자연에는 생물을 해치는 바이러스, 곰팡이, 조류(algae) 및 이들과 유사한 미생물들이 일으키는 80,000가지 이상의 질병이 있다. 또한 30,000여 종의 잡초, 3,000여종의 선충류 그리고 10,000여종의 식물을 먹는 곤충들이 있다. 일부 개발 도상국들은 병충해 때문에 매년 수확하는 식량의 40% 이상을 잃으며 전 세계적으로는 1/3을 잃는다. 병충해로 인한 곡물 손실은 매년 약 200억 달러에 달한다. 따라서 살충제를 쓰지 않는다면 곡물 수확량은 현재보다 평균적으로 약 20% 가량 감소할 것이다.
유기농법(organic farming)이란 화학 비료나 살충제를 사용하지 않고 농사를 짓는 새로운 방법인데 이 농법을 이용하려는 농부들의 수가 증가하고 있는 추세이다. 유기농법은 합성화학 약품들을 쓰는 현대 농법에 비하여 40% 정도의 에너지만이 필요하고 수확량도 90%에 이른다. 유기농법으로 생산하는 농산품이 사람에게 더 좋다고 하는 주장이 많으나 이러한 주장들이 타당하다는 실질적인 증거는 아직 없다. 그러나 유기 농법이 갖는 한 가지 명확한 장점이 있다. 즉 보통의 농법에서 농약을 철저하게 통제하여 사용하지 않는 한 유기 농법은 확실히 환경에 대한 위협이 적다는 것이다.
세계 2차 대전 이전에 쓰이던 살충제로는 비소 화합물, 석유, 니코틴, 제충국(pyrethrum), 로테논(rotenon), 황, 시안화수소(HCN) 그리고 빙정석(cryolite)등이 대부분이었다. 제충국은 가장 오래된 살충제의 하나로 국화과 식물에서 추출하여 사용된 것이다. 그리고 최초의 염소화 유기 살충제(chlorinated organic insecticide)인 DDT는 1873년 처음 합성되었으나 이것이 살충제로 쓰이기 시작한 것은 2차 세계대전이 발발한 무렵이었다.
합성 살충제의 사용은 세계 2차 대전 이후 전 세계적으로 엄청나게 증가하였다. 그 결과 DDT와 같은 살충제가 우리의 환경에 유입되었다. 살충제의 종류는 대단히 많으며 이 살충제들은 물고기나 새와 같은 동물들에게 치명적인 손상을 입히게 되었다. 이 살충제들이 널리 쓰이기 전에 이들의 독성 반응이나 특이한 생물학적 부작용들은 전혀 연구되어 있지도 않았고 알려지지도 않았다.
사람은 생산 현장에서 일하는 근로자들이 흡입하는 양(평균 노출의 400배)만큼 많은 양의 DDT에 노출되어도 별로 해를 입지 않았다. 그러나 DDT는 특이한 생물학적 결과를 야기시키는 물질이다. DDT는 동물들이 빨리 대사(분해)시키지 못하는 구조이다. 체내에서 대사되지 못한 DDT는 지방 조직에 축적된다. DDT의 생물학적 반감기는 약 8년이다.
즉 동물이 흡수한 DDT 양의 반을 대사 하는데는 8년이 걸린다는 뜻이다. 만일 일정한 비율로 계속 섭취하면 DDT는 장시간에 걸쳐 동물의 체내에 축적될 것이다. 상당수의 동물에게는 체내에 DDT가 축적되어도 큰 문제가 되지 않지만 독수리나 물수리같은 동물이나 물고기를 잡아먹는 일부의 포식 동물에게는 치명적이다. 새가 잡아먹는 물고기의 체내에 있던 DDT는 그 새의 지방 조직에 농축된다. 그러면 새는 정상적인 대사 과정을 변형하여 이 축적된 살충제를 대사하려 한다.
이러한 변형과정에 관여하는 물질은 보통 새의 칼슘 대사작용을 조절하는 화합물이다. 이 화합물은 암컷이 두꺼운 껍질의 알을 낳는데 대단히 중요한 물질이다. 즉 이 화합물이 DDT의 대사 작용에 쓰이게 되면 알을 만드는 과정에 관여할 수 없게 된다. 그 결과 새가 낳은 알은 쉽게 깨지고 번식률도 급격히 감소한다. 미국의 일부 지역에 서식하던 독수리와 물수리들은 이러한 과정을 거쳐 거의 멸종되었다. 자연수에 DDT의 농도가 증가하였다 하여도 이를 원 상태로 복귀시킬 수 없는 것은 아니다. 미국 환경청의 보고에 의하면 DDT의 사용이 금지된 이후 미시간호에 서식하는 물고기에서 검출된 DDT 양은 1978년도까지 약 90% 가량 감소했다고 한다.
DDT와 디엘드린(dieldrin) 및 헵타클로르(heptachlor)와 같은 계통의 살충제들을 지속성 살충제(persistent pesticide)라고 부른다. 헵타클로르는 지속성이 있고, 클로르단은 실험용 동물에서 일시적인 독성(toxic effect)이 나타났기 때문에 미국에서는 1975년 12월부터 정원용이나 가정용으로는 이들을 사용하지 못하도록 하였다. 흥미를 끄는 것은 헵타클로르(지속성)와 클로르단(짧은 수명)간의 구조에 큰 차이가 없다는 점이다. 최근에는 가능한 한 생분해될 수 있는 구조를 가진 물질로 대체하고 있다. 클로르단(chlordan)이 바로 그러한 대체 물질의 한 예이다.
DDT보다 훨씬 더 독성이 센 살충제들은 많이 있다. 이렇게 독성이 강한 살충제들 중에는 비소 화합물 계통의 무기물들과 항콜린에스테라제(anti- cholinesterase)라고 부르는 인 화합물들이 있다. 아래의 구조들 중에서 인 화합물의 구조를 보면 인원자가 Z자로 표기된 위치에 황원자와 이중결합을 이루고 있으며 인원자로부터 쉽게 분리되는 원자 또는 원자단의 X기가 붙어 있다. 비교적 불안정한 이 P-X 결합 때문에 인 화합물 계통의 살충제는 환경 중에서 수명이 짧다.
R과 R'은 알킬, 알콕시, 티오알킬 또는 아마이드 기들을 나타낸다. 이러한 구조를 갖는 살충제로는 파라티온(parathion)과 말라티온(malathion)이 있는데 이들은 광범위한 살충효과가 있지만 인체에도 대단히 유독한 것들이다. 그러나 이의 분해된 물질들은 독성을 나타내지 않는다.
살충제 사용에 따르는 문제점들의 해결 방안은 상당히 어려운 과제이다. 살충제를 사용하면 이들은 우리의 환경과 수자원에 유입된다. 살충제를 쓰지 않는다면 학질, 전염병, 수면병 등의 질병과 해충 때문에 발생하는 대량의 식량 손실을 감수해야만 한다. 현재도 더 효능이 뛰어나고 안전한 살충제를 개발하려는 지속적인 연구가 활발하게 진행되고 있어 매년 새로운 제품이 소개되고 있다.
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