Diazinon toxicitás összehasonlítása mérsékelt égövi és trópusi édesvízi Daphnia fajokkal
absztrakt
a növényvédő szerek jelenléte a víztestekben egyedülálló kihívásokat jelent az ökoszisztéma és az összes életforma számára. A biológiai módszereket széles körben alkalmazták a különféle mérgező anyagok, köztük a peszticidek toxikus hatásainak vizsgálatára. Jelen tanulmány célja a diazinon, egy nem szisztémás szerves foszfát rovarölő szer káros hatásainak meghatározása két cladoceran fajra, köztük a mérsékelt Daphnia magna (D. magna) és a trópusi Daphnia lumholtzi (D. lumholtzi). A 48 órás LC50 értékek a diazinon nagyobb toxicitását mutatták a D. lumholtzi esetében 3,41 6G·L−1 koncentrációban, szemben a D. magna 4,63 XNUMX XNUMX L-1 koncentrációban. 14 napos diazinon-expozíció után a két kladokeránfaj túlélési képessége és szaporodási potenciálja egyértelműen csökkent, és populációnövekedési rátájuk (RPI) >0, 1G·L−1 koncentrációban csökkent. Ez a tanulmány azt mutatta, hogy a trópusi cladoceran (D. lumholtzi) érzékenyebb volt, mint a mérsékelt D. magna. Ezért trópusi környezetben a toxicitás értékelésének indikátoraként használható. A diazinon jelenléte a víztestekben jelentős kockázatot jelenthet a vízi szervezetekre nézve.
1. Bevezetés
az elmúlt évtizedekben a fejlett országok többsége a vegyszermentes mezőgazdaság felé mozdul el, más néven “organikus” mezőgazdaság/gazdálkodás, vagyis a peszticidek használatának csökkentése . Ez jelentős javulást eredményezett a szigorú jogszabályok által vezérelt agronómiai gyakorlatokban, valamint a természetes víztestek minőségében, azaz a vízi élővilágot érintő kisebb kockázatokban . A trópusi régiók fejlődő országainak többsége növeli a növényvédő szerek és műtrágyák használatát, mivel gazdagabbá válnak . Ennek eredményeként a peszticidek koncentrációja trópusi környezetben folyamatosan nőtt, ami a fajok sokféleségének csökkenését okozta. Bár a peszticidek bizonyos jótékony hatással vannak a mezőgazdasági növényekre, használatuk sokféle toxikus hatást okozhat a különböző nem célzott szervezetekre .
a Diazinon (O,O-dietil-O – foszforotioát) nem szisztémás szerves foszfát rovarölő szer. Általában a mezőgazdasági növények beillesztésének ellenőrzésére használták . A diazinon toxicitása az acetilkolinészteráz (AChE) enzim gátlásából származik, ami a neurotranszmitterek felhalmozódásához és a kémiai szinapszisokban megváltozott jelátvitelhez vezet . A hazai és nemzetközi piacokon több mint 500 regisztrált termék található, amelyek hatóanyagként diazinont tartalmaznak . Széles körű használata miatt a diazinon gyakran megtalálható az édesvízi ökoszisztémákban . Egy nemrégiben készült tanulmányban, Montuori et al. arról számoltak be, hogy a diazinon Európa-szerte elterjedt a vízi rendszerekben, a legmagasabb koncentrációt 785 ng·L−1-nek regisztrálták a spanyolországi Ebro folyóban. Sőt, a diazinon magas koncentrációja, akár 1,5 6G·L−1-ig is megtalálható a kaliforniai városi vízi utakon . Az elmúlt évtizedekben a diazinont széles körben használják a trópusi régiókban . A növényvédőszerekre vonatkozó törvényeket és rendeleteket azonban ezekben a régiókban nem hajtották végre megfelelően, annak súlyos alkalmazásai ellenére. A diazinon toxikus hatásai a mérsékelt éghajlatú cladoceran D. magna szakirodalmában találhatók. A diazinon trópusi zooplanktonokra gyakorolt toxikus hatásait azonban nem dokumentálták és tanulmányozták a szakirodalomban.
a Diazinon a vízi élőlények széles körére nagyfokú akut toxicitást okoz, ami szubletális biokémiai hatások széles skálájához, meghatározott célszervek és szövetek károsodásához, valamint káros ökológiai hatásokhoz vezet. A diazinon toxicitását széles körben tanulmányozták halakban és rákfélékben , és beszámoltak arról, hogy mérsékelten mérgező a zebrahal korai életszakaszaira . A 96 h LC50 értékek 0,32−1,53 mg·L-1 a lárva és 2,2−10,3 mg·L-1 a felnőtt több hal már feljegyezték . Yen et al. arról számoltak be, hogy a diazinon csökkenti a lárva úszási aktivitását, és gátolja a zebrafish ache aktivitását, valamint a Hsp70 tartalom növekedését. A kladokeránokban a diazinon 0,18-0,30 6G·L-1 koncentrációban káros hatást gyakorolt a D. magna túlélésére . Ezekről a diazinonkoncentrációkról beszámoltak, hogy a nőstényenkénti átlagos összes fiatal, az átlagos fiasításméret, a populációnövekedési ráta (RPI) és a D. magna kifejlődésének csökkenését okozták. Csak a 0,25 6G * L-1 feletti koncentráció okozott késést az első szaporodásig eltelt időben . A diazinon és mellékterméke, a 2-izopropil-6-metil-4-pirimidinol toxikokinetikai és toxikodinamikai modelljeit rákfélékben Kretschmann és munkatársai vizsgálták. . Az eredmények azt sugallták, hogy a diazinon oxidatív dearilezése pirimidinollá kulcsfontosságú sejt méregtelenítő lépés, amelyet a P450 enzim katalizál . A legtöbb ökotoxikológiai vizsgálat azonban a mérsékelt égövi cladoceran D. magna-t használja ökotoxikológiai modellként; az inszekticid trópusi zooplanktonfajokra gyakorolt toxicitását nem vizsgálták ugyanolyan mértékben .
ebben a vizsgálatban egy akut 48 órás és egy krónikus 14 napos vizsgálatot végeztek a diazinon két kladokerán fajra gyakorolt hatásainak tanulmányozására. A diazinon toxicitása a mérsékelt égövi D fajok korai életszakaszaira. a magna-t megvizsgálták, és a D. magna toxicitását összehasonlították a D. lumholtzi trópusi fajéval. Az eredmények kiindulási információkat nyújtanak a trópusi vizekben található szerves foszfát rovarölő szerek referenciaértékének megállapításához.
2. Anyagok és módszerek
2.1.
a Diazinont (O,O-dietil-O – foszforotioátot) a Sigma-Aldrich-től vásárolták. Az 1 mM-es törzsoldatokat a kísérlet előtt dimetil-szulfoxiddal (DMSO) hígítva állítottuk elő, és 4 6471
2.2 értéken tartottuk. A vizsgált organizmusok
két cladocerans fajt használtak a jelen vizsgálatban: D. lumholtzi-t izolálták egy halastóból Vietnam Északi részén. A D. magna – t a MicroBioTest Inc. – től szerezték be. (Belgium). Mindkét daphnidát kombinált táptalajjal töltött 1 L-es főzőpoharakban termesztették, és 25 6CC hőmérsékleten tartották 12 h : 12 h fény : sötét ciklus alatt. az állatokat mikrogreen algával (Chlorella sp.) és élesztő, cerrophil és pisztráng chow emésztés (YTC) 1: 1: 1 arányú keveréke . Az élelmiszer – és tápközeget kétnaponta megújították.
2.3. Akut toxicitási vizsgálat
az akut immobilizációs vizsgálatot a Gazdasági Együttműködési és Fejlesztési Szervezet 202 .protokollja szerint végeztük. Ezt a vizsgálatot a fajok érzékenységének értékelésére és a krónikus vizsgálatokban alkalmazandó koncentrációk tartományának meghatározására végezték. Röviden, a daphnia újszülötteket (<24 órás) 50 mL-es főzőpoharakban tartottuk fenn, amelyek 30 mL-es kombinált táptalajt tartalmaztak diazinonnal a következő koncentrációtartományban 0, 0.5, 1, 2, 5, és 10 6G·L−1. Minden egyes expozíciós koncentrációban diazinonkoncentrációnként és vakpróbakontrollonként 15 újszülöttet tettek ki. Az összes vizsgálati expozíciót három példányban készítettük el. A vizsgálati tartályokat szabályozott hőmérsékleten helyeztük el 25 6CC (14 h : 10 h) fény : sötét ciklus alatt 48 h inkubálás alatt. A vizsgált válasz erre a vizsgálatra a cladocerans mozdulatlansága vagy halála volt. A teszt elfogadásának kritériuma a túlélési arány 90% – nál nagyobb vagy egyenlő volt a kontroll csoportban. Végül a toxicitási vizsgálatok végén rögzített mortalitási adatokat (48 óra) használtuk a medián letális koncentráció (48 óra LC50) meghatározására.
2.4. Krónikus toxicitási vizsgálat
a korábbi vizsgálatok akut toxicitási eredményei és a diazinon környezeti szempontból releváns koncentrációja alapján a daphnidokat 14 nap alatt a következő szubletális diazinonkoncentrációknak tették ki: 0 (kontroll), 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, és 1,0 6G·L−1. A reprodukciós tesztet az APHA-ban leírt standard protokoll szerint végeztük, kisebb módosításokkal. Röviden, a 24 óránál fiatalabb újszülötteket egyenként inkubáltuk 50 mL-es főzőpoharakban, amelyek 20 mL kontrollközeget tartalmaznak, vagy diazinonkoncentrációnak vannak kitéve. Diazinon koncentrációk és élelmiszer (keveréke zöld alga Chlorella sp., sűrűsége 5 606 db·ml−1 és YTC) kétnaponta megújították. A túlélést, a szaporodást (termékenységet), az első szaporodás idejét, az egy nőstényre jutó újszülöttek teljes számát, a fiókák számát és a fiókák méretét naponta rögzítették. A szülő daphnidák testhosszát a kísérlet végén mértük.
2.5. Statisztikai analízis
a 48 órás medián letális koncentrációkat (48 órás LC50) probit analízissel jósolták meg, amint azt Stephan korábban jelentette . A népességnövekedés mértékét (RPI) az Euler–Lotka által javasolt módszer szerint számítottuk ki: e-rxlxmx = 1, ahol lx = a túlélés aránya x életkorig, mx = életkor-specifikus termékenység, és x = idő napokban. Az összes számítás 14 napos kísérleteken alapult . A kezelési csoportok és a kontrollok közötti különbségeket egyirányú varianciaanalízissel (ANOVA) határozták meg. A Dunnet vizsgálati módszerével szignifikáns különbségeket () különböztettek meg. Az összes adatot mediánként mutatjuk be 6 SD.
3. Eredmények és vita
3.1. Akut toxicitás
az akut vizsgálat kísérleti ideje alatt nem fordult elő mortalitás a kontrollcsoportban. A legmagasabb vizsgált diazinonkoncentráció mindkét daphnid esetében 100% – os mortalitást eredményezett. A diazinon azonban nagyobb toxicitást mutatott D. lumholtzi-ra. A diazinon 48 h LC50 értéke D. magna és D. lumholtzi esetében a vizsgált kísérleti körülmények között, 95% – os konfidencia intervallumban 4,63 és 3 volt.41 6G·L-1.
a peszticidek vízi szervezetekre gyakorolt toxikus hatásait gyakran a mérsékelt D. magna laboratóriumi körülmények között. Azonban még mindig kevés a megértés a diazinon akut és krónikus hatásairól a rákfélékre, különösen a trópusi régiókból származó fajokra. A diazinon 48 óra LC50 értéke ebben a vizsgálatban a copepod Eodiaptomus naupliusára jelentett 48 óra LC50 értékekkel (48 óra LC50 = 2,8 6G) volt a tartományban.L−1), Mesocyclops (48 óra LC50 = 2,9 6G·L-1) és Thermocyclops (48 óra LC50 = 4.1 6G·L−1) . Az értékek azonban alacsonyabbak voltak, mint a 48 órás LC50 értékek az Eodiaptomus (48 óra LC50 = 46,8 KB·L−1), A Mesocyclops (48 óra LC50 = 30,6 KB·L−1) és a Thermocyclops (48 óra LC50 = 40,2 Ft·L−1) felnőtteknél, vagy magasabbak voltak , mint a 48 órás LC50 értékek más kladoceránok, például a Ceriodaphnia dubia (48 óra LC50) esetében h LC50 = 0,21 6G·L−1). Az akut vizsgálatok eredményei dokumentálták a trópusi D. lumholtzi újszülöttek diazinonnal szembeni nagyobb érzékenységét a mérsékelt D. magna-hoz képest. Gyakorlati alkalmazás szempontjából, ezek az eredmények egyértelműen megmutatták, hogy a D. a lumholtzi megfelelő helyettesítőként szolgálhat a mérsékelt égövi faj számára D. magna, Vagyis toxicitási indikátor fajként, trópusi körülmények között.
3.2. Krónikus toxicitás
a szubletális diazinon koncentrációk hatását a D. magna és a D. lumholtzi túlélésére és szaporodására az inkubáció 14 napja alatt az 1.táblázat és az 1. ábra mutatja. Mindkét daphnid túlélése csökkent a diazinon koncentrációjának növekedésével a 14 napos teszt során. Az élettörténeti válaszok szignifikáns csökkenését figyelték meg a D. magna és a D. lumholtzi diazinon-kezelés során. Mindkét daphnid jól nőtt a kontroll inkubációban (a D. magna és a D. lumholtzi hossza 4,1, illetve 2,4 mm-re nőtt a kísérlet végén). A kontrollcsoport minden egyede túlélte a kísérleti időszakot (14 nap), és számos utódot hozott létre (27,4 6,6 fiatal / D. magna és 18,2 2,1 / D. lumholtzi).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
jegyzet. .
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(a)
(b)
a)
b)
a Diazinon jelentős hatást és dózisfüggő növekedést okozott mindkét daphnid szaporodásában (nőstényenkénti fiókák száma) (1.táblázat). A D. magna esetében a diazinon 0,1 6G·L−1 vagy annál magasabb koncentrációban a reprodukció jelentős csökkenését eredményezte (nőstényenként), míg D. lumholtzi esetében a reprodukció jelentős csökkenését regisztrálták a legalacsonyabb vizsgált koncentrációhoz képest (0,05 6 g·L−1). Mindkét daphnid szaporodása jelentősen késleltetett (), a kontroll 6,5 napjáról a D 9,6 napjára. magna (a diazinonkoncentráció legfeljebb 0,1 6G·L−1 vagy magasabb), a kontrollban mért 3,5 naptól a D. lumholtzi esetében 5,4 napig (a diazinonkoncentráció legfeljebb 0,05 x 1 vagy magasabb) (1.táblázat). Mindkét vizsgált faj eredményei azt mutatták, hogy az egy nőstényre jutó újszülöttek száma szignifikánsan csökkent a diazinon 0,1·L−1 vagy annál magasabb koncentrációja mellett (1.táblázat). Az átlagos testhossz szignifikánsan csökkent ezekben a daphnidákban (a diazinon koncentrációja 0,2 6G·L−1-ig vagy annál magasabb) a 14 napos vizsgálati időszakban, 4,1-ről 3,1 mm-re és 2,4-ről 1,9 mm-re a D-ben. magna és D. lumholtzi.
mind a D. magna, mind a D. lumholtzi Fajok élettörténetének eredményei. Laboratóriumi körülmények között a diazinon szubletális koncentrációjának való kitettség azt mutatta, hogy a diazinon szignifikánsan csökkentette az egy nőstényre jutó utódok számát, és késleltette az első fiasítás korát. A kapott eredmények megegyeznek a korábbi megfigyelésekkel, amelyek az átlagos utódtermelés csökkenését és a növekedés szuppresszióját mutatták D. magna vagy Ceriodaphnia dubia diazinon-expozíciót követően .
a krónikus vizsgálat eredményei azt mutatták, hogy a D. lumholtzi érzékeny faj volt a diazinonra. S Enterprises et al. azt javasolta, hogy a rákfélék szorosan kapcsolódnak a rovarokhoz, mint más gerinctelenek. Ezért érzékenyebbek a peszticidekre, mint más gerinctelenek. Modra és mtsai. jelezte, hogy a diazinon toxicitását számos tényező befolyásolja, például maga a szervezet biotranszformációs képessége, a víz hőmérséklete, más szennyező anyagok jelenléte és más, nem azonosított környezeti változók. Másrészt egy toxikus kinetikus és dinamikus modell alkalmazásával a diazinon toxicitás tanulmányozására, Kretschmann et al. azt javasolta, hogy a vizsgált fajok diazinonnal szembeni érzékenysége függhet a diazinon és a diazoxon (a diazoxon toxikus metabolitja) méregtelenítő képességétől. Ezek a szerzők kimutatták, hogy a D. magna-hoz képest az amphipod rákfélék Gammarus pulex kevésbé érzékeny a diazinonra, mert a diazinon és a diazoxon méregtelenítése hatszor gyorsabb, ami kevésbé káros hatásokat okoz. A szerzők azt is javasolták, hogy mechanisztikus alapú hatásmodelleket kell használni a tényleges okok, hatások és a különböző vízi gerinctelenek közötti kisebb különbségek magyarázatára .
3.3. A Diazinon hatása a populáció növekedési ütemére
a diazinon hatását az RPI-re a 2. ábra mutatja. Diazinon koncentrációk egyenlő és/vagy nagyobb, mint 0,1 6G·L−1 szignifikánsan csökkentette a RPI mindkét daphnids során a 14 napos krónikus teszt (). Megfigyelhető, hogy a diazinonnak kitett mindkét daphnid közel hasonló tendenciát mutatott a 14 napos krónikus teszt során. Természetes környezetben a diazinon ismert, hogy káros hatásokat okoz számos zooplankton fajra, beleértve a daphniát is, még alacsony koncentrációban is (5,3-26,3 nM) . A Daphnia populáció RPI-je fontos mutatója az előrejelző populációs trendeknek. A túlélési arány, az egy nőstényre jutó utódok száma és a termékenység kora mind döntő fontosságú az előrejelzés szempontjából . Az RPI csökkenése a peszticidek daphniára gyakorolt krónikus toxikus stresszét jelezte .
eredményeink azt mutatták, hogy mindkét vizsgált faj érzékeny volt a diazinonra, és felhasználhatók a rovarölő szerek kockázatának előrejelzésére. A jelenlegi eredmények egyértelműen arra utalnak, hogy a D. magna és D. lumholtzi növekedési üteme a kontroll kezelések során a szakirodalomban közölt tartományon belül volt . A trópusi országokban meg kell határozni a szerves foszfát inszekticidek referenciaértékét. A trópusi ökoszisztémákban előforduló peszticidekkel kapcsolatos környezeti kockázatok minimalizálása érdekében határozottan javasoljuk a szerves foszfát rovarölő szerek különböző trópusi organizmuscsoportokra gyakorolt rövid és hosszú távú toxikus hatásainak további vizsgálatát.
4. Következtetések
ez a tanulmány megerősítette, hogy a diazinon jelentős kockázatot jelent a vízi szervezetekre, nevezetesen a nem célzott Daphnia fajokra. D. magna és D. népességnövekedése. a lumholtzi-t krónikus expozíciós időszak után a diazinon hátrányosan befolyásolta. A D. magna-val összehasonlítva D. lumholtzi még nagyobb érzékenységet mutatott a diazinonra az akut tesztben. A tanulmány eredményei fontosak az inszekticidekkel kapcsolatos toxikus hatások és környezeti kockázatok előrejelzéséhez. További vizsgálatok szükségesek további szerves foszfát inszekticidek, különböző trópusi vizsgálati fajok és vizsgálati feltételek alkalmazásával a trópusi vízi ökoszisztémákban a peszticidekkel kapcsolatos lehetséges környezeti kockázatok értékeléséhez.