Bekæmpelsesmiddelforskning fra Miljøstyrelsen, 102 – Effekter af pulseksponering med pyrethroider på vandløbsinvertebrater - med særlig fokus på lambda-cyhalothrin

Effekter af pulseksponering med pyrethroider på vandløbsinvertebrater

Sammenfatning

Formål

Et af de centrale fænomener, der observeres i forbindelse med kortvarige pesticidpulse i vandløb, er drift, hvor en lang række vandløbsinvertebrater føres med strømmen og helt eller delvist forsvinder fra den belastede vandløbsstrækning. Det primære formål med projektet var at koble laboratoriestudier af pyrethroid-insekticiders subletale effekter på bevægelsesadfærd med driftstudier under mere miljørealistiske forhold i strømrender. Hypotesen var, at såfremt denne kobling kunne dokumenteres, ville de mindre omkostningstunge laboratorieforsøg kunne bruges til direkte at ekstrapolere til effekter i naturlige vandløb.

Metoder

Bevægelsesadfærden hos vandløbsinvertebrater anbragt i glaspetriskåle i laboratoriet blev registreret ved hjælp af et computerstyret videosporingsystem før, under og efter forskellige former for pulseksponering for pyrethroider, primært lambda-cyhalothrin. Effekten på bevægelsesadfærden blev sammenholdt med lambda-cyhalothrins indvirkning på drift og effekter i flerarts-forsøg i udendørs strømrender.

Forsøgsoversigt

I laboratoriet blev eksponeringsforsøg med pyrethroiderne esfenvalerat, alpha-cypermethrin, cypermethrin, lambda-cyhalothrin og tau-fluvalinat gennemført, og lambda-cyhalothrin blev valgt som modelpyrethroid. Betydningen af pulseksponeringens varighed og vandtemperaturen for adfærdsresponset blev undersøgt. Endelig blev et forsøg gennemført med lambda-cyhalothrin i kombination med det i danske vandløb hyppigt forekommende glyphosat.

Pulseksponeringsforsøg med krebsdyrene Gammarus pulex og Asellus aquaticus, slørvingen Leuctra nigra, døgnfluen Heptagenia sulphurea, vårfluen Sericostoma personatum og sneglen Ancylus fluviatilis blev gennemført i laboratoriet, ligesom langtidsvirkninger af pulseksponering med lambda-cyhalothrin blev undersøgt i restitueringsforsøg af tre ugers varighed med G. pulex og A. aquaticus. Effekter på interspecifikke interaktioner blev undersøgt ved et studie af rovdyr-byttedyrs-interaktionen mellem G. pulex og L. nigra.

Der blev gennemført to typer af eksperimenter i strømrender: Drift og flerarts-forsøg. I drifteksperimenter blev det umiddelbare driftrespons hos G. pulex, L. nigra, H. sulphurea, A. fluviatilis og S. personatum undersøgt under og efter pulseksponering med lambda-cyhalothrin i semi-naturlige vandløbsrender.

I eksperimenterne med flere arter blev de længerevarende effekter af eksponering med lambda-cyhalothrin undersøgt med hensyn til direkte og indirekte effekter. Undersøgelsen inkluderede G. pulex, L. nigra, H. sulphurea, og A. fluviatilis. Forsøget forløb i 10 dage med daglig måling af drift. Derudover blev omsætning af organisk stof og algebiomassen målt for at få indblik i indirekte effekter af pyrethroideksponeringen.

Resultater

I nedenstående tabel er resultater fra laboratoriet og strømrenderne sammenlignet på baggrund af NOEC- (no observable effect concentration) og LOEC- (lowest observable effect concentration) værdier. De laveste observerede effektkoncentrationer (LOEC) for L. nigra (1 ng l^-1), G. pulex (10 ng l^-1), A. aquaticus (10 ng l^-1) og H. sulphurea (100 ng l^-1) er alle indenfor forventede miljørealistiske niveauer.

Tabel 1. Ekstrapolering fra laboratorie til strømrender. NOEC- og LOEC-lambda-cyhalothrin-koncentrationer (ng l^-1) for hyperaktivitet (Hyper), hypoaktivitet (Hypo) og immobilisering (I) i laboratoriet og for drift (D) i strømrenderne efter 90 minutters eksponering.

	Laboratoriet				Strømrender


Art	NOEC	LOEC_Hyper	LOEC_Hypo	LOEC_I	NOEC_D	LOEC_D


Leuctra Nigra	0,1	-	1	10	-	1
Gammarus pulex	1	10	1000	1000	1	10
Asellus aquaticus	1	10	100	1000	ikke undersøgt	ikke undersøgt
Heptagenia sulphurea	10	100	10000	10000	10	100
Sericostoma personatum	10000^a	-	-	-	1000^a	-
Ancylus fluviatilis	10000^a	-	-	-	1000^a	-

a: Højeste testede koncentrationer i henholdsvis laboratoriet og strømrenderne.

I såvel laboratoriet som i strømrenderne var rangordningen af de anvendte arters følsomhed over for lambda-cyhalothrin:

L. nigra > G. pulex > H. sulphurea > S. personatum > A. fluviatilis

Laboratorieresultaterne viser, at de fem undersøgte pyrethroider har både samme kvalitative virkning på bevægelsesadfærden (hyperaktivitet og immobilisering) og meget sammenlignelige effektkoncentrationer hos G. pulex. Generelt observeres hyperaktivitet ved 10 ng l^-1. Ved 100 ng l^-1 er G. pulex ikke i stand til at opretholde hyperaktiviteten, og ved 1000 ng l^-1 registreres immobilisering.

Konklusioner

På baggrund af resultaterne i nærværende projektrapport konkluderes:

1) at såvel de observerede effektkoncentrationer som rangordningen af de anvendte ferskvandsinvertebraters følsomhed over for lambda-cyhalothrin kan ekstrapoleres direkte fra laboratoriestudier af bevægelsesadfærd til studier af drift i de mere miljørealistiske strømrender. Når sammenhængen mellem ændringerne i bevægelsesadfærd i laboratoriet og driftresponset i strømrenderne hos den enkelte art er dokumenteret, vurderes laboratoriestudierne at kunne erstatte strømrendestudierne. Dette gælder dermed for de i projektet anvendte arter.

2) at alpha-cypermethrin, cypermethrin, lambda-cyhalothrin og tau-fluvalinat alle påvirker adfærden hos G. pulex markant ved en koncentration på 10 ng l^-1, mens esfenvalerat fører til adfærdsændringer allerede ved 1 ng l^-1. Alle de undersøgte pyrethroider har dermed effekter ved koncentrationer, der knapt kan måles; kravet til detektiongrænsen i de analysekemiske metoder, man normalt anvender til at monitere pesticider i grundvand og overfladevand, er til sammenligning 10 ng l^-1.

3) at kortvarige pulseksponeringer med lambda-cyhalothrin fører til forsinkede effekter på adfærd og overlevelse hos ferskvandsinvertebrater; effekter der kan registreres i 2-3 uger efter pulseksponeringens ophør.

4) at rovdyr-byttedyrs-interaktioner påvirkes ved miljørealistiske pulseksponeringer for lambda-cyhalothrin.

5) at pulseksponering med lambda-cyhalothrin udløser klare indirekte effekter på tilvæksten i algebiomassen og på omsætningen af organisk stof, hvilket indikerer, at miljørealistiske eksponeringer af vandløbsinvertebratsamfundet med lambda-cyhalothrin kan give effekter på økosystemniveau, der går ud over påvirkningen på specifikke arter og populationer.

Projektets resultater dokumenterer, at de anvendte metoder komplementerer hinanden, således at de omkostningseffektive laboratoriestudier kan anvendes til hurtige screeninger af mulige effekter af pesticider på ferskvandsinvertebraters bevægelsesadfærd med henblik på fastlæggelse af effektkoncentrationer og rangordning af arternes følsomhed. Disse data kan bl.a. anvendes i planlægningen af strømrendeforsøg. Samtidigt kan observationer fra mere komplekse strømrendestudier, som f.eks. effekter i flerarts-forsøg, opklares ved efterfølgende laboratoriestudier af bevægelsesadfærd, restituering og interspecifikke interaktioner.