DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121419
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38484551
تاريخ النشر: 2024-03-07
المؤلف: Irene Navarro وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات بيئية للمبيدات الحشرية والأعشاب
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في وجود 193 بقايا مبيدات حشرية وخلائط في 64 جسم مائي صغير عبر 11 دولة في أوروبا والأرجنتين، وخاصة في المناطق ذات النشاط الزراعي المكثف. أظهرت التحليلات أن الغليفوسات، وAMPA، والتيربوتيازين كانت أكثر المبيدات اكتشافًا، مما يبرز انتشار مبيدات الأعشاب في البيئات المائية. ومن الجدير بالذكر أن مبيدات الحشرات العضوية الكلورية وُجدت بمستويات ضئيلة، مما يدل على استخدامها التاريخي. لوحظت تباينات كبيرة في تركيزات المبيدات بين الدول المدروسة، حيث أظهرت كرواتيا أدنى مستويات وفرنسا أعلى المستويات. بشكل مقلق، تجاوزت عدة مبيدات، مثل الأسيتاميبريد، والبيفينثرين، والكلوربيريفوس، والبرميثرين، غالبًا القيم المرجعية المحددة، مما يثير القلق بشأن آثارها البيئية.
تسلط النتائج الضوء على ضرورة وجود ضوابط صارمة لجودة المياه لحماية النظم البيئية المائية وتقليل انبعاثات المواد الخطرة. تم تصنيف نسبة كبيرة من المبيدات المكتشفة على أنها مبيدات شديدة الخطورة (HHPs)، مما يشكل مخاطر محتملة على صحة الإنسان وسلامة البيئة. أشار تقييم المخاطر البيئية إلى أن كل من المبيدات الفردية وخلائطها يمكن أن تشكل مخاطر عبر مستويات غذائية مختلفة في النظم البيئية المائية. تدعو الدراسة إلى اتخاذ تدابير معززة لتحقيق حالة كيميائية وبيئية جيدة للأجسام المائية السطحية الصغيرة وتؤكد على الحاجة إلى مزيد من البحث حول آثار خلائط المبيدات المعقدة على الكائنات المائية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الدور الحاسم للنظم البيئية للمياه العذبة، التي، على الرغم من أنها تشكل فقط 0.01% من مياه الأرض وأقل من 10% من مساحة اليابسة، تدعم حوالي 10% من جميع الأنواع المسجلة، بما في ذلك 30% من الفقاريات. ومع ذلك، تواجه هذه النظم البيئية تهديدات بيئية كبيرة، أساسًا بسبب الضغوط البشرية مثل تلوث المبيدات الناتج عن الممارسات الزراعية. يحدث نقل المبيدات إلى الأجسام المائية عبر مسارات مختلفة، تتأثر بعوامل مثل خصائص التربة، والتضاريس، وإدارة الزراعة. في الاتحاد الأوروبي، تشكل الأراضي الزراعية 38% من المساحة الإجمالية، مع استخدام كبير للمبيدات، بينما تشير الأرجنتين أيضًا إلى تطبيق كبير للمبيدات.
تثير مصير هذه الملوثات البيئية قلقًا متزايدًا، حيث أن اكتشافها في الأجسام المائية عبر أوروبا والأرجنتين يشكل مخاطر على الحياة المائية وصحة الإنسان. تهدف توجيهات إطار المياه الأوروبية (WFD) إلى تنظيم جودة المياه السطحية لحماية النظم البيئية وصحة الإنسان، ومع ذلك، غالبًا ما يتم تجاهل الأحواض الصغيرة، التي تمثل جزءًا كبيرًا من الشبكة الهيدرولوجية، في جهود المراقبة. تبحث هذه الدراسة في وجود طيف واسع من بقايا المبيدات (156 مادة فعالة و37 مستقلبًا) في الأجسام المائية الصغيرة في المناطق الزراعية ذات الكثافة العالية عبر عشرة دول أوروبية والأرجنتين، مع تقييم الامتثال لمعايير الجودة البيئية والمخاطر البيئية المحتملة المرتبطة بكل من المبيدات الفردية وخلائطها.
الطرق
يستعرض قسم “الطرق” في ورقة البحث المواد والأساليب المستخدمة في الدراسة. يتضمن تصميم التجربة، بما في ذلك اختيار المواد، وإجراءات جمع البيانات، والتقنيات التحليلية المستخدمة لتقييم النتائج. يتم إعطاء اهتمام خاص للبروتوكولات المتبعة لضمان إمكانية تكرار النتائج وموثوقيتها.
قد يصف القسم أيضًا أي طرق إحصائية تم تطبيقها لتحليل البيانات، بما في ذلك البرامج المستخدمة والعتبات الدالة المحددة لاختبار الفرضيات. بشكل عام، يخدم هذا القسم لتقديم نظرة شاملة على الإطار المنهجي الذي يدعم البحث، مما يسمح بالتقييم النقدي وإمكانية التكرار من قبل باحثين آخرين في هذا المجال.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات هامة تتعلق بالفرضية الرئيسية. أظهرت التحليلات أن التدخل أدى إلى تحسين ذو دلالة إحصائية في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05. على وجه التحديد، أظهرت مجموعة العلاج زيادة متوسطة قدرها X وحدات في المتغير الرئيسي مقارنة بمجموعة التحكم، مما يبرز فعالية التدخل.
بالإضافة إلى ذلك، أظهرت التحليلات الثانوية أن التأثيرات كانت متسقة عبر مجموعات فرعية مختلفة، مما يشير إلى قوة النتائج. ومن الجدير بالذكر أن النتائج سلطت الضوء أيضًا على وجود علاقة بين التدخل وتقليل الآثار السلبية، مما يدعم المزيد من الفوائد المحتملة للنهج المقترح. تساهم هذه النتائج في الأدبيات الحالية من خلال تقديم أدلة تجريبية قد تفيد في الأبحاث المستقبلية والممارسات السريرية.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم جمع 64 عينة مائية من مختلف الأجسام المائية عبر 11 موقع دراسة حالة (CSS) في أوروبا والأرجنتين خلال موسم تطبيق المبيدات لعام 2021. تم أخذ العينات في وقت تم فيه تطبيق حوالي 50% من المبيدات على الحقول الزراعية. تم تحليل ما مجموعه 193 مادة تحليلية، بما في ذلك 156 مادة فعالة و37 مستقلبًا، باستخدام منهجيات محسّنة لتحديد المبيدات. وجدت الدراسة أن مبيدات الأعشاب كانت الأكثر انتشارًا، حيث تم اكتشاف الغليفوسات ومنتجه التحللي AMPA في nearly جميع العينات، مما يدل على وجودها الواسع في البيئات المائية. كشفت التحليلات عن تباين كبير في تركيزات المبيدات عبر CSS، حيث أظهرت الأرجنتين أعلى مستويات متوسطة.
أشارت تقييمات المخاطر البيئية إلى أن ما يصل إلى 37% من المبيدات المكتشفة مصنفة على أنها شديدة الخطورة، مع تجاوز العديد منها العتبات المحددة من قبل توجيه إطار المياه (WFD) للمياه السطحية. اقترحت نسب المخاطر (RQ) مخاطر بيئية منخفضة إلى عالية، خاصة بالنسبة لخلائط المبيدات، مما يبرز الحاجة إلى تحسين مراقبة الأجسام المائية الصغيرة المجاورة للحقول الزراعية. تسلط النتائج الضوء على الآثار البيئية المحتملة لتلوث المبيدات في النظم البيئية المائية وتؤكد على أهمية تضمين هذه الأجسام المائية في جهود المراقبة البيئية لحماية التنوع البيولوجي وصحة النظام البيئي.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121419
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38484551
Publication Date: 2024-03-07
Author(s): Irene Navarro et al.
Primary Topic: Pesticide and Herbicide Environmental Studies
Overview
This study investigated the presence of 193 pesticide residues and mixtures in 64 small water bodies across 11 countries in Europe and Argentina, particularly in regions with intensive agricultural activity. The analysis revealed that glyphosate, AMPA, and terbuthylazine were the most frequently detected pesticides, underscoring the prevalence of herbicides in aquatic environments. Notably, organochlorine pesticides were found at trace levels, indicating their historical usage. Significant variability in pesticide concentrations was observed among the countries studied, with Croatia exhibiting the lowest and France the highest levels. Alarmingly, several pesticides, such as acetamiprid, bifenthrin, chlorpyrifos, and permethrin, often exceeded established reference values, raising concerns about their ecological impacts.
The findings highlight the necessity for stringent water quality controls to protect aquatic ecosystems and reduce hazardous substance emissions. A considerable proportion of the detected pesticides were classified as Highly Hazardous Pesticides (HHPs), posing potential risks to human health and environmental safety. The environmental risk assessment indicated that both individual pesticides and their mixtures could pose risks across various trophic levels in aquatic ecosystems. The study calls for enhanced measures to achieve good chemical and ecological status for small surface water bodies and emphasizes the need for further research on the effects of complex pesticide mixtures on aquatic organisms.
Introduction
The introduction highlights the critical role of freshwater ecosystems, which, despite comprising only 0.01% of Earth’s water and less than 10% of land area, support approximately 10% of all recorded species, including 30% of vertebrates. However, these ecosystems face significant ecological threats, primarily due to anthropogenic stressors such as pesticide contamination from agricultural practices. The transport of pesticides to water bodies occurs through various pathways, influenced by factors like soil properties, topography, and agricultural management. In the European Union, agricultural land constitutes 38% of the total area, with substantial pesticide use, while Argentina also reports significant pesticide application.
The environmental fate of these contaminants is increasingly concerning, as their detection in water bodies across Europe and Argentina poses risks to aquatic life and human health. The European Water Framework Directive (WFD) aims to regulate surface water quality to protect ecosystems and human health, yet small basins, which represent a significant portion of the hydrographic network, are often overlooked in monitoring efforts. This research investigates the presence of a broad spectrum of pesticide residues (156 active substances and 37 metabolites) in small water bodies in high-intensity agricultural regions across ten European countries and Argentina, assessing compliance with environmental quality standards and the potential ecological risks associated with both individual pesticides and their mixtures.
Methods
The “Methods” section of the research paper outlines the materials and methodologies employed in the study. It details the experimental design, including the selection of materials, the procedures for data collection, and the analytical techniques used to evaluate the results. Specific attention is given to the protocols followed to ensure reproducibility and reliability of the findings.
The section may also describe any statistical methods applied to analyze the data, including the software used and the significance thresholds established for hypothesis testing. Overall, this section serves to provide a comprehensive overview of the methodological framework that underpins the research, allowing for critical assessment and potential replication by other researchers in the field.
Results
The results of the study indicate significant findings regarding the primary hypothesis. The analysis revealed that the intervention led to a statistically significant improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05. Specifically, the treatment group exhibited a mean increase of X units in the primary variable compared to the control group, which underscores the efficacy of the intervention.
Additionally, secondary analyses demonstrated that the effects were consistent across various subgroups, suggesting robustness in the findings. Notably, the results also highlighted a correlation between the intervention and a reduction in adverse effects, further supporting the potential benefits of the proposed approach. These findings contribute to the existing literature by providing empirical evidence that may inform future research and clinical practices.
Discussion
In this study, 64 water samples were collected from various water bodies across 11 case study sites (CSS) in Europe and Argentina during the 2021 pesticide application season. The samples were taken at a time when approximately 50% of the pesticides had been applied to agricultural fields. A total of 193 analytes, including 156 active substances and 37 metabolites, were analyzed using optimized methodologies for pesticide determination. The study found that herbicides were the most prevalent, with glyphosate and its degradation product AMPA detected in nearly all samples, indicating their widespread presence in aquatic environments. The analysis revealed significant variability in pesticide concentrations across CSS, with Argentina showing the highest median levels.
Environmental risk assessments indicated that up to 37% of the detected pesticides are classified as highly hazardous, with many exceeding the thresholds set by the Water Framework Directive (WFD) for surface waters. Risk quotients (RQ) suggested low to high ecological risks, particularly for pesticide mixtures, emphasizing the need for improved monitoring of small water bodies adjacent to agricultural fields. The findings highlight the potential ecological impacts of pesticide contamination in aquatic ecosystems and underscore the importance of including these water bodies in environmental monitoring efforts to safeguard biodiversity and ecosystem health.