| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Pesticiders påvirkning af planter og alger i vandmiljøet

6 Effekter af pulseksponering

• 6.1 Materiale og Metoder
• 6.2 Resultater og Diskussion
  • 6.2.1 Puls- versus langvarig-eksponering
  • 6.2.2 "Recovery"

Det blev i Kapitel 4 konkluderet, at terbuthylazin kunne have en effekt på væksten af op til flere vandplantearter, hvis de målte terbuthylazin koncentrationer på op til 10 μg l^-1 er konstante over tid, sådan som det var tilfældet i forsøgene med flere arter. Høje og potentielt toksiske herbicid koncentrationer er dog, så vidt vi ved, oftest kun til stede i pulse associeret med nedbørshændelser, punktkildeforurening fra vaskepladser etc. (Styczen et al., 2003). Pulsenes længde kan variere fra få timer til dage, afhængigt af hvor tæt på kilden de måles. De kraftigste er dog typisk de korteste. Spørgsmålet er så, hvor kraftig effekten af en puls er i forhold til effekten af en længerevarende eksponering? Og hvor lang tid det tager en plante at komme sig over en ikke-dødelig herbicid-puls? Man kunne forvente, at effekten af en puls kunne afhænge af et stofs optagelse- og frigivelseshastighed, da stoffer med en langsom optagelse og en langsom frigivelse forventes at findes i planterne i længst tid efter en puls. På den anden side vil der ikke nås den samme høje interne koncentration som for et stof, der optages og frigives hurtigt. Effekten af en puls kunne også være relateret til plantens evne til at inaktivere herbicidet, samt reparere den påførte skade. For at undersøge denne problemstilling, udsatte vi andemad for både en 3-timers puls og en 4 dages eksponering til 6 udvalgte herbicider, der representerer tre virkemekanismer, men har forskellig K_ow, som er et udtryk for et stofs fedtopløselighed, og som påvirker optagelse- og frigivelses hastigheden.

6.1 Materiale og Metoder

Forsøgene blev foretaget med Lemna minor i testsystemet beskrevet i afsnit 2.2.1. Alle stoffer blev omrørt i mindst et døgn, for at sikre fuld opløselighed af de svært opløselige tekniske produkter. Imazamox var det eneste anvendte formulerede produkt. Formuleringen indeholdt ingen organiske opløsningsmidler eller andre potentielt toksiske stoffer (Jørgen Lundsgård, BASF, personlig kommunikation). Stoffernes virkemåde samt fysisk/kemiske egenskaber er beskrevet i tabel 8.

Tabel 8. Virkemåde (HRAC-klassifikation, se tabel 3) og fysisk/kemiske egenskaber af de anvendte herbicider.

Ved forsøgene, der skulle simulere en puls, blev planterne overflyttet til rent medie 3 timer efter inkubering. Forsøgene forløb over 4 dage. Planterne blev tillige fotograferet dagligt i op til 7 dage. Alle forsøg blev gentaget mindst to gange. Data blev analyseret som tidligere beskrevet i afsnit 2.2.2.

6.2 Resultater og Diskussion

6.2.1 Puls- versus langvarig-eksponering

Dosis-respons kurverne for puls- versus langvarig-eksponering kan ses i figur 16, og værdierne for kurvefittene i tabel 9.

Figur 16. Den relative arealspecifikke vækstrate (RGR) af Lemna minor udsat for enten puls-(Åbne symboler) eller langvarig-eksponering (Lukkede symboler) til forskellige herbicider. Data er udvalgte 4-dages forsøg, middelstdev (n = 3-6, kontrol n =12) og koncentrationerne er angivet i M, for bedre at kunne sammenligne herbicidernes aktivitet. Data er beskrevet med en logistisk dosis-responsmodel (Tabel 9).

Tabel 9. Parametre fra den logistiske dosis-respons model (Streibig et al., 1993) for Puls- og langvarig-eksponering af Lemna minor til forskellige herbicider, samt forholdet mellem EC₅₀ for de to eksponeringstyper.

Resultaterne tyder på, at det er herbicidernes virkemåde, mere end deres K_ow, der bestemmer effekten af en pulseksponering. Stoffer som terbuthylazin og propyzamid har næsten ens K_ow, og man kunne derfor forvente et parallelt optags- og frigivelses-forløb. Ikke desto mindre ser man en signifikant effekt af en puls for propyzamid, men ingen for terbuthylazin. Heller ikke overfor diquat har en 3 timers puls af en størrelse, der er dødelig ved langvarig eksponering, nogen signifikant effekt (Figur 16, tabel 9). Dette viser, at pulseksponeringer til fotosyntesehæmmere som diquat og terbuthylazin er relativt ineffektive. Vi mener ikke, at det skyldes forskelle i optag mellem fotosyntesehæmmerne og de resterende stoffer, men det er vores hypotese, at det snarere skyldes planternes evne til at reparere de skader, der opstår som følge af fotosyntesehæmmere. Som beskrevet i forrige afsnit (4.2), forårsager fotosyntesehæmmere en øget dannelse af oxygen-radikaler, der går ind og ødelægger membraner og andre celle-komponenter. Denne form for skade sker hele tiden i planter, men med en lavere hastighed. Planter har derfor systemer, der kan inaktivere de oxygene radikaler, og udbedre de skader de forårsager (Osmond, 1994). En forholdsvis kort eksponering til fotosyntesehæmmere vil derfor ikke forårsage større skader, end de hurtigt kan repareres. Forsøg med pulseksponering til atrazin har vist lignende resultater (Solomon et al., 1996). Modsat forholder det sig åbenbart for stoffer, der inhiberer syntesen af aminosyrer (med den side-effekt at celledelingen stopper efter få timer (Cobb, 1992)) og stoffer, der hæmmer samlingen af mikrotubuli og forhindrer celledeling ad den vej. For alle disse stoffer ser vi en effekt af en tre timers puls ved koncentrationer, der er ca. en faktor 10 højere end de koncentrationer, der giver en effekt ved langvarig eksponering (Tabel 9).

6.2.2 "Recovery"

Hvor lang tid tager det for en plante at vende tilbage til fuld vækstrate efter at have været udsat for en ikke dødelig dosis herbicid? Vi fulgte alle planter i op til 7 dage, og figur 17 viser dosis-responsforløbet for imazamox og metsulfuron-methyl efter både 4 og 7 dage.

Figur 17. Den relative arealspecifikke vækstrate (RGR) af Lemna minor udsat for enten puls-(Åbne symboler) eller langvarig-eksponering (Lukkede symboler) til imazamox og metsulfuron. Data er vækstrater efter 4 dage (Cirkler), eller 7 dage (Ruder) og er beskrevet med en logistisk dosis-respons model (middel stdev, n = 3). Den højeste puls-koncentration for imazamox er ikke medtaget i fittet for 7 dages forsøget, da planterne var døde.

Det ses, at der ikke er den store forskel på vækstraterne efter 4 og 7 dage for en længerevarende eksponering. De planter, der ikke er udsat for en dødelig dosis, har tilsyneladende en reduceret men rimelig konstant vækst. De puls-eksponerede planter derimod kommer sig hurtigt, hvis puls-dosen altså ikke er dødelig, som det er tilfældet for den højeste dosis imazamox.

Ser man på udviklingen i bladareal over tid for de planter, der har været udsat for puls-eksponering ved de to højeste doser metsulfuron-methyl(Figur 18), er det tydeligt, at væksten er hæmmet for alle planter det første døgn, sikkert på grund af håndterings-stress. Derefter har kontrolplanterne en relativ vækstrate på omkring 0.31 d^-1. Væksten af de planter, der har været udsat for en puls på 33 nM/12,5 μg l^-1 metsulfuron-methyl, er hæmmet i ca. 3 dage, hvorefter de begynder at vokse med en vækstrate analog til kontrol-vækstraten. For planter, der har været udsat for en puls på 66 nM/25 μg l^-1 metsulfuron, tager det ca. en dag længere inden væksten atter er oppe på kontrol-vækstrater.

Figur 18. Udviklingen i bladareal over til for kontrolplanter (Sorte symboler), og planter udsat for en metsulfuron-methyl puls på henholdsvis 33 nM/12,5 μg l^-1 (Grå symboler) og 66 nM/25 μg l^-1 (Hvide symboler). Bladarealet er relativt til arealet af planten ved start, som er sat til 1 (n = 3, for kontrol n = 12). Notér log-skala.

Den tid det tager at komme sig over en ikke-dødelig puls, afhænger altså af puls-koncentrationen, men overstiger ikke 4 dage i forsøgene med metsulfuron-methyl. Mønsteret var det samme for imazamox, og planter udsat for propyzamid og pendimethalin udviste samme tendens. I de sidste to tilfælde kunne vi dog ikke følge udviklingen i planter, som var "næsten-døde" af en puls, da opløseligheden af stofferne satte en øvre grænse for de koncentrationer, vi kunne bruge i forsøgene. En maksimal "recovery-time" på 4 dage kan synes lang, taget i betragtning, at pulsen kun var af 3 timers varighed. Sammenlignet med frekvensen af estimerede pulse, som det ikke er sandsynligt, ofte vil forekomme med mindre end 4 dages mellemrum, kommer planterne sig dog hurtigt (Liess et al. , 1999; Solomon et al., 1996)Det er dog langt fra sikkert, at "recovery" hos den hurtigt voksende Lemna minor er repræsentativ for andre mere langsomt voksende akvatiske arter.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 Juli 2004, © Miljøstyrelsen.