Operacionalización de variables

Se recopiló una base de datos con todos los plaguicidas utilizados en las actividades agrícolas registrados en el sistema de contabilidad del Departamento Provincial de Protección Fitosanitaria durante el periodo de estudio. Los datos de uso de plaguicidas por producto se recopilaron de acuerdo con su familia química y función biológica (por cultivo y año), y sus valores de referencia toxicológicos en humanos y en organismos terrestres y acuáticos. Se utilizaron los criterios de clasificación de peligros de la Organización Mundial de la Salud (^{WHO, 2010}).

Evaluación de la carga tóxica

En el contexto agrícola cubano, el indicador de carga de contaminantes tóxicos o simplemente carga tóxica (TL, en kg o L del ingrediente activo/ha), establecido por el Departamento de Protección Vegetal del Ministerio de Agricultura de Cuba (^{Díaz, 2009}), brinda una medida de la carga general sobre el medioambiente que resulta del uso de plaguicidas sin hacer distinciones con base en propiedades ecotóxicas, y diferencia así un compuesto de otro. La ecuación 1 se utiliza para calcular la TL en cultivos prioritarios. Se empleó una ecuación similar para evaluar la contaminación del agua potable mediante el uso de plaguicidas en Vietnam (^{Chau et al., 2015}).

Ecuación 1

Donde TL es la carga tóxica (kg o L del ingrediente activo/ha), D es la dosis (kg del producto comercial/ha), i.a.% es el porcentaje del ingrediente activo y NA es el número de aplicaciones (1). Este indicador se calculó para cada ingrediente activo por cultivo y año, y se mostró la suma total en cada caso.

Evaluación de toxicidad y ecotoxicidad

Cuando se utiliza POCER, los índices de riesgo (IR) para la salud humana y el medioambiente se calculan como la relación de concentración ambiental estimada (CAE) en relación con un valor de referencia toxicológico. Estos están bien descritos en el estudio de ^{Vercruysse y Steurbaut (2002)}. Después de evaluar los parámetros de riesgo relevantes, los cálculos de POCER se pueden realizar insertando los parámetros (ecuación 2-11) en el modelo y generando diez valores, uno para cada compartimento humano y ambiental (^{Claeys et al., 2005}). Los valores de IR calculados se transformaron logarítmicamente y se establecieron puntos de referencia entre un límite superior y uno inferior. Esto generó un valor adimensional entre 0 y 1 para cada compartimento, donde 0 indica un bajo riesgo de exposición y 1 señala un alto riesgo de exposición (^{Vercruysse & Steurbaut, 2002}).

Como ^{Vercruysse y Steurbaut (2002)} describieron, en POCER, el riesgo total de exposición para los seres humanos y el medioambiente se calcula sumando los valores de los diferentes componentes y asumiendo que todos los componentes son igualmente importantes. El riesgo para los seres humanos es, por tanto, la suma del riesgo para los aplicadores, los trabajadores, los residentes expuestos secundariamente y los transeúntes. El riesgo para el medioambiente se calcula como la suma de riesgos, que incluyen la persistencia, la lixiviación a las aguas subterráneas, los organismos acuáticos, las aves, las lombrices de tierra y las abejas. Las fórmulas de cálculo para cada módulo se describen en las ecuaciones 2 a 11.

Ecuación 2

EI es la exposición interna durante la mezcla/carga y aplicación (mg/kg/día) y AOEL (por su sigla en inglés) es el nivel de exposición aceptable para el operador (mg/kg/día).

Ecuación 3

ED es la exposición dérmica (mg/kg/día) y Abde es la absorción dérmica (–)

Ecuación 4

I es la exposición por inhalación (mg/kg/día), Abi es la absorción por inhalación (–) y PC es el peso corporal.

Ecuación 5

Ecuación 6

CE_{organismos acuáticos}es la concentración estimada en aguas superficiales (g/L) y mínimo (norm_{organismos acuáticos}) es el menor valor de toxicidad de tres grupos de organismos (peces, Daphnia spp. y crustáceos) (g/L).

El menor de los siguientes tres cocientes es utilizado como mínimo (norm_{organismos acuáticos}): la concentración letal requerida para matar el 50% de la población (CL₅₀) para peces/100, la concentración letal media máxima o concentración efectiva (CE₅₀) para Daphnia/100 y la concentración sin efecto observado (NOEC, por su sigla en inglés) para algas/10.

Ecuación 7

CAE_aveses la ingesta diaria total estimada de plaguicidas (mg/día), DL₅₀es la dosis letal para el 50% de la población (mg/kg/día) y PC es el peso corporal (predeterminado = 0,01 kg). El factor 10 es el criterio establecido por los Principios Uniformes de la Comisión de las Comunidades Europeas, establecidos en 1994.

Ecuación 8

DA es la dosis de aplicación (g/ha) y DL₅₀es la dosis letal para el 50% de la población (μg/abeja).

Ecuación 9

CAE_sueloes la concentración estimada en el suelo (mg/kg) y CL₅₀es la concentración letal para el 50% de la población (mg/kg).

Ecuación 10

TD₅₀ es el tiempo de desaparición del primer 50% del plaguicida (días).

Ecuación 11

CAE_{aguasubterránea}es la concentración estimada en el agua subterránea (μg/L) y 0,1 es el límite europeo del agua potable (μg/L).

Con base en el hecho de que solo se reporta la cantidad total de plaguicidas y el área cultivada para cada cultivo (por cultivo y año), la cantidad de cada ingrediente activo se dividió por el área cultivada, para obtener un valor de dosis por hectárea (tasa de aplicación). Finalmente, en cada caso, la suma de los valores finales en POCER se multiplicó por el número total de hectáreas. De esta forma, se pudo identificar el cultivo de mayor impacto a nivel territorial, de salud humana y ambiental.

Para los módulos de toxicidad, se elaboró un grupo de supuestos que se basaron en los resultados de una encuesta a agricultores (^{López Dávila, Houbraken et al., 2020}). Primero, la EI_operadoren la ecuación 2 está fuertemente influenciada por el uso de ropa protectora durante la mezcla, carga y pulverización de plaguicidas; en el caso del arroz, se consideró la aspersión aérea, y en el caso de la caña de azúcar, el uso de tractor. En segundo lugar, para los trabajadores de reingreso, no se consideró la ropa protectora. Para el módulo de residentes, no se consideraron dos aspectos: la zona de amortiguamiento, ya que sus viviendas están ubicadas dentro de la finca y muy cerca de los cultivos, y la reducción de la deriva por el uso de una boquilla clásica.

ΣSeq es un indicador de ecotoxicidad que calcula la presión del uso de plaguicidas con fines agrícolas y no agrícolas (control de vectores) en organismos acuáticos (^{De Smet & Steurbaut, 2002}; ^{Fevery et al., 2015}). Este indicador fue incluido en el presente estudio, ya que el POCER considera que la deriva de plaguicidas provoca principalmente la exposición de organismos acuáticos. Además, no considera su capacidad para persistir en el suelo y, por lo tanto, a través de la escorrentía superficial y la lixiviación, los plaguicidas terminan en los cuerpos de agua. Estos parámetros son más acordes con el contexto actual agrícola en Cuba. Además, la variable mínimo (norm_{organismos acuáticos}) está restringida a solo tres valores de ecotoxicidad (CL₅₀ para peces, CE₅₀ para Daphnia y NOEC para algas), mientras la concentración máxima permisible (CMP) se establece con base en seis valores de ecotoxicidad diferentes, lo que genera resultados más precisos. Se calcula utilizando la ecuación 12.

Ecuación 12

Donde E es el uso anual de plaguicidas (kg de i.a./año), TD₅₀ es el tiempo de degradación del 50% del i.a. en el suelo (años) y CMP es la concentración máxima permitida para la vida acuática (mg/L).

Los valores de CMP se calculan dividiendo el valor de toxicidad más bajo —representativo de los organismos acuáticos; es decir, la toxicidad aguda o crónica hasta tres niveles tróficos: CE_50algas, NOEC_algas, CL_{50crustáceos}, NOEC_crustáceos, CL_50peces y NOEC_peces— por el factor de seguridad 10, como lo hicieron ^{Fevery et al. (2015)}.

Procedimientos de procesamiento de datos

Los datos de todas las variables se resumieron y tabularon. Luego, se crearon grupos de alimentos: en el de hortalizas se incluyeron tomates, cebollas, ajos y plantas pertenecientes a la familia de las cucurbitáceas, entre otras; el grupo de granos incluyó frijoles y maíz, y el grupo de raíces y tubérculos comprendió la batata o camote, la malanga o taro y la papa. Finalmente, en el grupo de las frutas, se agruparon el café y el plátano. Se utilizó el programa SPSS Statistics versión 20 y se emplearon correlaciones de rango de Pearson y Spearman (p < 0,01 y p < 0,05) para evaluar las correlaciones paramétricas y no paramétricas entre los valores de TL con los indicadores POCER y ƩSeq.

Uso de plaguicidas en la provincia de Sancti Spíritus en los años 2011-2014

En total, 124 ingredientes activos (40 fungicidas, 42 herbicidas y 42 insecticidas) fueron utilizados en las actividades agrícolas de la provincia de Sancti Spíritus durante el periodo de estudio. Estos principios activos corresponden a 62 familias químicas. Un número similar (69 familias químicas) se aplicó en otras provincias de igual importancia agrícola en el país, según ^{Hernández Núñez y Pérez-Consuegra (2012)}. Las familias químicas predominantes son los organofosforados, triazoles, sulfonilurea, piretroides, compuestos inorgánicos (p. ej., oxicloruro de cobre), carbamatos, ditiocarbamatos, neonicotinoides, ariloxifenoxipropionato y organoclorados.

Los ingredientes activos (i.a.) metilparatión, metamidofós, metiocarb, metomil, 1,3-dicloropropeno y endosulfán han sido clasificados por la Organización Mundial de la Salud (^{WHO, 2010}) como extremadamente tóxicos (Ia) y altamente tóxicos (Ib). Además, otros 28 compuestos se encuentran en la categoría de moderadamente tóxicos (II). El 59% de los productos presentan algún grado de toxicidad contra las abejas; esto constituye un factor de riesgo ambiental significativo, ya que puede conducir a la disminución de las poblaciones de abejas y los servicios ecosistémicos que realizan (^{Fevery et al., 2016}; ^{Hladik et al., 2016}). También se encontró que el 80% de los plaguicidas son, hasta cierto punto, tóxicos para los peces.

Durante el periodo de estudio, el uso de plaguicidas sintéticos en la provincia de Sancti Spíritus mostró un uso razonablemente constante (excepto en 2014), como se observa en la figura 1. Estos valores contrastan con la estrategia de reducción progresiva de la política fitosanitaria impulsada por el Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente de Cuba. Su objetivo es reducir la carga de contaminantes tóxicos y sus posibles efectos secundarios sobre el medioambiente y la salud humana. A nivel nacional, se observan resultados similares (^{ONEI, 2020}).

Fuente: Elaboración propia

Figura 1. Uso de plaguicidas en la provincia de Sancti Spíritus por año 2011-2014, según la base de datos de plaguicidas asignados a la provincia. 

Los herbicidas (58%) son los plaguicidas más utilizados (figura 1). Investigadores de otros países en desarrollo como India y Ghana han informado de resultados similares (^{Imoro et al., 2019}; ^{Sharma, Kumar, Thukral et al., 2019}; ^{Sharma, Kumar, Shahzad et al., 2019}; ^{Wumbei et al., 2019}). A estos les siguen los insecticidas (21%) y los fungicidas (21%). Los resultados se deben a que se han utilizado grandes extensiones de tierra para cultivos como la caña de azúcar, el arroz y los árboles frutales, incluido el banano, que requieren grandes volúmenes de herbicidas para controlar las malas hierbas. Es importante señalar que la papa, perteneciente al grupo de raíces y tubérculos, fue sembrada solo en 2011 y 2012, debido a que los encargados de tomar decisiones sobre estrategia agrícola en el país decidieron dejar de sembrar papa en la provincia. A pesar de ello, la papa se incluyó en este estudio porque representaba el 73% y el 33%, respectivamente, de la cantidad total de plaguicidas utilizados en 2011 y 2012 por el grupo de raíces y tubérculos. No fue posible encontrar datos para la caña de azúcar en 2014.

El ingrediente activo utilizado principalmente en el periodo de estudio fue la ametrina (215t, 19% del total de ingredientes activos utilizados y 30% del total de herbicidas empleados), seguido de la sal de amina 2,4-D (165t, 14% de los ingredientes activos totales utilizados y 23% del total de herbicidas utilizados) y el mancozeb (100t, 8% de los ingredientes activos totales empleados y 36% del total de fungicidas utilizados). Los resultados concuerdan con los principales cultivos que se siembran en el territorio, según la estrategia nacional (arroz, tabaco, hortalizas, cereales, caña de azúcar y frutas) (^{ONEI, 2019}).

Evaluación de carga tóxica y ecotóxica en la provincia de Sancti Spíritus

Estudiar la presión de los plaguicidas mediante el cálculo de la carga tóxica y ecotóxica es vital para comprender los riesgos ambientales y para la salud humana. Una vez identificadas las moléculas más críticas, se pueden proponer acciones para eliminarlas o sustituirlas por compuestos menos tóxicos, y reducir así su impacto sobre el medioambiente y la salud humana.

Fuente: Elaboración propia

Figura 2. Valores de ecotoxicidad durante el periodo de estudio en la provincia Sancti Spíritus por indicador evaluado en función de la cantidad de principios activos utilizados por familia biológica. 

La figura 2 muestra que, aunque los herbicidas fueron los plaguicidas más usados en la provincia (figura 1), su presión sobre la salud humana y el medioambiente no siempre fue la más alta. Los valores de TL fueron diferentes entre funciones biológicas. En 2011, por ejemplo, la TL de los fungicidas fue significativamente más alta que la de los herbicidas debido al cultivo de papa, y reportó la mayor relación de kg de i.a. por área tratada (73,2kg i.a./ha), de entre 8 (tabaco: 8,8 kg i.a./ha) y 490 (maíz: 0,15kg i.a./ha) veces mayor en comparación con otros cultivos. Los fungicidas (p. ej., mancozeb, clorotalonil y oxicloruro de cobre) representaron el 48% de i.a. utilizados este mismo año, mientras los herbicidas (p. ej., ametrina y glifosato) ocuparon el segundo lugar con 42%. En 2012, la proporción de papas disminuyó a 14,8kg de i.a. por hectárea y en años posteriores no se sembró papa. Por su parte, la tendencia de TL disminuyó con el tiempo, aunque la utilización de i.a. se mantuvo constante durante el periodo de estudio (figura 1). Esto se debe a que las áreas de cultivo tratadas aumentaron de 82,9 a 103,8milha, a excepción de la caña de azúcar (de 58,7 a 28,3milha), lo que provocó una disminución progresiva general en la relación (kg de i.a. utilizados por área tratada).

Según la ecuación 1, la carga tóxica solo expresa la cantidad de i.a. (kg o L) aplicados por hectárea. Sin embargo, no se consideran las toxicidades particulares para la salud humana (NOAEL y AOEL, entre otras) y el medioambiente (valores TD₅₀, CE₅₀, NOEC y CL₅₀), por lo que la presión del uso de plaguicidas no es muy precisa. Una simple sustitución por otro plaguicida con menor cantidad de i.a. disminuirá en la carga tóxica. Sin embargo, si este nuevo plaguicida tiene mayor toxicidad o ecotoxicidad, la presión aumentará. ^{Wustenberghs et al. (2018)} hallaron diversos ejemplos claros de esto y encontraron que la carga tóxica es un mero indicador de volumen y no un indicador de carga, como lo entendieron ^{Kudsk et al. (2018)}. Desde hace mucho tiempo, se ha reconocido ampliamente que las cantidades no son sustitutos adecuados para evaluar el riesgo de los plaguicidas (Barnard et al., 1997; Stenrod et al., 2008; Tzilivakis et al., 2004, citados por ^{Wustenberghs et al., 2012}).

Además, la presión del herbicida de acuerdo con POCER en 2011 fue cuantitativamente más alta en comparación con el resto de los años (figura 2). Esto se debe al cultivo de caña de azúcar, que tiene el área tratada más grande de todos los cultivos (41% en 2011) y disminuyó aproximadamente a la mitad en 2012 (23%) y 2013 (24%). La caña de azúcar representó el 75% de la presión total de herbicidas de acuerdo con POCER para 2011, siendo el paraquat, la hexazinona y el diurón los principales i.a. debido a su toxicidad.

En este trabajo, la ΣSeq para insecticidas aumentó gradualmente debido al uso de endosulfán, que es el i.a. con el factor Seq más alto (TD50/CMP = 1,2 * 108); es decir, 71 veces más alto que el paraquat, el segundo i.a. más ecotóxico (TD50/CMP = 1,7 * 106). El endosulfán se utilizó en maíz (10kg), frijoles (140kg) y cebolla (280kg) en 2011. Al año siguiente, solo se utilizó en cebolla (296kg); en 2013, se empleó en tomate (175kg) y cebolla (348kg), y en 2014 también se aplicó en tomate (280kg) y cebolla (925kg). Esta última es la que ejerce mayor presión ecotóxica sobre los organismos acuáticos. A diferencia de TL y POCER, que disminuyeron con los años, ƩSeq aumentó; sus valores están directamente relacionados con el uso de endosulfán, el cual aumentó con los años.

Con el uso de los indicadores POCER y ΣSeq y considerando el efecto tanto en organismos terrestres como acuáticos, la presión causada por un i.a. específico se puede evaluar con mayor precisión (^{Fevery et al., 2015}, ²⁰¹⁶; ^{Houbraken et al., 2016}). Por ende, tanto en ƩSeq como en POCER, los insecticidas ejercen una presión significativa con marcadas diferencias en el caso del indicador ΣSeq. El i.a. de los insecticidas utilizados tiene un impacto negativo en el medioambiente y la salud humana.

La tendencia a lo largo de cuatro años para los valores de TL, ƩSeq y POCER por grupo de cultivos se puede observar en la tabla 1. Se encuentra una correlación de Pearson positiva entre los parámetros POCER suma de valores tóxicos y suma de valores ecotóxicos con dependencia del año (r = 0,816, p < 0,01). En análisis posteriores de los indicadores evaluados, se encontró una correlación entre el módulo de TL y la suma de valores tóxicos de POCER (r = 0,613, p < 0,01), así como entre el módulo de TL y la suma de valores ecotóxicos de POCER (r = 0,468, p < 0,05). Además, no se observó correlación entre los indicadores TL y ƩSeq (r = 0,110, p = 0,585).

Tabla 1. Suma de valores tóxicos y ecotóxicos evaluados en los principales grupos de cultivos por año 20112014 según la base de datos de plaguicidas utilizados en la provincia de Sancti Spíritus 

^i.a.:ingrediente activo

Fuente: Elaboración propia

Como se observa en la tabla 1, el orden de los cultivos según el nivel de presión sobre la salud humana y el medioambiente varía entre los indicadores. En general, los indicadores evaluados apuntan a que la caña de azúcar es el cultivo que ejerce mayor presión sobre la salud humana y el medioambiente, seguido del arroz y las frutas. Le siguen en importancia las hortalizas y los cereales, especialmente según ƩSeq, que indica valores superiores a los obtenidos por la caña de azúcar. Una vez que se identifican los cultivos de mayor presión, el beneficio de usar indicadores como POCER y ƩSeq en lugar de TL es que se conocen los módulos humanos y ambientales más afectados, por lo que se pueden tomar decisiones para revertir la presión.

Desde el punto de vista toxicológico y considerando los supuestos hechos en los cálculos de POCER, los trabajadores de reingreso que no utilizan equipo de protección personal (EPP) y las consecuencias adversas derivadas de que los residentes no utilicen una boquilla con reducción de deriva durante las actividades de fumigación aumentan el riesgo de estos módulos en comparación con el módulo de aplicador u operador. Los módulos ecotoxicológicos para organismos acuáticos, persistencia y aguas subterráneas fueron los de mayor riesgo, debido al uso de i.a. antiguos y persistentes en el medioambiente como endosulfán, metilparatión, metamidofós, paraquat y ametrina.

Análisis de cada ingrediente activo peligroso

El metamidofós (25,8t) representó el 15% de la cantidad total de insecticidas utilizados —la mitad se utilizó solo en 2011— en arroz, batata o camote, tabaco, cereales y hortalizas, principalmente. El endosulfán (3,46t), el metilparatión (3,02t) y el tiodicarb (1,69t) pertenecen al grupo de insecticidas cuyo uso está prohibido en muchos países de Europa y Norteamérica. Sin embargo, su uso en países en vías de desarrollo se mantiene y Cuba es un ejemplo de ello (^{Rosquete, 2011}; ^{Vázquez & Pérez, 2017}). Incluso, también se emplean herbicidas como ametrina (215,3t, 30% del total de herbicidas utilizados), prometrina (13,41t), hexazinona (11,60t) y paraquat (1,28t).

Tabla 2. Valores de presión de los ingredientes activos que más se utilizan y de los más ecotóxicosTD50: tiempo de desaparición del primer 50% del plaguicida (días); CMP: concentración máxima permitida; i.a.: ingrediente activo; NR: no reportado 

^Nota:Se seleccionó el 2011 para ilustrar el caso POCER porque este fue el año con mayor presión sobre el medioambiente y la salud humana.

Fuente: Elaboración propia

Los principales ingredientes activos responsables de los valores de presión ecotóxica se muestran en la tabla 2. Como puede verse, el cociente TD₅₀/CMP es muy importante para los valores de Seq. Con base en esto, pequeños volúmenes de ciertos i.a. —como el endosulfán, el paraquat y el oxicloruro de cobre— pueden ejercer una presión más alta que otros utilizados en grandes volúmenes. También se encuentran resultados similares para POCER. En la tabla 2 solo se muestra el escenario 2011, por ser el año que ejerció la presión ecotoxicológica más significativa, tanto por el tipo de plaguicidas como por las cantidades utilizadas. Estos pueden reducir la presión ecotóxica más fácilmente, ya que al eliminar o reemplazar una cantidad menor de i.a. de mayor presión ecotóxica, se pueden lograr reducciones. Para ilustrar el enfoque anterior, se desarrollaron algunos ejemplos que se muestran en las figuras 3 y 4.

En la figura 3, se presenta un escenario con valores medios reducidos de ƩSeq para cada cultivo. Para ello, los valores aportados del i.a. con mayor presión por familia (endosulfán, oxicloruro de cobre y paraquat) se eliminaron. En el tabaco, se utiliza bifentrina en lugar de endosulfán, y para el arroz, se utilizan λ-cihalotrina, sulfato de cobre y ametrina en lugar de endosulfán, oxicloruro de cobre y paraquat, lo que reduce los valores de ƩSeq superiores al 99% para cultivos que utilizan estos tres últimos. El porcentaje de reducción de la caña de azúcar se basa únicamente en la disminución del uso de paraquat, ya que no se han asignado insecticidas y fungicidas a este cultivo. El porcentaje de reducción en el grupo de raíces y tubérculos fue menor porque la papa, el cultivo con mayor demanda de plaguicidas en este grupo, solo se cultivó en 2011 y 2012.

Fuente: Elaboración propia

Figura 3. Posible porcentaje de reducción de los valores ƩSeq de los plaguicidas utilizados por cultivo durante el periodo de estudio (con y sin endosulfán, oxicloruro de cobre y paraquat). 

Como el objetivo de POCER es evaluar la presión (de bajo a alto riesgo) ejercida por un plaguicida sobre cada uno de los módulos evaluados, los encargados de tomar decisiones pueden prohibir el uso de un i.a. de alto riesgo (tabla 2) y reemplazarlo por otro que cumpla la misma función fitosanitaria con menos presión. Los resultados de POCER con respecto a la ecotoxicidad de los organofosforados y otros como imidacloprid, bifentrina y β-ciflutrina fueron más altos que la presión del endosulfán en algunos escenarios. Por otro lado, al usar POCER, el endosulfán permaneció igual que en ƩSeq; es decir, como uno de los ingredientes activos que recibió la puntuación más alta para organismos acuáticos.

Fuente: Elaboración propia

Figura 4. Propuesta obtenida con POCER para sustituir plaguicidas de alto riesgo y reducir la presión evaluada en módulos humanos (trabajador de reingreso, aplicador, residente y transeúnte) y ambientales (lombrices, aves, abejas, persistencia, aguas subterráneas y organismos acuáticos). 

Los compuestos organofosforados tienen un papel fundamental en su conjunto debido a su toxicidad. Como ilustra la figura 4, los posibles sustitutos de los productos de mayor puntuación son la cipermetrina en lugar del metilparatión, lo que potencialmente reduce el riesgo en un 50%. Una mezcla de tebuconazol y triadimenol bajo el nombre comercial Silvacur Combi® EC 30 redujo en un 95% el riesgo del oxicloruro de cobre. Por otro lado, el bispiribac-sodio redujo en un 98% el riesgo de la mezcla de paraquat-diquat (Doblete® LS 20).

Efectos de usar plaguicidas

Los herbicidas son los plaguicidas más utilizados debido, en su mayoría, al desarrollo de monocultivos en grandes extensiones de tierra. Un ejemplo son los granos de cereales (^{Beasley, 2020}) y las frutas, como es el caso de la provincia de Sancti Spíritus. Los cereales y las frutas son los principales cultivos que se siembran en muchos países y que sufren la mayor carga de plaguicidas (^{Böcker & Finger, 2016}; ^{Chau et al., 2015}; ^{Schreinemachers et al., 2015}; ^{Shil Cha et al., 2014}). La tendencia a disminuir el uso de plaguicidas en esta provincia para el periodo de estudio sigue las estrategias para reducir el uso de plaguicidas sintéticos en las demás provincias de importancia agrícola en Cuba (^{Rosquete, 2011}). Sin embargo, en otras provincias hubo un aumento sostenido en el uso de plaguicidas (^{Hernández Núñez & Pérez- Consuegra, 2012}).

La presión del uso de plaguicidas coincide con la de otros países tropicales del mundo, como El Salvador, Brasil, Taiwán, Camboya, Vietnam y Tanzania (^{Cremonese et al., 2014}; ^{Schreinemachers et al., 2015}). Plaguicidas como los organofosforados, piretroides, carbamatos, ditiocarbamatos, neonicotinoides y organoclorados, utilizados durante el periodo de estudio, constituyen un riesgo importante para la salud humana y el medioambiente (^{Chau et al., 2015}). Algunos de los compuestos utilizados (endosulfán, metamidofós, metilparatión, mancozeb, paraquat, ametrina y hexazinona) también presentan efectos crónicos como altos niveles de potencial mutagénico (^{Chaves et al., 2017}), carcinogénico y teratogénico (^{Cremonese et al., 2014}), y alta tendencia a acumularse en tejidos ricos en grasas. Además, son altamente persistentes en el suelo y en los alimentos, con una alta capacidad de biomagnificación en las redes tróficas (^{European Food Safety Authority [EFSA], 2017}).

Los efectos ambientales a largo plazo del uso de plaguicidas son reconocidos en todo el mundo (^{López- Dávila, Ramos Torres et al., 2020}; ^{Mendonca et al., 2016}) y los efectos letales y subletales sobre las abejas silvestres y el bajo manejo están bien documentados (^{Fevery et al., 2016}; ^{Hladik et al., 2016}; ^{Parrilla et al., 2015}). La exposición se produce por contacto directo con plaguicidas en aerosol o residuos secos, así como mediante contaminación por contacto indirecto de néctar y polen. En los ecosistemas acuáticos, los plaguicidas constituyen una amenaza potencial para la biodiversidad acuática (^{Levine & Borgert, 2018}; ^{Pérez-Parada et al., 2018}). La presencia de compuestos altamente tóxicos puede provocar una disminución en el número y las variedades de peces, o alterar las comunidades de fitoplancton, lo que afecta, a su vez, otros niveles tróficos (^{Beasley, 2020}).

Riesgos asociados a la carga tóxica

Hoy en día existe la percepción de que el uso de plaguicidas está aumentando (^{López Dávila et al., 2020}), a pesar de los avances en el control biológico y la implementación del manejo ecológico de plagas en el sector campesino promovidos por el gobierno. En otras provincias, la producción de cultivos (arroz, cucurbitáceas, fríjoles, batata o camote y tomate) utilizó cantidades de plaguicidas similares a las reportadas en este estudio, con una cantidad final de plaguicida utilizado hasta 4,2 veces superior a la planificada (^{Hernández Núñez & Pérez-Consuegra, 2012}).

Se ha recomendado que los agricultores se informen sobre los riesgos a los que están expuestos y la importancia de usar equipo de protección personal y una boquilla de reducción de deriva para minimizar la exposición a plaguicidas y prevenir la intoxicación (^{Yarpuz-Bozdogan & Bozdogan, 2016}). Otra forma de reducir el riesgo es utilizar i.a. de menor toxicidad (^{Pesticide Action Network Europe, 2010}). La Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO, por su sigla en inglés) recomienda en su Código internacional de conducta para la gestión de plaguicidas que los de categorías Ia y Ib (^{WHO, 2010}) y, si es posible, los de Clase II no deben usarse en países en desarrollo (^{Organización Mundial de la Salud & Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, 2015}). Un valor del 45,7% del total de plaguicidas aplicados se incluye en la categoría de carcinógenos y disruptores endocrinos posibles, probables o humanos. De los 124 i.a. aplicados, cuatro (paraquat, metilparatión, metamidofós y benomil) están incluidos en convenciones internacionales (PIC, COP y LRTAP), con el objetivo de eliminar o limitar su uso. Asimismo, 41 i.a. se enumeran con una clasificación en las categorías de cáncer (posible, probable o carcinógeno humano) por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, la Unión Europea y la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC, por su sigla en inglés). Además, 32 i.a. son disruptores endocrinos potenciales en humanos y en la vida silvestre (WHO, 2010), lo que plantea un alto riesgo para la salud humana y el medioambiente.

Tanto en la Unión Europea como en Estados Unidos y Canadá, 15 de estos productos que aún se usan en Cuba fueron prohibidos y dos tienen regulaciones estrictas implementadas hace diez años (^{EFSA, 2017}; ^{Roberts & Routt, 2013}), ya que causan daños en la salud humana y la biodiversidad (^{Pesticide Action Network Europe, 2010}). Los ingredientes activos endosulfán, metamidofós, metilparatión, benomilo y tiram forman parte del anexo III del Convenio de Rotterdam actualizado en 2017 (^{Food and Agriculture Organization of the United Nations & United Nations Environment Programme, 2017}). Aunque el endosulfán —que tiene efectos tóxicos crónicos en los sistemas nervioso e inmunológico, causa acción disruptiva endocrina y tiene pruebas no concluyentes de su acción mutagénica y genotóxica— también se incluyó en el anexo A del Convenio de Estocolmo (^{United Nations Environment Programme, 2009}), todavía se utiliza en Cuba (^{Hernández Núñez & Pérez-Consuegra, 2012}).

Pruebas de ecotoxicidad

Los resultados del indicador ƩSeq en Sancti Spíritus evidenciaron un aumento de la producción ecotóxica a lo largo del tiempo, de 118.000 millones de Seq a 259.000 millones, en contraste con un país desarrollado como Bélgica, que redujo los valores de ecotoxicidad causados por plaguicidas. Los valores de ƩSeq para las provincias cubanas en 2011 fueron más de 10 veces superiores a los obtenidos por ^{Fevery et al. (2015)} para ese mismo año en Flandes (10.560 millones de Seq). Como estos autores afirmaron, el uso de endosulfán fue responsable de los altos valores de ecotoxicidad registrados. En el presente estudio, el endosulfán representó entre el 94,83% (frijoles en 2011) y el 99,97% (cebolla en 2014) del resultado del indicador de ecotoxicidad para los cultivos donde se utilizó este producto. Es necesario eliminar el uso de este insecticida, como se hizo en la mayoría de los países desarrollados de la Unión Europea (^{EFSA, 2017}).

Un ejemplo del cambio positivo en los valores de ecotoxicidad cuando se elimina el uso de endosulfán es el que se experimentó en la región de Flandes, Bélgica. Cuando se suspendió su uso en 2012, su valor de ƩSeq disminuyó en un 71% en comparación con los valores de 2009 (^{Fevery et al., 2015}). El paraquat y el oxicloruro de cobre también son responsables de los altos valores de presión de los plaguicidas. Su presión puede ser eliminada o reemplazada por otros plaguicidas con menor impacto en el medioambiente (^{Fevery et al., 2015}).

Varios autores coinciden en que, debido a la persistencia de algunos plaguicidas en el suelo y su capacidad de lixiviación en aguas subterráneas y cuerpos de agua superficiales, los organismos acuáticos del indicador POCER son los principales módulos en riesgo a consecuencia del uso de herbicidas altamente tóxicos como paraquat y prometrina e insecticidas organofosforados (^{Bozdogan et al., 2015}; ^{Fevery et al., 2016}; ^{Yarpuz-Bozdogan & Bozdogan, 2016}). En una región de cultivo de cítricos de España, el clorpirifós organofosforado y el oxicloruro de cobre fueron los plaguicidas más ecotóxicos de los comúnmente aplicados para los organismos acuáticos (^{Cunha et al., 2012}).

Como evidenciaron ^{Fevery et al. (2016)}, 1kg de un plaguicida en particular puede ejercer una presión diferente a la misma cantidad de otro plaguicida. Es necesario sopesar el uso de plaguicidas en relación con los coeficientes de toxicidad de los distintos compartimentos ambientales para cuantificar el riesgo de exposición a plaguicidas.

El indicador POCER ya ha demostrado su utilidad en Bélgica y en otros países europeos (^{Claeys et al., 2005}; ^{Cunha et al., 2012}; ^{Bozdogan et al., 2015}; ^{Yarpuz-Bozdogan & Bozdogan, 2016}) como herramienta de planificación para la reducción de plaguicidas tóxicos. Se puede utilizar en la toma de decisiones para elegir plaguicidas alternativos con respecto a la presión sobre la salud humana y el medioambiente (^{Wustenberghs et al., 2018}). También puede evaluar el impacto de todas las aplicaciones de plaguicidas relacionadas con un cultivo dentro de un año y evaluar sistemas de cultivo alternativos. La viabilidad y la eficacia de las medidas políticas y las mejores prácticas a nivel de explotación, junto con los modelos económicos, pueden evaluarse sin poner en peligro la rentabilidad (^{Vercruysse & Steurbaut, 2002}; ^{Wustenberghs et al., 2018}).