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

Kombinationseffekter af pesticider

3 Anvendte pesticiders fysisk-kemiske og biologiske egenskaber

• 3.1 Pesticidernes fysisk-kemiske egenskaber
• 3.2 Anvendte pesticiders biologiske egenskaber

Et af formålene med projektet var med udgangspunkt i resultaterne fra forskellige testsystemer at forsøge at drage generelle konklusioner om kombinationseffekter af pesticider med udgangspunkt i pesticidernes virkemåde. De pesticider, der er anvendt i projektet, er valgt dels ud fra deres fysisk-kemiske egenskaber og dels med udgangspunkt i deres biologiske egenskaber.

3.1 Pesticidernes fysisk-kemiske egenskaber

Det væsentligste fysisk-kemiske kriterium var, at pesticiderne var opløselige i de koncentrationer, som var nødvendige for at estimere doseringskurverne. I samtlige testsystemer anvendes vandbaserede vækstmedier, og der var kun muligt at anvende lave koncentrationer af organiske opløsningsmidler, da testorganismerne vækst ellers påvirkedes negativt. Således var det oprindeligt planen at undersøge effekter af blandinger med herbicidet pendimethalin i testsystemerne med bakterier og dafnier, men dette måtte opgives på grund af pendimethalins lave vandopløselighed.

I tabel 1 er vist de anvendte pesticiders kemiske struktur samt relevante fysisk-kemiske data.

Tabel 1. Anvendte pesticiders fysisk-kemiske egenskaber

Pesticid	Kemisk struktur	Fordelingskoefficient (logP)	Opløselighed i vand (g/L)	pKa
Aciflourfen-natrium (H)		1.19 (ph 5)	62.07 (pH 7)	3.86±0.12
Azoxystrobin (F)		2.5	0.006
Chlorfenvinphos (I)		3.85 ((Z)-isomer 4.22 ((E)-isomer)	0.145
Dimethoat (I)		0.704	23.3
Diquat dibromid (H)		-4.60	700
Endosulfan (I)		4.74	0.32
Esfenvalerat (I)		6.22	0.000002
Fenarimol (F)		3.69 (pH 7)	0.0137 (pH 7)
Fenitrothion (I)		3.43	0.014
Glyphosat-isopropylamin (H)		-5.4	1050	2.18±0.02 5.77±0.03
MCPA –dimethylamin(H)		-0.71 (pH 7) (MCPA)	270 (MCPA-natrium)	3.07
Mechlorprop-kalium (H)		0.10 (pH 7) (mechlorpop-P)	920	3.78
Mesotrion (H)			2.2 (pH 4.8) 15 (pH 7)	3.12
Metoxychlor (I)			0.00001
Metsulfuron-methyl (H)		-1.74 (pH 7)	0.55 (pH 5) 2.79 (pH 7)	3.3
o,p-DDT (I)			Uopløselig
Pirimicarb (I)		1.7	3	4.44
Prochloraz (F)		4.12	0.0344	3.8
Procymidon (F)		3.14	0.0045
Terbuthylazin (H)		3.21	0.0085	2.0
Triasulfuron (H)		1-1 (pH 5) -0.59 (pH 6.9)	0.0032 (pH 5) 0.815 (pH 7)	4.64
Vinclozolin (F)		3	0.0026

F=fungicid, H=herbicid, I=insekticid

3.2 Anvendte pesticiders biologiske egenskaber

Modsat andre miljøfremmede stoffer er pesticiders virkning over for målorganismer som ukrudt, patogene svampe og skadedyr velkendt. Biologisk klassificeres pesticider enten via deres virkemåde ("mode of action"), som beskriver effekten på fysiologisk niveau, eller virkningsmekanisme ("site of action"), som er en beskrivelse af effekten på molekylært eller biokemisk niveau.

For at eksemplificere forskellen på virkemåde og virkningsmekanisme kan nævnes, at både acifluorfen, diquat, mesotrion og terbuthylazin hæmmer fotosyntesen, men de 4 herbiciders virkningsmekanismer er forskellige (Devine & Duke, 1998). Acifluorfen blokerer enzymet protoporpyrinogen oxidase, som fører til en høj koncentration i cytoplasma af protoporphyrin IX. Protoporphyrin IX er et fotodynamisk pigment, der reagerer med ilt og danner reaktive iltradikaler, som ødelægger cellemembranerne, hvilket bl.a. resulterer i, at fotosyntesen blokeres. Diquat reagerer med en elektron fra fotosystem 1, hvilket resulterer i en reduceret form af diquat, som reagerer med ilt og danner et superoxid radikal (O2-) og brintoverilte (H2O2). Disse to forbindelser reagerer efterfølgende med hinanden, hvilket resulterer i dannelse af hydoxyl- og iltradikaler, som fører til ødelæggelse af membranerne i cellerne. Mesotrion blokerer enzymet p-hydroxyphenylpyruvat dioxyginase, der er et af enzymerne involveret i syntesen af plastoquinon. Plastoquinon er en co-faktor for enzymet phytoene desaturase, der er et af enzymerne i syntesevejen af karotein. Karotein er et af flere pigmenter, som planterne danner for at beskytte sig mod de iltradikaler og andre radikaler, som løbende genereres, når planter er fotosynteseaktive. Planter uden karotiner vil blive ødelagt, som følge af at cellemembranerne ødelægges. Terbuthylazin blokerer for elektrontransporten i fotosystem II, hvilket resulterer i, at de exciterede klorofylmolekyler afgiver deres elektroner til karotiner og andre af planternes pigmenter i stedet for til elektronacceptoren Q. Planternes naturlige forsvarssystem overbelastes imidlertid hurtigt, og resultatet er som med acifluorfen, diquat og mesotrion, at der dannes frie radikaler, som ødelægger planternes membraner, hvilket bl.a. fører til nedbrydning af planternes klorofyl og dermed deres evne til at fotosyntetisere.

Blandt de pesticider, som opfyldte de praktiske kriterier, er der for hvert testsystem udvalgt et antal pesticider, således at det var muligt at inkludere blandinger af pesticider med henholdsvis 1) samme virkningsmekanisme, 2) samme virkemåde men forskellige virkningsmekanismer og 3) forskellige virkemåder. Det var ikke muligt at medtage alle 3 kategorier af blandinger i alle testsystemer. I tabel 1 er vist en oversigt over de pesticider, som indgik i projektet.

Tabel 2. Oversigt over anvendte pesticiders biologiske egenskaber.

F=fungicid, H=herbicid, I=insekticid,

*pesticider som blev testet for hormonforstyrrende egenskaber. I disse testsystemer er den primære virkemåde og virkningsmekansime ikke relevant. Der henvises i stedet for til tabel 3.

Modsat tokomponent blandingerne blev trekomponent blandingerne ikke sammensat med udgangspunkt i pesticidernes virkningsmekanisme/ virkemåde men derimod med baggrund i resultaterne med de respektive tokomponent blandinger. Formålet med forsøgene med trekomponent blandingerne var at undersøge, om man med et kendskab til responsen af 3 pesticider to og to kunne prediktere effekten af trekomponentblandingen.

I den udstrækning, at det var muligt, blev der anvendt de samme pesticider i de forskellige testsystemer (f.eks. terrestriske og akvatiske planter), således at direkte sammenligninger på tværs af testsystemerne var mulig. Det var imidlertid ikke altid muligt, og i de tilfælde vil sammenligninger på tværs af testsystemer være baseret på sammenligner af de 3 forskellige typer af pesticidblandinger nævnt oven for.

Østrogene og antiandrogene effekter skyldes bl.a., at en række pesticider er i stand til at binde sig til østrogen og/eller androgenreceptoren og aktivere (agonister) eller blokere (antagonister) receptoren (Andersen et al. 2002; Kojima et al. 2004). De pesticider, som indgår i dette projekt, er alle tidligere identificeret som østrogenreceptor agonister og/eller androgenreceptor antagonister. Herudover kan flere af pesticiderne påvirke enzymer, der er involveret i syntese og omsætning af steroidhormoner herunder aromatase, som omsætter androgener til østrogener, og derved indirekte påvirke det samlede hormonelle respons. Det er således relevant at teste kombinationseffekter af pesticider med både samme og forskellig virkningsmekanisme i nogle af de tests, der er foreslået som guidelinetests for hormonforstyrrende effekter.

Tabel 3. Oversigt over pesticider som er testet for hormonforstyrrende effekter og de relevante virkemekanismer i forhold til disse assays. Alle pesticiderne påvirker hormonsystemet (samme virkningsmåde) men repræsenterer forskellige virkningsmekanismer.

Hvilke pesticidblandinger, der er anvendt i de forskellige testsystemer, fremgår af det efterfølgende kapitel, hvor de anvendte forsøgsteknikker er beskrevet. Enkelte af de anvendte pesticider er enten ikke markedsført i Danmark, eller de er på forbudslisten. Disse pesticider er medtaget, fordi de enten udviser effekt i de valgte testsystemer, eller fordi de repræsenterer en virkemåde eller virkningsmekanisme, som er ønskværdig set i relation til projektets overordnede formål.

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

Version 1.0 April 2006, © Miljøstyrelsen.