del suelo y la proximidad de fuentes de agua.


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Los plaguicidas una vez liberados en el medio ambiente, pueden degradarse por laaccin del sol, el agua, otros compuestos qumicos o los microorganismos. Estadegradacin da lugar a productos que pueden ser ms o menos txicos que los deorigen. Otra posibilidad es que el plaguicida sea muy resistente a la degradacin y

permanezca inalterado en el medio ambiente. Desde el punto de vista agronmico es

conveniente que los herbicidas persistan lo suficiente como para poder controlar lasmalas hierbas en todo el ciclo del cultivo, si bien no debieran persistir excesivamentecomo para daar el cultivo que sigue a la rotacin o constituir un problema, puesto que

podran moverse largas distancias y acumularse provocando efectos adversos.

Se pueden diferenciar cuatro estados con caractersticas especficas en el destino de losplaguicidas en el medio ambiente [9]:

Entrada al medio, en el que tienen especial influencia las propiedades delplaguicida, el modo de aplicacin y los factores climticos;

Procesos en el medio, que incluyen transformacin, retencin y transporte; Destino final, en funcin de los resultados de los procesos anteriores;

Impacto, tanto en lo que se refiere a su eficacia como a su afeccin al medioambiente.

Los mecanismos que rigen la evolucin de los plaguicidas en el medio ambiente puedendividirse en procesos de transporte, retencin y degradacin o transformacin,representados en la Figura 1.2.

Figura 1.2. Esquema de los procesos que afectan a los plaguicidas en elmedio ambiente.

1.1.3.2. Ecotoxicologa: Estudios de Riesgo Ambiental

Comparada con la toxicidad humana, el dao para las especies medioambientales pasa

normalmente a un segundo plano [9]. Este proceso de degradacin de la vida biolgicaen el medio terrestre es consecuencia de la intensificacin del sistema de produccin


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que ha sido durante mucho tiempo la regla en la agricultura. As, los productosfitosanitarios llegan al suelo y afectan a las bacterias, los hongos, los gusanos de tierra ylos insectos, lo que tiene un efecto nocivo en la fertilidad del mismo.

Las muertes de mamferos imputables a los plaguicidas son generalmente consecuenciade la ingestin de comida contaminada. Los carnvoros acumulan normalmente mscantidad de residuos que los herbvoros. En cuanto a los pjaros, se han documentadonumerosas muertes tras la ingestin directa de semillas o insectos infectados porfitosanitarios [13].

A pesar de que la mayor parte de los tratamientos son aplicados sobre las partes areasde las plantas, una buena cantidad de producto llega al suelo. Durante las pocaslluviosas, los plaguicidas presentes sobre las plantas o adsorbidos en las partculas delsuelo, pueden llegar a los sistemas acuticos por medio de fenmenos de lixiviacin ycomo consecuencia, implicar una contaminacin en las aguas de las capas freticas. Las

propiedades fitotxicas de los plaguicidas pueden igualmente destruir el plancton yromper as la cadena trfica.

El seguimiento de los residuos de plaguicidas para saber cunto persisten en el cultivo,suelo, acuferos, etc. es muy importante y requiere un anlisis concienzudo teniendo encuenta las interacciones entre los compartimentos del medio ambiente [14].

En la etiqueta de todo producto plaguicida aparece una clasificacin toxicolgica enfuncin de su potencial txico para los humanos y otros animales y organismos, segnlas clasificaciones establecidas por el RD 3349/83. Se expresa mediante 4 letras, la

primera expresa la peligrosidad para el hombre y los animales domsticos, la segundapara la fauna terrestre, la tercera para la fauna acucola y la ltima para la fauna apcola:

1. Peligrosidad para el hombre y animales domsticos: La peligrosidad de un

producto aumenta segn las series: Baja (sin smbolo), Irritante (Xi), Nocivo(Xi), Txico (T), Muy Txico (T+). Si el producto fuera explosivo o inflamableapareceran las letras E o F.

2. Peligrosidad para la Fauna Terrestre, Acucola y Apcola, aparecen las letras A,B o C, que indican un grado creciente de peligrosidad.

3. Categora A: productos inocuos, es decir, su utilizacin adecuada no entraariesgos.

4. Categora B: productos medianamente peligrosos cuyo empleo con carctermasivo o en aplicaciones repetidas o inadecuadas, puede entraar riesgo.

5. Categora C: productos peligrosos cuya autorizacin debe estar registrada aaplicaciones en determinados cultivos y cumpliendo condiciones estrictas.

1.1.4. LEGISLACIN

Debido a la peligrosidad que pueden presentar los residuos de plaguicidas, lasautoridades de la mayor parte de pases han dictado normas con las que se pretendehacer compatible la proteccin de la salud de los consumidores con la defensa de loscultivos contra plagas y enfermedades.

La legislacin asegura que los agricultores slo podrn utilizar productos que cumplanlos requisitos estrictos relativos a la efectividad y la seguridad para el ser humano y elmedio ambiente, siguiendo las buenas prcticas agrcolas, de conformidad con las

condiciones establecidas en la autorizacin que se emite para cada producto.


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Las normativas desarrolladas contemplan los diferentes aspectos de peligrosidadpresumibles para este tipo de productos, comprendiendo los aspectos iniciales y finalesdel ciclo de vida de los plaguicidas, es decir, desde el control de la comercializacin y eluso de productos fitosanitarios, hasta los posibles riesgos por exposicin directa delusuario, por va alimentaria para el consumidor, para los animales domsticos, para el

medio ambiente y para la fauna y flora silvestres, incluidos la entomofauna y losmicroorganismos no patgenos, con objeto de garantizar que estos productos noconstituyan un peligro [4]. De entre estas normativas, las ms importantes tratan sobre:

1. la fijacin deLmites Mximos de Residuos,2. la obligacin deHomologacin y Registro,3. el Controlmediante Programas de Vigilancia del uso de ciertos plaguicidas,

pasando por diversos tipos de restricciones y limitaciones de uso.

1.1.4.1. Lmites Mximos de Residuos

Aunque el uso de algunos plaguicidas est totalmente prohibido y el de otros restringido

debido a su elevada toxicidad, persistencia o efectos acumulativos, el resto de losplaguicidas, cuyo empleo est autorizado, tiene fijado un Lmite Mximo de Residuo(LMR) en los cultivos y alimentos tratados con estos productos.

El LMR es la concentracin mxima permitida de un residuo, en o sobre un alimento,que puede aceptarse legalmente para el consumo humano o animal a largo plazo. Seexpresa en miligramos de plaguicida por kilogramo de peso del alimento fresco(mg/kg). Es un concepto legal y no constituye un lmite de seguridad, ya que slorepresenta residuos aceptables desde el punto de vista toxicolgico. Normalmente sefijan muy por debajo de los lmites de seguridad para que la exposicin a residuos porencima de los LMR no implique automticamente un riesgo para la salud.

Para la fijacin de los LMR se tienen en cuenta dos criterios bsicos: uno toxicolgico yotro agronmico. Por una parte, la ingestin diaria de residuos ha de ser tal que no

provoque efectos nocivos, fijada a partir del NEL NOEL de la sustancia en cuestin,establecido sobre animales en experimentacin; y de la Ingestin Diaria Admisible(IDA) de cada materia activa para el hombre. Y por otra, el plaguicida ha de lograr unaeficacia adecuada sobre la plaga a combatir utilizando la menor cantidad posible, fijadaa travs de ensayos de campo para conocer el residuo real que queda en los alimentoscuando son tratados siguiendo las buenas prcticas agrcolas. Adems, para evitar la

presencia de un residuo superior al tolerable, se determinan tambin los tiemposmnimos que deben transcurrir entre la aplicacin del plaguicida y la recoleccin de lacosecha [12].

La existencia de legislacin que fije LMR de productos fitosanitarios en productos deorigen vegetal es una cuestin de gran importancia a escala mundial para poder suprimir

barreras que impiden el comercio de productos vegetales, garantizando la inexistenciade efectos nocivos en los consumidores.

En Europa, histricamente cada pas comenz a legislar segn sus propios criterios,pero la diversidad legislativa entre pases provocaba problemas para el libre trnsito demercancas entre unos pases y otros, y supona una barrera tcnica al libre comercio.Los pases de la UE iniciaron intentos armonizadores con la Directiva 76/895/CEE, enla que se determinaban los LMR de ciertos plaguicidas en/sobre frutas y hortalizas [6].

En 1979, la Directiva 79/100/CEE estableci los mtodos comunitarios de toma demuestras de frutas y hortalizas. sta fue seguida por la Directiva 86/362/CEE, cuyo


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mbito de aplicacin fueron los cereales. Sin embargo la consecucin del mercadonico estaba en peligro puesto que hasta ese momento se establecan LMR mnimos quelos Estados podan modificar. La Directiva 90/642/CEE intent solucionar este

problema, abarcando frutas, hortalizas, legumbres, semillas oleaginosas, patatas, t,lpulo y especias. Esta Directiva se traspuso al ordenamiento jurdico interno espaol

mediante el RD 280/1994, que ha sido modificado por numerosas rdenes ministeriales.Todas las Directivas europeas se complementaban con la Directiva 91/414/CEE.Transcurridos unos aos, se comprob que existan algunas lagunas que se intentaroncubrir con la Directiva 97/41/CEE. Para incorporar estos cambios, el RD 280/1994 fuemodificado por el RD 198/2000 y el RD 290/2003 en lo referente a mtodos demuestreo en los productos de origen vegetal y animal.

En febrero de 2005, se publica el Reglamento (CE) N 396/2005 del ParlamentoEuropeo y del Consejo, de 23 de febrero de 2005, relativo a los lmites mximos deresiduos de plaguicidas en alimentos y piensos de origen vegetal y animal, por el que seaplican criterios comunes para los 25 Estados Miembros sobre la evaluacin y fijacin

de LMR nicos a nivel europeo, con la intencin de unificar, simplificar y clarificar elproceso [15].

Existe un lmite general de 0,01 mg/kg aplicable por defecto, es decir, en todos loscasos en que no se haya fijado un LMR de forma especfica para un producto o un tipode producto. Asimismo, los LMR son fijados en el lmite analtico de determinacincuando su uso no est autorizado o cuando estando autorizado no deberan quedarresiduos detectables.

La UE, considerando que los nios durante las etapas de crecimiento son muyvulnerables a los residuos de plaguicidas en su alimentacin, y no estn losuficientemente protegidos debido a su menor tamao y su dieta diferente, ha

establecido en la Directiva 2003/13/CE, que modifica la Directiva 96/5/CE, que losalimentos infantiles no deben contener ms de 0,01 mg/kg de cualquier residuo de

plaguicida.

En el caso del agua, la presencia de plaguicidas en sus fuentes provoc la toma deconciencia sobre la calidad del agua de bebida, que estaba inicialmente gobernada por laDirectiva 80/778/EC. Fue revisada en 1998 dando lugar a la actual Directiva 98/83/ECsobre las aguas de consumo, que estipula que los plaguicidas individuales no puedenexceder el nivel de 0,1 g/l, y la suma de todos los plaguicidas presentes no puedeexceder de 0,5 g/l, ambos fijados en el agua de grifo. Se traspuso al ordenamiento

jurdico interno espaol mediante el RD 140/2003.

En el suelo no se han fijado criterios de calidad a nivel europeo similares a los LMRdefinidos en los alimentos [16], aunque su fijacin con la idea de establecer lmitesecolgicos, como las concentraciones ms altas en las que no se esperan efectosinaceptables, sera un elemento clave para la cuantificacin de los riesgos. LasDirectivas 91/414/CEE y 96/46/CE, proponen que el lmite de determinacin de

plaguicidas en suelos no debe exceder de 0,05 mg/kg, que es aquella concentracin a lacual la materia activa no tiene efectos fitotxicos sobre otros organismos.

Con el fin de que las discrepancias entre las legislaciones nacionales y las deficienciasque presentan algunas, no constituyan un serio obstculo, muchas veces injustificado, alcomercio internacional de productos vegetales, ciertos Organismos Internacionales se

han ocupado del tema. A nivel mundial la FAO y la OMS, a travs de su Comisin delCodex Alimentarius, se vienen ocupando de los residuos de plaguicidas desde hace ms


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de 40 aos. El Codex publica cada ao unas listas de LMR internacionalmenterecomendados. En muchos pases se toman como punto de partida o comparacin parala fijacin de los suyos propios [6].

Fuera del Continente Europeo tienen legislaciones especficas pases como EEUU,Japn, Australia, Repblica Sudafricana, Israel y Canad. En el resto de pases no existeuna legislacin especfica como la conocemos en Europa y en muchos casos, ante lafalta de legislacin, se remiten al Codex Alimentarius.

1.1.4.2. Homologacin

La UE ha tratado de armonizar y unificar las legislaciones nacionales de uso ycomercializacin de productos fitosanitarios. Los primeros avances en la aproximacinde las legislaciones nacionales se consiguieron mediante la Directiva 78/631/CEE, de26 de junio, sobre clasificacin, envasado y etiquetado de preparados plaguicidas

peligrosos, y mediante la Directiva 79/117/CEE, de 21 de diciembre, sobre laprohibicin de comercializacin y utilizacin de productos fitosanitarios que contengan

ciertas sustancias activas.Sin embargo, la armonizacin no se consigui hasta la aparicin de la Directiva91/414/CEE (posteriormente modificada por la Directiva 95/36/CE de la ComisinEuropea), por la que se estableci el llamado Registro nico Europeo. Su objetivo es

prevenir los riesgos en origen mediante una evaluacin muy exhaustiva en base a unoscriterios armonizados, del riesgo de cada sustancia activa y de los productos que lacontienen antes de que pueda autorizarse su uso. En este nuevo sistema se condiciona lacomercializacin de cada uno de los productos a la previa obtencin de una autorizacinoficial, como ya ocurra en cada uno de los Estados miembros.

La comprobacin del cumplimiento de los requisitos, se har mediante ensayos y

anlisis oficiales, u oficialmente reconocidos, realizndose en las condiciones agrcolas,fitosanitarias y medioambientales adecuadas para su empleo y representativas de lascondiciones existentes en las zonas donde el producto vaya a ser utilizado. Estosestudios vienen detallados en el Anexo VI de la Directiva 91/414/CEE, que ha sidomodificado por la Directiva 94/43/CE, que establece los principios uniformes para laevaluacin y autorizacin de productos fitosanitarios y a su vez sustituida por laDirectiva 97/57/CE.

Se ha establecido un Proceso de Revisin que consiste en que cualquier productofitosanitario comercializado en la UE antes de julio de 1993 ha de presentar estudios

para que se incluya en el Anexo I de la Directiva 91/414/EC. La inclusin en este

Anexo, es decir en laLista nica Positiva

comunitaria de sustancias activas aptas paracomercializacin, es el prerrequisito para el reconocimiento mutuo de autorizacin enlos Estados miembros. Esta inclusin es por un periodo que no puede sobrepasar los 10aos, para asegurarse de que es regularmente revisada en funcin de los avancescientficos y tecnolgicos.

La aprobacin del uso de sustancias activas fitosanitarias, o sea, su inclusin en la listanica, se basa en que su IDA, la estimacin de su persistencia o difusin en elmedioambiente y su repercusin en la fauna en las condiciones normales de uso, seaconforme a las denominadas buenas prcticas agrcolas. Los productos fitosanitariosslo se autorizarn, previamente a su comercializacin, cuando se utilicencorrectamente y:

- No tengan efectos inaceptables sobre las plantas o los productos vegetales.


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- No tengan efectos nocivos directa o indirectamente sobre la salud humana,animal sobre el agua.

- No tengan una influencia inaceptable sobre el medio ambiente, que tieneprioridad an por encima de los objetivos de mejora de la produccin vegetal.

- Existan mtodos de anlisis de sus residuos.

- Se establezcan LMR.Cuando se adopt la Directiva 91/414/EC en el ao 1991, existan 800 materias activasautorizadas para su uso en los Estados miembros y se pretenda evaluarlas todas en 12aos, hasta julio de 2003. De la misma forma, las sustancias ya autorizadas a nivelnacional podan usarse hasta esta fecha o hasta que se autorizasen o prohibiesen a niveleuropeo. Sin embargo, el progreso realizado en estas evaluaciones ha sido mucho mslento del que se esperaba originalmente. Debido a que en el 2003 slo se habanevaluado la mitad de las 800 materias activas, el plazo se ha extendido hasta 2008 [17].

Los dosieres de cada producto se basan en ms de 100 estudios diferentes sobre suqumica, su destino medioambiental, su ecotoxicidad y toxicidad. Esta informacin no

se usa nicamente para llevar a cabo estudios sobre la exposicin de los humanos atravs de la dieta y de los trabajadores expuestos, sino tambin para determinar elimpacto potencial de estos agroqumicos y sus productos de degradacin en el medioambiente.

La legislacin espaola sobre plaguicidas surge con motivo de la transposicin de laDirectiva 78/631/CEE, junto con las sucesivas modificaciones posteriores, y quedaregulada principalmente por el RD 3349/1983, modificado por el RD 162/1991.Establece que ningn producto fitosanitario podr ser comercializado en el territorioespaol si no ha sido previamente autorizado e inscrito en el Registro Oficial deProductos y Material Fitosanitarios, y la necesidad de que las sustancias activas que

forman parte de los preparados, sean homologadas y autorizadas. Esta reglamentacinha sido derogada en parte por el RD 2163/1994, de 4 de noviembre, por el que seimplanta el sistema armonizado comunitario de autorizacin para comercializar yutilizar productos fitosanitarios y que traspone la Directiva 91/414/CEE.

La Orden de 29 de noviembre de 1995, estableca los principios uniformes para laevaluacin y autorizacin de productos fitosanitarios, trasponiendo la Directiva94/43/CE. Fue modificada por la Orden de 9 de marzo de 1998. La Orden de 11 dediciembre de 1995, a su vez, establece las disposiciones relativas a las autorizaciones deensayos y experiencias con productos fitosanitarios.

Las sustancias activas pueden tener diferente situacin registral en funcin de si estn

incluidas o no en el Anexo I de la Directiva 91/414/CEE, de acuerdo con el registroEuropeo y/o con el registro Espaol. Si se encuentran En estudio, se trata desustancias que aparecen como notificadas por una o ms empresas y que an no hansido incluidas ni excluidas del Anexo I; si estn Incluidas, estn registradas en elRegistro nico y pueden utilizarse en la UE; y si se encuentran como No incluidas, seha rechazado su inclusin y, por tanto, su uso.

En otros pases, como EEUU, el Acta de Proteccin de la Calidad Alimentaria (FoodQuality Protection Act) de 1996 fija la forma de homologar todos los plaguicidasregistrados antes de 1984 [18]. Los fabricantes deben presentar extensos estudioscientficos en base a la Parte 158 del Ttulo 40 del Codex de la Legislacin Federal,entre ellos, el comportamiento de los plaguicidas en el medio ambiente despus de suaplicacin, y la naturaleza y cantidad de residuos que pueden presentarse en losalimentos o en los animales.


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A nivel internacional, fueron algunas organizaciones internacionales las que iniciaron laarmonizacin de los requisitos que pedan los gobiernos a los fabricantes de plaguicidassobre las propiedades de los productos y sus usos, ya que existan diferencias entre

pases. Entre otros, el JMPR (Joint Meeting on Pesticide Residues), formado por gruposde la OMS y de la FAO, est encargado de revisar los datos toxicolgicos, las buenas

prcticas agrcolas, la composicin, el destino medioambiental, el metabolismo, losmtodos de anlisis de los residuos, y de supervisar los estudios en campo y estimar losresiduos mximos de plaguicidas.

1.1.4.3. Programas de vigilancia

Para asegurar la inocuidad de los alimentos es necesario tomar en consideracin todoslos aspectos de la cadena de produccin alimentaria y entenderla como un continuo,desde la produccin primaria pasando por la produccin de piensos para animales, hastala venta o el suministro de alimentos al consumidor, pues cada elemento tiene el

potencial de influir en la seguridad alimentaria [2]. Es por esto que se hace necesario

adoptar medidas encaminadas a garantizar que no se comercializan alimentos noseguros, y que existen sistemas para identificar y afrontar los problemas de seguridadalimentaria causados por los plaguicidas, a fin de asegurar el adecuado funcionamientodel mercado interior y de proteger la salud de las personas.

La verificacin del cumplimiento de los LMR es una herramienta importante paraevaluar si los usuarios profesionales han aplicado correctamente las recomendaciones yrestricciones indicadas en las autorizaciones de los productos fitosanitarios. Un hechotranquilizador, es que en las prospecciones realizadas sobre alimentos, tanto en origencomo en mercados, es bajo el porcentaje de muestras que superan los LMRsestablecidos, proporcionando evidencias de que el uso de plaguicidas est bajo control[6].

Mediante programas plurianuales comunitarios y nacionales actualizados cada ao, losEstados miembros realizan controles de los residuos de plaguicidas para verificar elcumplimiento de los LMR, principalmente en frutas, verduras y cereales. Dichoscontroles consisten, en particular, en la toma de muestras, la realizacin de anlisis y laidentificacin de los plaguicidas presentes, as como sus niveles de residuos respectivos.Las inspecciones y el control deben llevarse a cabo con arreglo a la Directiva89/397/CEE sobre el control oficial de alimentos, y a la Directiva 93/99/CE.

Adems de los programas de control nacionales, se recomienda la participacin de losEstados miembros en un programa coordinado a nivel europeo. Se llevan a cabo desde1996, y pretenden proporcionar una idea del riesgo real de exposicin a plaguicidas atravs de la dieta. De los resultados obtenidos, se deduce que entre 1996 y 2003 no hadisminuido el porcentaje de muestras de alimentos y piensos en que se encuentranresiduos no deseados de plaguicidas por encima de los lmites mximos reglamentarios,sino que ha aumentado ligeramente y se ha estabilizado alrededor del 5%, comomuestran las continuas actividades de supervisin de los Estados miembros y de laComisin reflejadas en la Figura 1.3.

En Espaa, para dar cumplimiento a los programas de control europeos, se hanestablecido varios Planes Anuales desarrollados por las Comunidades Autnomas. Losrelativos a productos vegetales son:

I. El Plan Nacional de Vigilancia de Residuos de Productos Fitosanitarios en Origen(PNVR), que se encarga de la vigilancia de los residuos mediante controles pormuestreo realizados sobre cultivos y productos vegetales destinados a la alimentacin


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humana o animal, en la fase de produccin, en el momento de la recoleccin o de laentrega a los centros hortofrutcolas, almacenes o personas jurdicas receptoras, o a lasalida de los mismos, y en todo caso, previamente a su puesta en circulacin por quienhaya efectuado el ltimo tratamiento fitosanitario [19].

II. El Plan de Vigilancia de la Comercializacin y de la Utilizacin de ProductosFitosanitarios (PVUF), realiza una vigilancia de tipo ambiental del agua, suelo yplantas, durante el periodo en el que el producto no se ha recolectado.

En otros pases, como EEUU, existe anlogamente un Programa sobre datos deplaguicidas del Departamento de Agricultura (EPA). A nivel internacional, el JMPR,evala la exposicin indirecta de los consumidores por la presencia de productosfitosanitarios en cantidades residuales en la produccin agraria [20].

Figura 1.3. Resultados de las muestras de alimentos analizadas en losprogramas de vigilancia de residuos a nivel europeo. Datos deEurostat [3].

1.1.4.4. Mtodos de Anlisis

La gran expansin del uso de productos fitosanitarios ha llevado a los gobiernos a tomar

decisiones en la regulacin de su utilizacin, como se acaba de exponer, y ello haoriginado un papel muy importante del anlisis qumico de estos compuestos.

El anlisis de los residuos en matrices medioambientales y alimentos es muyimportante, no slo desde el punto de vista de la eficacia del plaguicida, sino tambin

para conocer la naturaleza y cantidad que queda como resultado de la aplicacin de lasformulaciones en diferentes sustratos, lo que sirve de base para la toxicologa yecotoxicologa que es necesaria para el registro y autorizacin de cualquier producto, y

para los programas de control de residuos en los alimentos y el medio ambiente.

En cumplimiento de la Directiva 91/414/CEE, un producto destinado a la proteccin delas plantas no deber autorizarse por los Estados miembros a menos que sus residuos

puedan determinarse por mtodos analticos apropiados, para asegurar el correctocontrol de residuos, y con unos Lmites de Deteccin (LD) lo suficientemente bajos que

Muestras sinresiduos detectables

Muestras conresiduos por debajo

del LMR

Muestras conresiduos por encima

del LMR

MUESTRAS DE FRUTAS, VERDURAS, HORTALIZAS

% Muestras


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permitan cuantificar niveles por debajo de los LMRs. Por tanto, los anlisis de residuosrequieren mtodos multirresiduo, bajos LD, la mejor precisin y exactitud y una extensavalidacin. Estos mtodos son la respuesta a la demanda para disminuir el coste de losanlisis y aumentar la productividad de los laboratorios [21], teniendo en cuenta que elnmero de plaguicidas aumenta constantemente y que normalmente no se conoce el

historial de tratamientos de la muestra a analizar [22]. Son mtodos que requierenuniversalidad en la extraccin y unificacin de las condiciones cromatogrficas, en lamedida de lo posible [21].

El primer intento para definir los requisitos y criterios de los mtodos analticosutilizados para las decisiones sobre las autorizaciones, fue a travs de la Directiva94/43/CE, posteriormente modificada por la Directiva 97/57/CE. En realidad, fue laDirectiva 96/46/CE de la Comisin, la que sent las bases de los mtodos analticos deresiduos para cultivos, alimentos y muestras medioambientales. Posteriormente, sedesarrolla el documento SANCO/825/00 para proveer con detalles ms precisos a losque someten plaguicidas para su autorizacin, y que proporciona un esquema de

mtodos multirresiduo estndar para varias matrices. A su vez se ha introducido la guaSANCO/3029/99 rev. 4, para desarrollar mtodos analticos que generen datos relativosal comportamiento de residuos y su destino en el medio ambiente.

Hay un gran nmero de agencias internacionales y organizaciones gubernamentales conexperiencia en el anlisis de residuos de plaguicidas. Entre ellas se encuentra la ISO(International Organization for Standardization), que incluye 130 pases, la AOAC(Association of Official Analytical Chemists International), la IUPAC (InternationalUnion Pure and Applied Chemistry), el Codex Alimentarius, la OECD (Organization

for Economic Cooperation and Development), y la FAO/OMS. Estas organizacionesllevan a cabo iniciativas para normalizar mtodos y establecer protocolos para producirdatos con la suficiente calidad y llevar a cabo labores de vigilancia de residuos.

1.1.5. CULTIVO Y PLAGUICIDAS ESCOGIDOS

1.1.5.1. Cebada (Hordeum Vulgare)

Castilla y Len, tiene una superficie de 94.147 km2, lo que representa un 18,7% de lasuperficie geogrfica nacional, con una superficie autonmica que constituye casi laquinta parte del Estado. Esta superficie est repartida en un 42% de tierras de cultivo, un17,2% de prados y pastizales, un 25,1% de terreno forestal, y un 15,7% de otras

superficies. 50.000 km2

son llanuras, lo que supone dos tercios de su superficie [23].Las tierras de cultivo constituyen 3,9 millones de hectreas (ha.), de las cuales 3,5millones corresponden a tierras de secano. La agricultura

extraccion de herbicidas

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