Tanulmányok és konferenciajelentések az Állami Környezetvédelmi Ügynökségtől
Az Állami Környezetvédelmi Ügynökség tanulmányai és konferenciajelentései 49. évfolyam A peszticidek hatása a kétéltűek ívására és lárváira
Tanulmányok és konferenciajelentések 49. évfolyam Peszticidek hatása a kétéltűek ívására és lárváira herbicid (izoproturon) és rovarirtó (cipermetrin) példáján.
5.1.2 Vízparaméterek 27 5.1.3 Kétéltűek spektruma 27 5.2 A 14 C-jelölt anyag felvétele 28 5.2.1 Felfogás az ívásban 28 5.2.1.1 Izoproturon 28 5.2.1.2 Cipermetrin 28 5.2.2 A lárvákba történő felvétel kinetikája 29 5.2.2.1 Izoproturon 29 5.2.2.2 Cipermetrin 29 5.2.3 Izoproturon metabolitok 30 5.3 Toxicitás 31 5.3.1 Kikelés mértéke és teratogenitás 31 5.3.1.1 Izoproturon 31 5.3.1.2 α-cipermetrin 31 5.3.2 Lárvák károsodása 31 5.3.2.1 Izoproturon és kereskedelmi termék TOLKAN FLO 31 5.3.2.2 α-cipermetrin 32 5.3.3 Bizonyos fejlődési fázisok érzékenysége 32 5.3.3.1 Izoproturon 32 5.3.3.2 α-cipermetrin 33 5.4 Biotranszformáció 34 5.4.1 Izoproturon 34 5.4.1.1 Tiszta hatóanyag 34 5.4.1.2 Kereskedelmi termékek 35 5.4.1.2. 1 TOLKAN FLO 35 5.4.1.2.2 FENIKAN 36 5.4.2 Cipermetrin 37 5.4.2.1 Hatóanyagok 37 5.4.2.1.1 Cipermetrin 37 5.4.2.1.2 α-cipermetrin 39 5.4.2.2 Kereskedelmi termék 40 5.4.2.2.1 FASTAC SC 40 6 Megbeszélés 41 6.1 Terepi vizsgálatok 41 6.2 Aktív peszticid-összetevők lenyelése ffe 42 6.3 Toxicitás 43 6.4 Biotranszformáció 46 6.4.1 Izoproturon 46 6.4.2 Cipermetrin 49 6.5 Energetikai szempontok 51 6.6 Kezelés 52 7 Következtetések 54 8 Irodalom 56 I-IV publikációk 64 TARTALOM 3
3. ábra: A cipermetrin 8 sztereoizomerjének kémiai szerkezete. Az a-cipermetrin a két dobozos cisz izomer racemátja. A cipermetrin magasabb adagolási aránya (100 g/ha) például azt eredményezte, hogy a hatóanyag-koncentráció 100 µg/l-t mértük 4 órával azután, hogy kis víztesteket 2,5-10,0 cm vízmélységbe szórtunk (CROSSLAND, 1982). Közvetlenül az alkalmazás után 24 mg/l cipermetrint detektáltak a rendkívül vékony (0,05 mm) felületi filmben, egy hét alatt 50 µg/l-re csökkentek. A cipermetrin szőlőben történő földi kijuttatását követő első órán belül 0,2–1,7 µg/l cipermetrint találtak a szomszédos árokban, közvetlenül a víz felszíne alatt (BENNETT et al., 1980). A szabadon tartott halak és kétéltűek populációiban nem figyeltek meg viselkedési rendellenességeket vagy halálos hatásokat. BEVEZETÉS 11
4. ábra: A cipermetrin metabolizmusának lehetséges első lépése az észterkötés hasításával és mtsai., 1994). A mindenütt jelenlévő GST képes katalizálni a különféle elektrofil komponensek, köztük a herbicidek és inszekticidek konjugációját a glutationhoz (HAYES & WOLF, 1988; BUCCIARELLI et al., 1999; GLÄßGEN et al., 1999), demonstrálva az Izoenzimek szemléltetve. A GST izoenzimek többsége feloldódik a citoszolban (ún.). Membránhoz kötött GST (mgst) különíthető el különféle emlősök májszövetéből (pl. Patkányok; DEJONG és mtsai., 1988), valamint a karmos béka májából is (SUN és mtsai., 1998). A citoszolos izoenzimek legalább hat különböző osztályba vannak osztva a hasonló aminosav-szekvenciák és a szubsztrát-specifitás miatt: α, µ, π, θ, ζ és σ (EATON & BAMMLER, 1999). Az emlős GST-hez képest viszonylag keveset tudunk a kétéltűekről (BUCCIARELLI et al., 1999). Korábbi tanulmányok a kétéltűek különböző GST izoenzimjeinek izolálására és azonosítására irányultak (DI ILIO et al., 1992; GRUNDY & STOREY, 1998). A kétéltűek GST-mintájának változását az embrió stádium és a felnőtt között Bufo bufo esetében írták le; a későbbi fejlődési szakaszok π-osztályába tartozó egyes izoenzimek (bbgst P2-2) hatékonyabbnak tűntek a xenobiotikumok reaktív metabolitjainak toxikus hatásaival szemben. (BUCCIARELLI et al., 1999). Ezért az itt bemutatott munka keretein belül meg kell vizsgálni a peszticideknek való kitettség GST aktivitásra gyakorolt hatásait a kétéltűek fejlődésének különböző szakaszaiban. 3.4 Vizsgálati organizmusok A FETAX tesztet (Frog Embryo Teratogenesis Assay-Xenopus Test; DAWSON & BANTLE, 1987) jelenleg standardizált eszközként használják számos biológiai folyamat vizsgálatára 14 BEVEZETÉS
4 Anyag és módszerek 4.1 Anyag 4.1.1 Felszerelés HPLC 996 diódasoros detektorral, LiChrospher 100 RP-18 oszlop (250 x 4 mm; 5 µm) védő oszlop (4 x 4 mm) Spherisorb ODS oszlop (250 x 4,6 mm; 2.), 5 µm) HPLC [14 C] itrium-üveg szcintillációs számlálóval Spherisorb ODSII oszlop (250 x 4,6 mm; 3 µm) vezetőképesség-mérő ph-méter rotor 70,1 oxigén mérő szcintillációs számláló LSC 1900 TR szcintillációs számláló 1409 Sep-Pak extrakciós oszlopok spektrofotométer Uvikon 922 ultracentrifuga Optima L-60 fotométer PT-3 fotométer gyártója Waters Merck Merck Sykam Shimadzu Berthold Merck WTW WTW Beckman WTW Packard Wallac Waters Kontron Beckman Macherey & Nagel Uvicon 4.1.2 Radiochemicals Chemical Name Specific Activity Sales 14C- IPU 3- (4-izopropyl- [14 C] -fenil) - 3,965 MBq/mg 1,1-dimetil-karbamid nemzetközi izotóp Tisztaság> 97% Németország diklór-vinil) -2,2- tisztaság> 95% Németország dim etil [14 C] ciklopropánkarboxilát 18 ANYAG ÉS MÓDSZEREK
4.1.3 Vegyszerek Kémiai név Értékesítés α-cipermetrin R-ciano-3-fenoxi-benzil (1R) -cisz-3 (2,2-diklór-vinil) - Fluka 2,2-dimetil-ciklopropánkarboxilát Bradford-reagens Sigma Brij-35 polioxietilén-lauril-éter Fluka CaCl 2 kalcium-klorid CDNB 1-klór-2,4-dinitrobenzol Fluka CH 3 CN acetonitril Roth CH 3 OH metanol Roth cipermetrin R-ciano-3-fenoxi-benzil (1R) -cisz-3 (2,2-diklór-vinil) - Fluka 2,2-dimetil-ciklopropánkarboxilát DCNB 2,4-diklór-1-nitro-benzol Fluka Diflufenikan Fluka DTE Dithioeritritol Sigma EDTA Etilén-diamin-tetraecetsav Sigma FASTAC SC BASF FENIKAN Bayer Fluorodifen 4-Nitrofenil-2,2-nitrofluor-metilfenil-sigil-4-S-hidril-4-fenil-fenil-éter Fluka Glycer -1,1-dimetil-karbamid Fluka tengeri só Aquarienhandel Na 2 HPO 4 dinátrium-hidrogén-foszfát Sigma NaH 2 PO 4 nátrium-dihidrogén-foszfát Sigma NaHCO 3 nátrium-hidrogén-karbonát Merck NAP-10 Sephadex G-25 oszlopok Amersham-Pharmacia TOLKAN FLO Bayer 4.1.4 pufferbontó puffer: nátrium r, 0,1 M, pH 6,5 mikroszóma puffer: nátrium-foszfát puffer, 20 mm, pH 7,0 20% glicerin 1,4 mm DTE 1 mm EDTA 20% glicerin 1,4 mm DTE Citoszol puffer: nátrium-foszfát puffer, 20 mm, pH 7, 0 ANYAG ÉS MÓDSZEREK 19
A kúra során a lárvákban a radioaktív anyag tartalma ismét jelentősen csökkent, 24 órás expozíció után elérte az 59,12 ± 1,62 ng cipermetrint/mg friss tömegben, ami majdnem a kontroll értékeit jelentette (53,65 ± 3,31 ng cipermetrin/mg friss tömeg) és állandó maradt (10. ábra). Az R. arvalis lárváiban a 14 C-jelölt cipermetrin gyors felvételét és utólagos eliminálását figyelték meg. Az eliminációs fázisban mértük a táptalaj radioaktívan jelzett szénvegyületek tartalmának növekedését, amelynek nem konvertálódott 14 C-vel jelölt cipermetrinnek és/vagy metabolitjainak kell lennie. 5.2.3 Izoproturon metabolitok A B. bombina és a B. variegata 14 C-jelölt metabolitjának retenciós idejének összehasonlításával az eredeti standardok retenciós idejével mindkét iparban több IPU-metabolit detektálható, például az N-demetilezett MDM-IPU származék, az 1-OH-IPU, 2-OH-IPU, 1-OH-MDM-IPU és 2-OH-MDM-IPU C-hidroxilezett származékai és az izopropenil-IPU olefin metabolit (11. ábra, I. publikáció). 11. ábra: Izoproturon anyagcsere séma a HAAS (1997) szerint. A dobozban található metabolitokat az itt bemutatott tanulmányban detektáltuk. 30 EREDMÉNY
8) Az érzékeny kétéltű fajok elterjedési központjaiban a mezőgazdasági területek termesztéséhez környezetbarátabb termelési módszerekre van szükség. Az integrált növényvédelem és a sodródáscsökkentő technológia alkalmazása mellett a víztest körül (legalább 20 m szélességgel) benőtt puffercsíkok létesítése ajánlott. Az Agenda 2000 eszközöket kínál kompenzációs kifizetésekre a környezeti korlátozások által érintett területeken. KÖVETKEZTETÉSEK
Rövidítések 1-OH-IPU 1-hidroxi-IPU 1-OH-MDM-IPU 1-hidroxi-monodesmetil-IPU 2-OH-IPU 2-hidroxi-IPU 2-OH-MDM-IPU 2-hidroxi-monodesmetil-IPU B bombina Bombina bombina B. variegata Bombina variegata BCF biokoncentrációs faktor BSA szarvasmarha szérumalbumin, V frakció CDNB 1-klór-2,4-dinitrobenzol; Fotométer szubsztrát CP citoszol puffer CPA ciklopropánkarbonsav DCNB 2,4-diklór-1-nitrobenzol; Fotométer szubsztrát DTE Dithioerytrithol FFH Fauna-Flora-Habitat GSH Glutation GST Glutation S-Transferase HPLC nagynyomású folyadékkromatográfia IPU Isoproturon kat Katal, az enzimaktivitás egysége KO/W Eloszlási együttható oktanol/víz MDM-IPU mg monostmetrosztróm-glutation Mikroszóma puffer NaP nátrium-foszfát puffer PBA fenoxi-benzoesav R. arvalis Rana arvalis úgynevezett oldható glutation S-transzferáz 62 RÖVIDÍTÉSEK