農薬

畑に農薬を散布する自走式農薬散布機
畑に農薬を散布する農薬散布機

農薬は害虫を駆除する ために使用される物質です。[1]除草剤、殺虫剤、殺線虫剤、殺菌剤など、多くのものが含まれます（表を参照）。 [2]これらの中で最も一般的なのは除草剤で、世界中の農薬使用量の約50%を占めています。[3]ほとんどの農薬は植物保護製品（作物保護製品とも呼ばれます）として使用され、一般的に雑草、菌類、または昆虫から植物を保護します。

一般的に、農薬とは、害虫を阻止、無力化、殺す、あるいはその他の方法で害虫の繁殖を阻止する化学物質または生物剤（ウイルス、細菌、真菌など）です。対象となる害虫には、昆虫、植物病原体、雑草、軟体動物、鳥類、哺乳類、魚類、線虫（回虫）、そして財産を破壊したり、迷惑を引き起こしたり、病気を蔓延させたり、病原体を媒介したりする微生物が含まれます。このように、農薬は農業生産量を増加させます。これらの利点に加えて、農薬にはヒトや他の種への潜在的な毒性などの欠点もあります。

定義

農薬の種類対象となる害虫グループ
殺藻剤または藻類駆除剤藻類
殺鳥剤鳥類
殺菌剤細菌
殺菌剤菌類と卵菌類
除草剤植物
殺虫剤昆虫
ヤツメウナギ駆除剤ヤツメウナギ[4]
ダニ駆除剤またはダニ駆除剤ダニ
軟体動物駆除剤カタツムリ
線虫駆除剤線虫
殺鼠剤げっ歯類
粘菌駆除剤藻類、細菌、菌類、粘菌
殺ウイルス剤ウイルス

農薬という言葉は、ラテン語のpestis（疫病）とcaedere（殺す）に由来します。[5]

国連食糧農業機関（FAO）は、農薬を次のように定義しています。

食品、農産物、木材および木材製品、または動物飼料の生産、加工、保管、輸送、または販売中に害を及ぼす、またはこれらを妨害する、ヒトまたは動物の病気の媒介生物、望ましくない植物または動物種を含むあらゆる害虫を予防、駆除、または防除することを目的とした物質または物質の混合物、あるいは動物の体内または体表に生息する昆虫、クモ類、またはその他の害虫を防除するために動物に投与される物質。この用語には、植物成長調整剤、枯葉剤、乾燥剤、または果実の摘果剤または早期落下防止剤としての使用を目的とした物質が含まれます。また、収穫前または収穫後に作物に施用され、保管および輸送中の劣化から商品を保護する物質としても使用されます。[6]

分類

農薬は標的生物によって分類できます（例：除草剤、殺虫剤、殺菌剤、殺鼠剤、シラミ駆除剤- 表を参照）[7] 。

EPAによると、生物農薬には、微生物農薬、生化学農薬、植物に組み込む保護剤が含まれます。[8]

農薬は構造クラスに分類でき、表に記載されている標的生物ごとに多くの構造クラスが開発されています。構造クラスは通常、単一の作用機序に関連付けられていますが、作用機序は複数の構造クラスを包含する場合があります。

農薬化学物質（有効成分）は他の成分と混合（配合）されて販売される製品となり、さまざまな方法で使用されます。ガス状の農薬は燻蒸剤です

農薬は作用機序に基づいて分類できます。作用機序は、農薬が阻害する生物学的メカニズムを正確に示します。作用機序は耐性管理において重要であり、殺虫剤、除草剤、殺菌剤の耐性対策委員会によって分類・管理されています

農薬には、全身性または非全身性のものがあります。[9] [10]全身性農薬は植物内部を移動（転座）します。転座は、道管内で上向き、師管内で下向き、またはその両方で起こります。非全身性農薬（接触型農薬）は表面に留まり、標的生物と直接接触することで作用します。農薬は全身性であるほど効果的です。全身性であることは、農薬を種子処理剤として使用する際の前提条件です

農薬は、残留性（非生分解性）と非残留性（生分解性）に分類できます。農薬は、標的を殺したり制御したりするのに十分な残留性を持ちながら、環境や食物連鎖に蓄積しないほど速く分解されなければ、当局の承認を得ることはできません。[11] [12] DDTを含む残留性農薬は、何年も前に禁止されましたが、マラリア 媒介生物と戦うために家屋内に散布することは例外です。[13]

歴史

古代から1950年代まで、使用されていた農薬は無機化合物と植物抽出物でした。[14] [15]無機化合物には銅、ヒ素、水銀、硫黄などの誘導体があり、植物抽出物には除虫菊、ニコチン、ロテノンなどが含まれていました。これらの毒性の低いものは、今でも有機農業で使用されています。 1940年代には、殺虫剤DDTと除草剤2,4-Dが導入されました。これらの合成有機化合物は広く使用され、非常に収益性がありました。その後、1950年代と1960年代に他の多くの合成農薬が続き、農薬産業の成長につながりました。[14] [15]この期間中、媒介生物を駆除するために環境中に広く散布されたDDTが食物連鎖の中で蓄積していることが次第に明らかになりました。有名な著書『沈黙の春』に要約されているように、DDTは地球規模の汚染物質となっていました。最終的に、1970年代にはいくつかの国でDDTが禁止され、その後、媒介生物駆除のための内壁への散布を除き、すべての残留性殺虫剤が世界中で禁止されました。[13]

農薬耐性は1920年代に無機農薬で初めて確認され[14]、その後、耐性の発達が予想されるため、それを遅らせる対策が重要であることがわかりました。総合的病害虫管理（IPM）は1950年代に導入されました。慎重な分析と、作物被害の経済的または生物学的閾値に達した場合にのみ散布することで、農薬散布量が削減されます。これは2020年代に国際機関、産業界、そして多くの政府の公式政策となりました[15] 。1960年代の緑の革命で高収量品種が導入されたことで、より多くの農薬が使用されるようになりました[15] 。 1980年代以降、遺伝子組み換え作物が導入され、それらに使用される殺虫剤の量が削減されました[15] 。非合成農薬のみを使用する 有機農業は成長しており、2020年には世界の農地総面積の約1.5%を占めています[15]

農薬はより効果的になりました。施用量は、1950年代の1ヘクタールあたり有効成分1,000～2,500グラム（g/ha）から、2000年代には40～100g/haに減少しました。[15]それにもかかわらず、使用量は増加しています。1990年代から2010年代までの20年間で、高所得国では使用量が20%増加しましたが、低所得国では16～23%増加しました。[15]

新しい農薬の開発

目的は、新しい作用機序や低い施用量など、特性が改善された新しい化合物や薬剤を見つけることです。もう1つの目的は、毒性や環境への害を理由に禁止された、あるいは耐性の発達により効果が低下した古い農薬を置き換えることです。[16] [17] [18] [19]

このプロセスは、昆虫、真菌、植物などの標的生物に対する試験（スクリーニング）から始まります。入力物質は通常、ランダム化合物、天然物、[20]生化学的標的を破壊するように設計された化合物、特許または文献に記載されている化合物、または生物防除生物です。

スクリーニングプロセスで活性を示す化合物（ヒットまたはリード化合物）は、生物防除生物と一部の強力な天然物を除き、農薬として使用することはできません。これらのリード化合物は、類似体の合成と試験の一連のサイクルによって最適化する必要があります。規制当局による農薬としての使用承認を得るには、最適化された化合物はいくつかの要件を満たす必要があります。[11] [12]強力であること（散布率が低いこと）に加えて、非標的生物への毒性が低く、環境への影響が少なく、製造コストが現実的である必要があります。2024年の農薬開発コストは3億100万米ドルと推定されました。[21]新しい農薬を見つけることはより困難になっています2000年代には100種類以上の新規有効成分が導入されましたが、2010年代には40種類未満でした。[15] バイオ農薬は、当局が要求する毒性試験や環境試験が少ないため、開発コストが低く抑えられます。2000年以降、新規バイオ農薬の導入率は従来農薬の導入率を頻繁に上回っています。[15]

既存の化学農薬の25%以上は、1つ以上のキラル中心（立体中心）を含んでいます。[22]適用率の低い新しい農薬は、より複雑な構造を持つ傾向があるため、キラル中心を含むことが多くなります。[22]新しい化合物の農薬活性の大部分またはすべてが1つのエナンチオマー（ユートマー）に存在する場合、その化合物をこの単一のエナンチオマーとして登録および使用することが好ましいです。これにより、総適用率が低下し、ラセミ体を登録する際に必要な面倒な環境試験を回避できます。[23] [24]しかし、実行可能な エナンチオ選択的製造経路が見つからない場合は、ラセミ体が登録され、使用されます。

用途

2023年の世界全体の農薬使用量（国別）[25]

農業での主な用途に加えて、農薬には他にも多くの用途があります。農薬は、周囲に有害または有害であると考えられる生物を防除するために使用されます[26]例えば、ウエストナイルウイルス、黄熱病、マラリアなど、潜在的に致命的な病気を媒介する蚊を殺すのに使用されます。また、アレルギー反応を引き起こすハチ、スズメバチ、アリを殺すこともできます。殺虫剤は、ノミなどの寄生虫が原因となる病気から動物を守ることができます。[26]殺虫剤は、カビの生えた食品や病気の農産物が原因となる可能性のある人間の病気を予防します。除草剤は、道端の雑草、木、ブラシを除去するために使用できます。また、環境に損害を与える可能性のある侵入雑草を殺すこともできます。除草剤は、水泳や釣りなどの活動を妨げ、水の見た目や臭いを不快にする可能性のある藻類や水草などの植物を制御するために、池や湖でよく使用されます。 [27]シロアリやカビなどの防除されていない害虫は、家屋などの構造物に損害を与える可能性があります。[26]食料品店や食品貯蔵施設では、穀物などの食品に害を及ぼすげっ歯類や昆虫を駆除するために農薬が使用されています。また、芝生やゴルフコースでも、美観を損なわない目的で農薬が使用されています。 [28]

総合的病害虫管理（IPM）は、害虫を防除するために複数のアプローチを用いるもので、普及が進んでおり、インドネシア、中国、バングラデシュ、米国、オーストラリア、メキシコなどの国々で成功を収めています。[29] IPMは、自然のバランスが崩れないように、生態系への行動のより広範な影響を認識しようとします。 [30]

農薬の使用には、ある程度のリスクが伴います。適切な農薬の使用は、これらのリスクを、米国環境保護庁（EPA）やカナダの病害虫管理規制庁（PMRA）などの農薬規制機関が許容できるレベルまで低減します

家屋の壁に散布されるDDTは、1940年代からマラリア媒介生物（蚊）の駆除に使用されてきた有機塩素系殺虫剤です。世界保健機関はこのアプローチを推奨しています。[31] DDTと他の有機塩素系殺虫剤は、環境中での残留性と人体への毒性のために、世界中のほとんどの国で禁止されています。DDTは、1955年には早くもアフリカで耐性が確認され、1972年までに世界中で19種の蚊がDDTに耐性を持つようになったため、効果が低下しています。[32] [33]

使用量

地域別の農薬使用状況[34]

2021年の農業における農薬の総使用量は、有効成分換算で354万トン（Mt）で、2020年比4%増、10年間で11%増、1990年比で倍増しました。2021年の農地面積あたりの農薬使用量は1ヘクタールあたり2.26kg（kg/ha）で、2020年比4%増でした。農業生産額あたりの使用量は、1000国際ドルあたり0.86kg （kg/1000 I$）（2%増）、一人当たりの使用量（kg/cap）は0.45kg（kg/cap）（3%増）でした。1990年から2021年の間に、これらの指標はそれぞれ85%、3%、33%増加しましたブラジルは2021年に世界最大の農薬使用国であり、農業用農薬散布量は72万トンでした。一方、米国（45万7千トン）は2番目に大きな使用国でした。[35] [36]

2021年の耕作地面積あたりの散布量は、ブラジルの10.9kg/ヘクタールからロシア連邦の0.8kg/ヘクタールまで、大きく異なりました。ブラジルの散布量は、アルゼンチン（5.6kg/ヘクタール）やインドネシア（5.3kg/ヘクタール）の約2倍でした。[35]米国における殺虫剤使用量は、1980年以降、半分以上（年0.6%）減少しており、これは主に有機リン系農薬の段階的廃止によるものです。トウモロコシ畑では、遺伝子組み換え Btトウモロコシへの切り替えにより、減少はさらに急激でした。[ 37]

利点

農薬は農業の収穫量を増加させます。[38]農薬を使用すると、作物によって異なりますが、収穫量の増加の中央値は12%から27%の範囲です。[39]別の研究では、農薬を使用しないと作物の収穫量が約10%減少することがわかりました。[40] 1999年に実施された研究では、米国で農薬が禁止されると、食料価格の上昇、雇用の喪失、世界の飢餓の増加につながる可能性があることがわかりました。[41]

農薬の使用には、一次的利益と二次的利益の2つのレベルがあります。一次的利益は農薬の使用による直接的な利益であり、二次的利益はより長期的な影響です。[42]

生物学的

害虫および植物病原体の防除

ヒト／家畜の病原体媒介生物および有害生物の 防除

  • 人命が救われ、病気が減少します。制御された病気にはマラリア[42]が含まれ、 DDTのみの使用によって何百万人もの命が救われたり、改善されたりしました。[43]
  • 動物の命の救助と病気の減少

他の人間の活動や構造物に害を及ぼす生物の防除

  • 運転者の視界が遮られない
  • 樹木／ブラシ／葉による危険の防止
  • 木造構造物の保護[42]

経済的

2018年の世界の農薬売上高は650億ドルと推定され、そのうち88%が農業に使用されました。[15]ジェネリック医薬品は2018年の売上高の85%を占めました。 [44]ある研究では、作物用の農薬に費やされる1ドル（1ドル）ごとに、昆虫、菌類、雑草によって失われるはずだった作物が最大4ドル（4ドル）失われると推定されています。[45] 一般的に、農家は作物の収穫量の増加と、年間を通してさまざまな作物を栽培できることから利益を得ています。農産物の消費者もまた、年間を通して大量の農産物を購入できることから利益を得ています。[42]

デメリット

農薬使用のコスト面では、環境へのコストと人の健康へのコストが発生する可能性があります。[46]農薬安全教育と農薬散布者規制は、農薬の誤用から国民を守るために設計されていますが、すべての誤用を排除するものではありません。農薬の使用を減らし、毒性の低い農薬を選択することで、農薬使用による社会と環境へのリスクを軽減できる可能性があります。[27]

健康への影響

農薬への曝露の可能性に関する警告標識

農薬に関連する健康上の懸念のほとんどは、職場環境であろうと非職場環境であろうと、直接的な使用に起因します。対照的に、果物や野菜に残留する農薬による健康リスクは最小限であると考えられています

農薬の職業的使用は健康に悪影響を及ぼす可能性があります。[47] [48]ホルモンを模倣し、生殖障害を引き起こし、また癌も引き起こします。[49] 2007年のシステマティックレビューでは、「非ホジキンリンパ腫と白血病に関するほとんどの研究が農薬への曝露との正の関連を示している」ことが判明し、化粧品における農薬の使用を減らすべきであると結論付けられました。[50]有機リン系殺虫剤への曝露と神経行動学的変化との関連を示す実質的な証拠があります。[51] [52] [53] [54]神経学的、先天性欠損症、胎児死亡など、農薬曝露によるその他の悪影響に関する証拠も限られています。[55]

2014年の疫学レビューでは、自閉症と特定の農薬への曝露との関連が認められましたが、因果関係があると結論付けるには利用可能な証拠が不十分であると指摘されました。[56]

規制と安全対策が不十分なため、農薬関連の死亡の99%は、農薬使用量がわずか25%を占める発展途上国で発生しています。[57]

食品の摂取による残留農薬への曝露

アメリカがん協会によると、食品中の農薬残留物ががんのリスクを高めるという証拠はありません。[58] 2009年の研究では、果物や野菜の摂取による農薬残留物への生涯曝露は、スイスとアメリカ合衆国でそれぞれ一人当たりわずか4.2分と3.2分しか命を失わないと推定されています。[59]

職業以外の農薬使用

農薬は米国の家庭の大部分にも使用されており、2012年には1億2110万世帯のうち8800万世帯が何らかの形で農薬を使用していると回答しています。 [60] [61] 2007年時点で、1055種類以上の有効成分が農薬として登録されており、[62] 20000種類以上の農薬製品が米国で販売されています。[63]

米国小児科学会は、子供の農薬への曝露を制限し、より安全な代替品を使用することを推奨しています。[64]

ある研究では、世界中の自殺者の3分の1で農薬による服毒が自殺方法として選ばれていることが判明し、とりわけ、人体に最も有害な農薬の種類に対する規制強化を推奨しました。[65]

農業労働者における農薬使用

世界保健機関（WHO）と国連環境計画（UNEP）は、発展途上国の農業労働者300万人が毎年農薬による重度の中毒に罹患し、その結果1万8000人が死亡していると推定している。 [29]ある調査によると、発展途上国では毎年2500万人もの労働者が軽度の農薬中毒に罹患している可能性がある。[66]農業労働者以外にも、ペットトリマー、庭師、燻蒸消毒作業員など、職業上の曝露によっても、農薬による健康被害のリスクが高まる可能性がある。[63]

ラテンアメリカでは農薬の使用が広く普及しており、この地域では毎年約30億米ドルが費やされています。記録によると、過去20年間で農薬中毒の頻度が増加しています。最も一般的な農薬中毒事例は、有機リン系およびカーバメート系殺虫剤への曝露に起因すると考えられています。[67]家庭での農薬使用、規制されていない製品の使用、そして農業業界における不法労働者の役割により、真の農薬曝露の特徴づけは困難になっています。農薬中毒事例の50～80%は報告されていないと推定されています

農薬中毒の報告不足は、農業従事者が急性中毒の発生を監視または追跡している可能性のある医療施設から治療を求める可能性が低い地域で特によく見られます。意図しない農薬中毒の程度は、特に発展途上国において、入手可能なデータが示唆するよりもはるかに大きい可能性があります。世界的に、農業と食料生産は依然として最大の産業の一つです。東アフリカでは、農業は経済の最大のセクターの一つを占めており、人口の約80%が収入を農業に依存しています。[68]これらの地域の農家は、高い作物収量を維持するために農薬製品に依存しています

東アフリカの一部の政府は企業農業へと移行しており、外国の複合企業が商業農場を運営する機会が増えたことで、労働者の農薬使用と曝露に関する研究がよりアクセスしやすくなりました。人口の大部分が自給自足の小規模農業に依存している他の地域では、農薬の使用と曝露を推定することはより困難です。

農薬中毒

コリン作動性シナプスとアセチルコリンエステラーゼによるアセチルコリンのコリンと酢酸への分解

農薬は人間や他の非標的種に毒性影響を示す可能性があり、その重症度は曝露の頻度と規模によって異なります。毒性はまた、吸収速度、体内での分布、代謝、および体内からの化合物の排出にも依存します。有機リン系農薬やカーバメート系農薬など、一般的に使用されている農薬は、アセチルコリンエステラーゼの活性を阻害することで作用し、神経シナプスでのアセチルコリンの分解を防ぎます。アセチルコリンが過剰になると、筋肉のけいれんや震え、混乱、めまい、吐き気などの症状を引き起こす可能性があります。研究によると、エチオピア、ケニア、ジンバブエの農業労働者は、血漿中のアセチルコリンエステラーゼ（神経系全体のシナプスに作用するアセチルコリンを分解する酵素）の濃度が低下しています。[69] [70] [71]エチオピアでの他の研究では、作物に農薬を散布する農業労働者の呼吸機能が低下していることが観察されています。[72]農業従事者にとって、経皮吸収、畑を歩くことや製品を散布すること、吸入による曝露など、多くの曝露経路が農薬中毒のリスクを高めます。

農薬への曝露の測定

農薬への曝露を測定する方法は複数あり、それぞれが個人の内部被ばく量を推定します。2つの大きなアプローチは、バイオマーカーと生物学的影響マーカーの測定です。[73]前者は、尿、血液、血清など、様々な種類の媒体中の親化合物またはその代謝物を直接測定します。バイオマーカーには、代謝中に生体内変換される前の体内の化合物の直接測定が含まれる場合があります。その他の適切なバイオマーカーには、代謝中に生体内変換された後の親化合物の代謝物が含まれる場合があります。[73]毒物動態データは、化合物がどれだけ速く代謝され、体内から排出されるかについてのより詳細な情報を提供し、曝露のタイミングに関する洞察を提供します

生物学的影響マーカーは、作用機序に関連する細胞活動に基づいて曝露量を推定します。例えば、農薬への曝露を調査する多くの研究では、有機リン系およびカーバメート系農薬の阻害効果の大きさを決定するために、神経シナプスにおけるアセチルコリンエステラーゼ酵素の定量化がしばしば行われます。[69] [70] [71] [73]

曝露量を定量化する別の方法は、分子レベルで、作用部位と相互作用する農薬の量を測定することです。これらの方法は、「職場における化学物質曝露の生物学的モニタリング」に掲載されているWHOガイドラインに記載されているように、作用機序がよりよく理解されている職業曝露において、より一般的に使用されています。[74]この曝露評価方法を農業従事者の職業曝露に適用する前に、農薬がどのように毒性作用を引き起こすかをよりよく理解する必要があります。

曝露を評価する代替方法には、参加者が農薬中毒に関連する症状を経験しているかどうかを判断するためのアンケート調査が含まれます。自己申告による症状には、頭痛、めまい、吐き気、関節痛、呼吸器症状などがあります。[70]

農薬曝露評価における課題

一般人口における農薬曝露の評価には、複数の課題があり、農業従事者の職業上の曝露に特有の課題も数多く存在します。農業従事者以外にも、家族や子供への曝露を推定することはさらなる課題を伴い、親である農業従事者の衣類や機器に付着した農薬残留物による「持ち帰り」曝露によって発生する可能性があります。また、妊娠中に農薬に曝露した母親から、子供が出生前に農薬に曝露される可能性もあります。[51]農薬の空中漂流や噴霧散布による子供の曝露の特徴付けも同様に困難ですが、発展途上国では十分に文書化されています。[75]胎児や新生児の重要な発達期にあるため、これらの非就労人口は農薬の影響に対してより脆弱であり、神経認知障害や発達障害を発症するリスクが高まる可能性があります。[51] [57]

バイオマーカーや生物学的影響のマーカーを測定すると、より正確な曝露の推定値が得られる可能性があるが、現場でこれらのデータを収集することは多くの場合非現実的であり、多くの方法は低レベル濃度を検出できるほど感度が高くない。現場で血液サンプルを採取するための迅速なコリンエステラーゼ検査キットが存在する。発展途上国の遠隔地の農業労働者の大規模評価を実施するには、これらのキットの実施が課題となる。[73]コリンエステラーゼアッセイは、個人の曝露と急性毒性を評価するための有用な臨床ツールである。個人間でベースライン酵素活性にかなりのばらつきがあるため、曝露に関連する健康リスクを判断するために、現場でのコリンエステラーゼ活性の測定値を参照用量と比較することは困難である。 [73]参照用量を導く際のもう1つの課題は、曝露に関連する健康エンドポイントを特定することである。特に職業的に曝露されている集団の間で重要な健康エンドポイントを特定するには、より多くの疫学研究が必要である。

予防

農薬への有害な曝露を最小限に抑えるには、個人用保護具の適切な使用、最近散布された区域への十分な再入場時間、およびFIFRA規制に従った有害物質の効果的な製品ラベル表示が不可欠です。農業従事者を含む高リスク集団に農薬の適切な使用と保管に関する研修を行うことで、急性農薬中毒の発生率と曝露に伴う潜在的な慢性的な健康影響を減らすことができます。農薬によるヒトへの有害な健康影響に関する継続的な研究は、すべての人々の健康を守るための関連政策と強制力のある基準の基礎となります。

環境への影響

農薬の使用は、多くの環境問題を引き起こします。散布された殺虫剤の98%以上、除草剤の95%以上は、標的種以外の目的地、つまり非標的種、大気、水、土壌などに到達します。[29] 農薬のドリフトは、空気中に粒子として浮遊した農薬が風によって他の地域に運ばれ、汚染する可能性がある場合に発生します。農薬は水質汚染の原因の一つであり、一部の農薬は残留性有機汚染物質（現在は禁止）であり、土壌や花（花粉、蜜）の汚染に寄与しています。[76]さらに、害虫自体が農薬が使用されていない近くの作物に漂い、害を及ぼすため、農薬の使用は近隣の農業活動に悪影響を及ぼす可能性があります。[77]

さらに、農薬の使用は河川の無脊椎動物の生物多様性を減少させ、 [78]花粉媒介者の減少に寄与し、[79] [80] [81]生息地（特に鳥類）を破壊し、[82]絶滅危惧種を脅かします。[29]害虫は農薬耐性（農薬耐性）を発達させる可能性があり、新しい農薬が必要になります。あるいは、耐性を打ち消すためにより多くの量の農薬を使用することもできますが、これは大気汚染問題の悪化を引き起こします

残留性有機汚染物質に関するストックホルム条約は、すべての残留性農薬を禁止しました。 [83] [84]特にDDTやその他の有機塩素系農薬は安定しており親油性であるため、体内や食物連鎖の中で生物蓄積し[85]、地球全体に広がります。[86] [87] 残留性農薬はもはや農業には使用されず、当局によって承認されることはありません。[11] [12]土壌中の半減期が長いため（DDTの場合2～15年[88]）、残留物は1970年代に検出された濃度の5～10倍でも人体で検出されます。[89]

農薬は現在、環境中で分解可能でなければなりません。農薬のこのような分解は、化合物の本来の化学的性質と環境プロセスまたは条件の両方によるものです。 [90]例えば、化学構造内にハロゲンが存在すると、好気性環境での分解が遅くなることがよくあります。 [91]土壌への 吸着は農薬の移動を遅らせる可能性がありますが、微生物分解者への生物学的利用能を低下させる可能性もあります。[92]

環境中の農薬汚染は、ミツバチの花粉媒介者などの生物指標を通じて監視できます。[76]

経済的

害米国の年間コスト
公衆衛生11億ドル
害虫の農薬耐性15億ドル
農薬による作物の損失14億ドル
農薬による鳥の損失22億ドル
地下水汚染20億ドル
その他のコスト14億ドル
総コスト96億ドル

ある研究では、米国における農薬による人間の健康と環境へのコストは96億ドルと推定され、農業生産の増加による約400億ドルの相殺が示されています。[93]

追加コストには、登録プロセスと農薬購入コストが含まれます。これらは通常、それぞれ農薬会社と農家が負担します。登録プロセスは完了までに数年かかる場合があり（70種類の圃場試験があります）、1つの農薬につき5,000万～7,000万ドルの費用がかかることがあります。[93] 21世紀初頭、米国は年間約100億ドルを農薬に費やしていました。[93]

耐性

農薬の使用は、本質的に耐性発現のリスクを伴います。農薬散布の様々な技術や手順は、耐性の発現を遅らせる可能性があり、対象集団や周囲の環境の自然的特徴も、耐性の発現を遅らせる可能性があります。[4]

代替手段

農薬の代替手段には、栽培方法、生物学的害虫防除（フェロモンや微生物農薬など）、遺伝子組み換え（主に作物）、昆虫の繁殖を阻害する方法などがあります。[29]堆肥化された庭の廃棄物の施用も害虫防除の方法として使用されてきました。[94]

These methods are becoming increasingly popular and often are safer than traditional chemical pesticides. In addition, EPA is registering reduced-risk pesticides in increasing numbers.[citation needed]

Cultivation practices

栽培方法には、複合栽培（複数の種類の植物を栽培すること）、輪作、作物に被害を与える害虫が生息していない地域での栽培、害虫の問題が最も少ない時期に合わせた植え付け時期、害虫を実際の作物から引き離すトラップ作物の使用などがあります。 [29]トラップ作物は、一部の商業農業システムにおいて、農薬の使用量を削減しながら害虫の防除に成功しています。[95]他のシステムでは、トラップ作物が管理された実験で効果を発揮しても、商業規模では害虫の密度を低下させることができない場合があります。[96]

Use of other organisms

害虫と戦う他の生物の放出は、農薬使用の代替手段のもう一つの例です。これらの生物には、害虫の天敵や寄生虫が含まれます。[ 29 ]害虫種に病気を引き起こす昆虫 病原性真菌、細菌、ウイルスをベースにした生物農薬も使用できます。[29]

Biological control engineering

昆虫の繁殖を阻害するには、標的種のオスを不妊化して放出し、メスと交尾させても子孫を残さないようにすることで実現できます。 [29]この技術は1958年にラセンウジバエに初めて使用され、その後、チチュウカイミバエ、ツェツェバエ[97]、マイマイガ[ 98 ]にも使用されてきました。これは費用がかかり、時間のかかるアプローチであり、一部の昆虫にしか効果がありません。[29]

Other alternatives

Other alternatives include "laserweeding" – the use of novel agricultural robots for weed control using lasers.[99]

Push pull strategy

Push-pull technique: intercropping with a "push" crop that repels the pest, and planting a "pull" crop on the boundary that attracts and traps it.[100]

Effectiveness

いくつかの証拠は、農薬の代替品が化学物質の使用と同等に効果的であることを示しています。フロリダ州北部のトウモロコシ畑での研究では、炭素と窒素の比率が高い堆肥化された庭の廃棄物を農地に施用すると、植物寄生性線虫の個体数を減らし、作物の収量を増加させるのに非常に効果的であり、収量の増加は10%から212%の範囲でした。観察された効果は長期的であり、研究の3シーズン目まで現れないことがよくありました。[94]追加のケイ素栄養は、一部の園芸作物を真菌性疾患からほぼ完全に保護しますが、ケイ素が不足すると、殺菌剤を使用しても重度の感染につながることがあります。[101]

農薬耐性が増加しており、代替品がより魅力的になる可能性があります。

種類

生物農薬

生物農薬は、動物、植物、細菌、特定の鉱物などの天然素材から得られる特定の種類の農薬です。例えば、キャノーラ油と重曹は殺虫剤として使用され、生物農薬と見なされています。生物農薬は3つの主要なクラスに分類されます。

  • 細菌、昆虫病原性真菌、またはウイルスからなる微生物農薬（場合によっては、細菌または真菌が産生する代謝物を含む）。昆虫病原性線虫は、多細胞であるにもかかわらず、微生物農薬に分類されることがよくあります。[102] [103]
  • 生化学農薬またはハーブ系農薬[104]は、害虫や微生物性疾患を防除（フェロモンの場合は監視）する天然物質です。
  • 植物組み込み保護剤（PIP）は、他の種の遺伝物質がPIPの遺伝物質に組み込まれています（例： 遺伝子組み換え作物）。その使用は、特に多くのヨーロッパ諸国で議論の的となっています。[105]

害虫の種類別

害虫の種類に関連する農薬は次のとおりです。[106]

種類作用
殺藻剤湖、運河、プール、水槽などの藻類を駆除する
殺鳥剤鳥を殺す
防汚剤船底などの水中表面に付着する生物を殺すか、撃退する
抗菌剤微生物（細菌やウイルスなど）を殺す
誘引剤害虫を引き寄せる（例：昆虫やげっ歯類を罠に誘い込む）。
殺菌剤細菌を殺す
生物農薬動物、植物、細菌、特定の鉱物などの天然素材に由来する特定の種類の殺虫剤
殺生物剤微生物を殺す
枯葉剤通常は収穫を容易にするために、植物から葉を落とします。
乾燥剤不要な植物の茎などの生体組織の乾燥を促進します。
消毒剤無生物上の病原性微生物を殺したり不活性化したりします。
殺菌剤真菌（疫病、うどんこ病、カビ、さび病を含む）を殺します。
燻蒸剤建物や土壌の害虫を駆除するためのガスまたは蒸気を生成する
遺伝子ドライブ標的種の遺伝物質に埋め込まれた遺伝的メカニズムで、その子孫を殺したり、繁殖を抑制したりすることができます。[107]
除草剤望ましくない場所に生える雑草やその他の植物を駆除する
昆虫成長調整剤昆虫の脱皮、蛹から成虫への成長、またはその他の生命活動を阻害する
殺虫剤昆虫やその他の節足動物を駆除する
ヤツメウナギ駆除剤ヤツメウナギを駆除する
ダニ駆除剤または殺ダニ剤植物や動物を餌とするダニを駆除する
微生物農薬昆虫やその他の微生物を含む害虫を殺したり、抑制したり、競合させたりする微生物
軟体動物駆除剤カタツムリやナメクジを駆除する
線虫駆除剤線虫（植物の根を食べる微小なミミズのような生物）を駆除する
卵駆除剤昆虫やダニの卵を駆除する
フェロモン昆虫の交尾行動を阻害するために使用される生化学物質
魚類駆除剤魚を駆除する
植物成長調整剤植物の予想される成長、開花、または繁殖率を変化させる（肥料は除く）。
植物に添加された保護剤植物に添加された遺伝物質から植物が生成する物質。
忌避剤昆虫（蚊など）や鳥などの害虫を撃退する
殺鼠剤ネズミやその他のげっ歯類を駆除する
粘菌駆除剤藻類、細菌、真菌、粘菌などの粘液生成微生物を駆除する
土壌殺菌剤すべての植物と動物の成長を一時的または永続的に阻害します。[108]
殺ウイルス剤ウイルスを殺します。
木材防腐剤木材を昆虫、菌類、その他の害虫に対して耐性を持たせるために使用されます。

規制

国際

多くの国では、農薬の販売と使用は政府機関による承認が必要です。[109] [110]

世界では、85%の国が農薬の適切な保管に関する農薬法を制定しており、51%の国では、使用済みの農薬の適切な廃棄を確保するための規定が含まれています。[111]

農薬規制は国によって異なりますが、農薬やそれらが使用された製品は国境を越えて取引されています。各国間の規制の不一致に対処するため、国連食糧農業機関（ FAO）の会議の代表者は、1985年に農薬の流通と使用に関する国際行動規範を採択し、多くの国のための農薬規制の自主基準を作成しました。[109]この規範は1998年と2002年に改訂されました。[112] FAOは、この規範によって農薬の危険性に関する意識が高まり、農薬使用の規制がない国の数が減少したと主張しています。[6]

国際的な農薬貿易の規制を改善するための他の3つの取り組みは、国際貿易における化学物質の情報交換のための国連ロンドンガイドラインと国連食品規格委員会です。前者は、農薬を売買する国の間で事前のインフォームドコンセントが存在することを保証するための手順を実施することを目指しており、後者は参加国間で農薬残留物の最大レベルに関する統一基準を作成することを目指しています。[113]

アメリカ合衆国

アメリカ合衆国における有害除草剤散布の準備

アメリカ合衆国では、環境保護庁（EPA）が連邦殺虫剤・殺菌剤・殺鼠剤法（FIFRA）および食品品質保護法（FQPA）に基づき、農薬の規制を担当しています。[114]

物質が安全に使用できる条件と、対象となる害虫に対する有効性を確立するための研究を実施する必要があります。[115] EPAは、子供の健康と安全を重視し、これらの製品が人や環境に悪影響を及ぼさないように農薬を規制しています。[116] 1984年11月以前に製造された農薬は、現在の科学的および規制基準を満たすために継続的に再評価されています。登録されたすべての農薬は、適切な基準を満たしていることを確認するために15年ごとに見直されます。[114]登録プロセス中にラベルが作成されます。ラベルには、安全上の制限に加えて、物質の適切な使用方法が記載されています。急性毒性に基づいて、農薬は毒性クラスに割り当てられます。農薬は、米国では医薬品に次いで最も徹底的に試験される化学物質であり、食品に使用されるものは、潜在的な影響の範囲を判断するために100以上の試験が必要です。[116]

一部の農薬は一般消費者への販売には危険すぎると考えられており、制限使用農薬に指定されています。試験に合格した認定散布者のみが、制限使用農薬を購入または散布を監督することができます。[109]販売および使用の記録は保管する必要があり、農薬規制の執行を担当する政府機関によって監査される場合があります。[117] [118]これらの記録は、従業員および州または準州の環境規制機関が閲覧できるようにする必要があります。[119] [120]

EPAに加えて、米国農務省（USDA）と米国食品医薬品局（FDA）は、作物の表面または内部に許容される農薬残留物のレベルの基準を設定しています。[121] EPAは、農薬の使用に関連する可能性のある人の健康と環境への影響を検討します。[122]

さらに、米国環境保護庁（EPA）は、国立研究評議会（NRC）の4段階のヒト健康リスク評価プロセスを採用しています。(1) 危害特定、(2) 用量反応評価、(3) 曝露評価、(4) リスク特性評価です。[123]

2013年、ハワイ州カウアイ郡は、郡法第22章に農薬と遺伝子組み換え作物に関する条項を追加する法案第2491号を可決しました。この法案は、多くの大手農薬会社が製品の試験を行っているカウアイ島の地域社会の保護を強化します。[124]

農薬を規制するための連邦政府の権限を規定した最初の法律は、1910年に制定されました。[62]

カナダ

EU

発がん性、変異原性、生殖毒性のある農薬、内分泌かく乱性、残留性・蓄積性・毒性のある農薬（PBT）、または非常に残留性・蓄積性が高い農薬（vPvB）を含む、毒性の高い農薬の使用を禁止するEU法が承認され、すべてのEU加盟国における農薬の一般的な安全性を向上させるための措置が承認されました。[125]

2023年、欧州議会の環境委員会は、2030年までに農薬の使用を50%削減（最も危険な農薬は65%削減）し、農薬の持続可能な使用を確保すること（例えば、最後の手段としてのみ使用する）を目指す決定を承認しました。この決定には、農家に代替手段を提供するための措置も含まれています。[126]

残留

残留農薬とは、食用作物に散布された後、食品の表面または内部に残留する可能性のある農薬を指します。[127]食品中の農薬の最大残留基準値（MRL）は、規制当局が最善の判断に基づき、健康への影響がないよう慎重に設定されています。収穫前間隔などの規制により、最近農薬処理された作物や畜産物の収穫が禁止されることもよくあります。これは、収穫前に残留濃度が時間の経過とともに安全レベルまで低下するのを待つためです。一般の人々がこれらの残留物に曝露されるのは、処理された食品の摂取、または農場や芝生など、農薬が散布された地域との密接な接触を通じて最も一般的に発生します。[128]

残留性農薬はもはや農業には使用されておらず、当局の承認も受けません。[129] [130]土壌中の半減期が長いため（DDTの場合2～15年[88]）、残留物は1970年代に比べて5～10倍低いレベルで人体に検出される可能性があります。[89]

残留物は当局によって監視されています。2016年には、米国の農産物のサンプルの99%以上に農薬残留物が含まれていないか、残留レベルがEPAの各農薬許容レベルをはるかに下回っていました。[131]

参照

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出典

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