Effekter af cypermethrin, azoxystrobin og bentazon på limniske invertebrater

Effekter af cypermethrin, azoxystrobin og bentazon på limniske invertebrater

Sammenfatning og konklusion

Formål

Pesticider kan sandsynligvis forekomme i alle danske søer og vandhuller, men målinger har indtil videre vist, at koncentrationerne som oftest er beskedne sammenholdt med kendte letale effektkoncentrationer. På den baggrund er det væsentligt at fokusere på subletale effekter for at kunne vurdere, hvorvidt der kan forventes effekter forbundet med de pesticidforekomster, der findes i vore søer og vandhuller. Det har derfor været projektets formål, gennem først koncentration-respons forsøg og efterfølgende subletale effektforsøg, at undersøge, hvorledes letale og subletale koncentrationer af tre pesticider indvirker på limniske invertebrater, herunder fire typiske zooplanktonarter: Daphnia magna, D. galeata, Eudiaptomus graciloides og Cyclops vicinus samt fire makroinvertebrater: Chaoborus flavicans, Chironomus plumosus, Cloeon dipterum-gr. og Hydropsyche angustipennis.

Metoder

Den akut letale effekt af udvalgte pesticider blev undersøgt på forsøgsdyr vha. koncentration-respons forsøg med immobilitet som effektparameter, mens subletale effekter blev undersøgt vha. flere metoder. Reproduktionsforsøg blev udført med hhv. ægs og ungers udviklingstid, kuldstørrelse mm. som effektparameter. Fysiologiske effekter på D. magna‘s hjerte, brystlemmer, mandibler og bagklo blev undersøgt ved anvendelse af videooptagelser af fikserede og eksponerede forsøgsdyr. Svømmeforsøg blev udført med svømmehastighed som effektparameter.

Pesticidvalg

I projektet er der anvendt hhv. pyrethroid-insekticidet cypermethrin, strobilurin-fungicidet azoxystrobin og triazin-herbicidet bentazon. Pesticiderne blev valgt i samråd med Miljøstyrelsen på baggrund af pesticidernes anvendelse i Danmark, stoffernes aktivitet og den nuværende viden om stoffernes effekt i vandmiljøet. Cypermethrin virker som en nervegift, der påvirker dele af insekters nervesystem, azoxystrobin hæmmer den mitochondrielle respiration og dermed ATP-dannelsen i eukaryote celler, og bentazon er en elektrontransporthæmmer, som blokerer fotosyntesen i ukrudtsplanter. Der er arbejdet med nominelle koncentrationer i forsøgene, men to gange i løbet af projektperioden blev der udtaget prøver til analyse af aktuelle koncentrationer. Prøverne blev analyseret vha. gas-kromatografi koblet til massespektrometri (GC-MS) og væskekromatografi koblet til massespektrometri (LC-MS) af firmaet Miljøkemi a/s (nu EUROFINS).

Forsøgsoversigt

Der blev først gennemført koncentration-respons forsøg for cypermethrin og azoxystrobin på 7 af de 8 forsøgsorganismer. Bentazon blev testet på D. magna og E. graciloides. På baggrund af koncentration-respons resultaterne blev der, så vidt muligt, udført forsøg ved subletale koncentrationer. Reproduktionsforsøg blev gennemført for cypermethrin og azoxystrobin på to arter af hhv. cladoceer og copepoder. Effekter på fysiologien blev undersøgt for cypermethrin og azoxystrobin på D. magna. På baggrund af data fra fysiologiforsøgene blev der gennemført effektforsøg på D. magna’s svømmehastighed, ligeledes for både cypermethrin og azoxystrobin.

Resultater

Koncentration-respons-forsøgene for cypermethrin viste, at D. magna var den mest tolerante af alle testede dyr, mens E. graciloides og D. galeata var de mest sensitive zooplanktonorganismer. Døgnfluenymfen C. dipterum-gr. var imidlertid den mest sensitive organisme af alle. For azoxystrobin var mønsteret det samme; D. magna var den mest tolerante zooplanktonorganisme, mens E. graciloides og D. galeata var de mest sensitive zooplankton. Makroinvertebraterne C. flavicans og H. angustipennis var de mest tolerante af de testede arter. For både cypermethrin og azoxystrobin var neonate (unger mellem 24 og 48 timer gamle) D. magna mere sensitive end adulte D. magna, og for D. galeata’s vedkommende var laboratoriekulturen mere sensitiv end feltpopulationen. Bentazon blev testet på D. magna og E. graciloides, og der blev kun fundet effekter ved meget høje koncentrationer (> 3000 × worst case situation). Af samme årsag blev der ikke gennemført yderligere forsøg med bentazon.

Reproduktionsforsøgene med cypermethrin viste, at zooplankton, som udviklede æg, videreudviklede disse til unger. Ved anvendelse af ægudviklingstid og udviklingstid for levende afkom var D. galeata den mest sensitive af de testede zooplankton, mens C. vicinus var den mest tolerante. Ved anvendelse af en anden effektparameter, fx. kuldstørrelse, var C. vicinus ligeså sensitiv som dafnie-arterne. Det er derfor ikke nødvendigvis den samme parameter, der er den mest sensitive hos de forskellige arter. Forsøgene med azoxystrobin viste generelt, at videreudviklingen fra æg til unger hæmmes hos dafnie-arterne. Ved anvendelse af dette som effektparameter var D. galeata mere sensitiv end D. magna. Ved inddragelse af andre effektparametre var E. graciloides den mest sensitive zooplanktonart. Generelt var D. magna den mest tolerante art.

I de fysiologiske forsøg med D. magna medførte eksponering for cypermethrin en reduktion i aktiviteten af brystlemmer og mandibler, mens aktiviteten af hjerte og bagklo blev forøget. Aktiviteten af bagkloen var den mest sensitive responsparameter, mens den mest tolerante parameter var bevægelsen af mandiblerne. Brystlemmeaktiviteten ændrede sig mest over tiden, mens hjerteaktiviteten ændrede sig mindst. For alle parametre indtrådte den maksimale effekt af stoffet inden for 3 timer, men allerede efter 15 minutters eksponering for > 1 µg cypermethrin l^-1 kunne der observeres effekter på aktiviteten af brystlemmer, mandibler og bagklo. Azoxystrobineksponering af D. magna medførte en reduktion i aktiviteten af hjerte, brystlemmer og mandibler, mens aktiviteten af bagkloen stort set var upåvirket. Effekten indtrådte efter ca. 1 time og tiltog med eksponeringstiden.
Brystlemmeaktiviteten var den mest sensitive parameter over for azoxystrobin, mens bagkloaktiviteten var den mest tolerante parameter. Mandibelaktiviteten ændrede sig mest over tiden, og aktiviteten af bagkloen ændrede sig mindst.

Den maksimale svømmehastighed hos D. magna blev reduceret med op til 68 %, når dyrene var eksponeret for subletale koncentrationer af cypermethrin, mens azoxystrobin kun havde en begrænset effekt.

Konklusioner

Som repræsentant for zooplanktonorganismer i økotoksikologiske tests anvendes normalt D. magna som testorganisme. Dette projekt har vist, at E. graciloides og D. galeata er en faktor 10 - 100 mere sensitive end D. magna, overfor cypermethrin og azoxystrobin. I forbindelse med godkendelsesproceduren af et pesticid som cypermethrin vil det, på baggrund af toksikologiske tests udført på D. magna, derfor ikke kunne konkluderes, at der ikke vil være effekter på zooplanktonsamfundet i et givet ferskvandssystem med mindre der anvendes en sikkerhedsfaktor > 100. På trods af en betydelig forskel i organismestørrelse viste koncentration-responsforsøgene, at makroinvertebraterne C. plumosus og C. flavicans (myggelarver) og C. dipterum-gr. (døgnfluenymfe) også var mere sensitive end D. magna ved eksponering for cypermethrin.

På baggrund af pesticidmålinger foretaget i danske søer og vandhuller og effektresultaterne fra dette projekt kan det ikke forventes, at der er effekter på zooplanktonsamfundet som følge af bentazon og azoxystrobin. Passerer en marksprøjte med azoxystrobin imidlertid hen over et vandhul, vil der opstå en koncentration (33 – 83 µg azoxystrobin l^-1), som vil hæmme dafniers reproduktion. En cypermethrinkoncentration på fx. 0,5 µg l^-1 (hvilket er realistisk i et dansk ferskvandssystem) vil påvirke D. magna’s fødeoptagelse, reproduktion og svømmeevne negativt. Desuden vil det påvirke overlevelse og reproduktion hos D. galeata samt overlevelsen hos de testede makroinvertebrater.