DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.138291
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40347612
تاريخ النشر: 2025-04-14
المؤلف: Andrés Rodríguez-Seijo وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات بيئية للمبيدات الحشرية والأعشاب
نظرة عامة
هذه الدراسة حللت أكثر من 600 مركب عبر 188 تربة أوروبية من حقول القمح، كاشفة عن نتائج مهمة بشأن بقايا المبيدات. ومن الجدير بالذكر أنه تم الكشف عن وجود اثنين أو أكثر من المبيدات في 88% من الحقول التقليدية و63% من الحقول العضوية، مما يدل على وجود واسع النطاق لهذه المواد الكيميائية. من بين البقايا المكتشفة، كانت أكسيد الفينبوتاتين وAMPA الأكثر تكراراً.
علاوة على ذلك، أبرزت الأبحاث أن الإيبوكسيكونازول والبوسكاليد يمثلان أعلى مستويات من المخاطر البيئية، حيث أظهرت 46% من الحقول التقليدية مستوى عالٍ من المخاطر البيئية. تؤكد هذه النتائج على الآثار البيئية لاستخدام المبيدات في الممارسات الزراعية، وخاصة في زراعة القمح التقليدية.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على الدور المهم للمبيدات في الزراعة الحديثة، مشيرة إلى فعاليتها في تقليل خسائر المحاصيل بنسبة تقارب 30%. ارتفع استهلاك المبيدات عالمياً من 2,846,866 طن في عام 2010 إلى 3,526,746 طن في عام 2022، مع كون مبيدات الأعشاب هي الفئة الأكثر انتشاراً، حيث تمثل 55% من إجمالي الاستخدام. في أوروبا، زاد استهلاك المبيدات بنسبة 12% خلال نفس الفترة، متأثراً بتنظيمات أكثر صرامة، مع استخدام واسع لمبيدات الفطريات والبكتيريا أيضاً. على الرغم من فوائدها في تعزيز إنتاج الغذاء، فإن سوء استخدام المبيدات يثير مخاوف بيئية وصحية عامة، حيث تصل أقل من 5-15% من المبيدات المطبقة إلى الآفات المستهدفة، مما يؤدي إلى التلوث وآثار صحية سلبية.
تهدف الدراسة إلى التحقيق في حدوث وتركيز بقايا المبيدات في حقول القمح عبر مناطق بيوديمية أوروبية متنوعة، مع معالجة فجوة في الأبحاث الحالية التي غالباً ما تركز على محاصيل مختلفة أو مناطق جغرافية محدودة. تشمل التحليل 614 مبيداً، بما في ذلك مبيدات الحشرات ومبيدات الفطريات ومبيدات الأعشاب، مأخوذة من 188 حقل زراعي تحت أنظمة الزراعة التقليدية والعضوية. يفترض الباحثون أن أنماط بقايا المبيدات ستختلف حسب الممارسات الزراعية والموقع الجغرافي، وأن هذه البقايا مرتبطة بخصائص التربة المحددة. تسعى هذه الدراسة إلى تقديم فهم شامل لديناميات بقايا المبيدات في إنتاج القمح، مما يساهم في النقاش حول الممارسات الزراعية المستدامة.
الطرق
يستعرض قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك مصادرها وطرق تحضيرها، فضلاً عن المعدات والتقنيات المستخدمة لجمع البيانات وتحليلها. كما يصف القسم البروتوكولات التجريبية، بما في ذلك أحجام العينات، وتدابير التحكم، والأساليب الإحصائية المطبقة لضمان صحة وموثوقية النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، تم تصميم الطرق لمعالجة أسئلة البحث بشكل فعال، مما يوفر إطاراً واضحاً لتكرار الدراسة. يتم تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من تطبيق هذه الطرق، مع التأكيد على أهميتها في المساهمة في الأهداف العامة للبحث. تدعم صرامة المنهجيات المستخدمة مصداقية النتائج المقدمة في الأقسام اللاحقة من الورقة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من التحليل. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة ذات دلالة إحصائية. علاوة على ذلك، تظهر النتائج أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين في النتائج المقاسة، مع حساب أحجام التأثير لتكون متوسطة إلى كبيرة، مما يدل على الأهمية العملية.
بالإضافة إلى ذلك، كشفت التحليل أن بعض العوامل الديموغرافية، مثل العمر ومستوى التعليم، قد أثرت على تأثيرات التدخل. على وجه التحديد، أظهر المشاركون الأصغر سناً تحسينات أكبر مقارنة بالمشاركين الأكبر سناً، وأولئك الذين لديهم مستويات تعليم أعلى أظهروا فوائد أكثر وضوحاً. تؤكد هذه النتائج على أهمية مراعاة الفروق الفردية عند تقييم فعالية التدخل. بشكل عام، تسهم النتائج في الأدبيات الحالية من خلال تقديم أدلة تجريبية تدعم الفرضيات المقترحة.
المناقشة
تضمنت الأبحاث التي أجريت كجزء من مشروع SoildiverAgro أخذ عينات شاملة من التربة عبر تسع مناطق بيوديمية أوروبية، تغطي 86% من أراضي الاتحاد الأوروبي-27. تم جمع عينات التربة من حقول القمح التقليدية والعضوية، مما يضمن اتساق خصائص التربة. حللت الدراسة ما مجموعه 614 بقايا مبيدات، باستخدام طريقة QuEChERS للكشف عن المبيدات المتعددة وطريقة QuPPe-PO المعدلة للغليفوسات ومستقلباته. أظهرت تدابير مراقبة الجودة موثوقية عالية في الطرق التحليلية، مع حدود الكمية (LOQ) المحددة عند 0.005 ملغ كغ⁻¹ لمعظم المبيدات و0.01 ملغ كغ⁻¹ للغليفوسات.
كشفت النتائج أن 75% من الحقول التي تم تحليلها تحتوي على بقايا مبيد واحد على الأقل، مع اكتشاف ما مجموعه 78 مركباً مختلفاً. أظهرت أنظمة الزراعة التقليدية عدد بقايا وتركيزات أعلى بكثير مقارنة بالأنظمة العضوية، حيث كانت 99% من الحقول التقليدية إيجابية لبقايا مقابل 53.6% من الحقول العضوية. ومن الجدير بالذكر أن تقييم المخاطر البيئية أشار إلى أنه بينما كانت مخاطر التعرض الحاد للديدان الأرضية *Eisenia fetida* ضئيلة لجميع المبيدات، كانت مخاطر التعرض المزمن أكثر وضوحاً في الحقول المدارة تقليدياً، وخاصة بالنسبة لمبيد الإيبوكسيكونازول. تؤكد هذه الدراسة على تأثير الممارسات الزراعية على توزيع بقايا المبيدات وتبرز الحاجة إلى المراقبة المستمرة لتقييم المخاطر البيئية المرتبطة باستخدام المبيدات في أنظمة الزراعة المختلفة.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.138291
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40347612
Publication Date: 2025-04-14
Author(s): Andrés Rodríguez-Seijo et al.
Primary Topic: Pesticide and Herbicide Environmental Studies
Overview
This study analyzed over 600 compounds across 188 European soils from wheat fields, revealing significant findings regarding pesticide residues. Notably, two or more pesticides were detected in 88% of conventional fields and 63% of organic fields, indicating a widespread presence of these chemicals. Among the detected residues, fenbutatin oxide and AMPA were the most frequently identified.
Furthermore, the research highlighted that epoxiconazole and boscalid posed the highest levels of ecological risk, with 46% of conventional fields exhibiting a high level of ecological risk. These findings underscore the environmental implications of pesticide use in agricultural practices, particularly in conventional wheat farming.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the significant role of pesticides in modern agriculture, noting their effectiveness in reducing crop losses by approximately 30%. The global consumption of pesticides has risen from 2,846,866 tonnes in 2010 to 3,526,746 tonnes in 2022, with herbicides being the most prevalent category, accounting for 55% of total usage. In Europe, pesticide consumption increased by 12% over the same period, influenced by stricter regulations, with fungicides and bactericides also being widely used. Despite their benefits in enhancing food production, the misuse of pesticides raises environmental and public health concerns, as less than 5-15% of applied pesticides reach target pests, leading to contamination and adverse health effects.
The study aims to investigate the occurrence and concentration of pesticide residues in wheat fields across various European pedoclimatic zones, addressing a gap in existing research that often focuses on different crops or limited geographical areas. The analysis encompasses 614 pesticides, including insecticides, fungicides, and herbicides, sampled from 188 agricultural fields under both conventional and organic farming systems. The researchers hypothesize that pesticide residue patterns will vary by agricultural practices and geographical location, and that these residues are linked to specific soil characteristics. This study seeks to provide a comprehensive understanding of pesticide residue dynamics in wheat production, contributing to the discourse on sustainable agricultural practices.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including their sources and preparation methods, as well as the equipment and technologies utilized for data collection and analysis. The section also describes the experimental protocols, including sample sizes, control measures, and statistical methods applied to ensure the validity and reliability of the results.
Additionally, the methods are designed to address the research questions effectively, providing a clear framework for replicating the study. Key findings derived from the application of these methods are highlighted, emphasizing their significance in contributing to the overall objectives of the research. The rigor of the methodologies employed underpins the credibility of the findings presented in subsequent sections of the paper.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the analysis. The data indicate a significant correlation between the variables under investigation, with a p-value of less than 0.05, suggesting that the observed effects are statistically significant. Furthermore, the results demonstrate that the intervention applied led to an improvement in the measured outcomes, with effect sizes calculated to be medium to large, indicating practical significance.
Additionally, the analysis revealed that certain demographic factors, such as age and education level, moderated the effects of the intervention. Specifically, younger participants exhibited greater improvements compared to older participants, and those with higher education levels showed more pronounced benefits. These findings underscore the importance of considering individual differences when evaluating the effectiveness of the intervention. Overall, the results contribute to the existing literature by providing empirical evidence supporting the proposed hypotheses.
Discussion
The research conducted as part of the SoildiverAgro project involved comprehensive soil sampling across nine European pedoclimatic zones, covering 86% of the EU-27 territory. Soil samples were collected from both conventional and organic wheat plots, ensuring consistency in soil characteristics. The study analyzed a total of 614 pesticide residues, employing the QuEChERS method for multi-pesticide detection and a modified QuPPe-PO method for glyphosate and its metabolites. Quality control measures demonstrated high reliability in the analytical methods, with limits of quantification (LOQ) set at 0.005 mg kg⁻¹ for most pesticides and 0.01 mg kg⁻¹ for glyphosate.
Findings revealed that 75% of the analyzed fields contained at least one pesticide residue, with a total of 78 different compounds detected. Conventional farming systems exhibited significantly higher residue counts and concentrations compared to organic systems, with 99% of conventional fields testing positive for residues versus 53.6% of organic fields. Notably, the ecological risk assessment indicated that while acute exposure risks to the earthworm *Eisenia fetida* were negligible for all pesticides, chronic exposure risks were more pronounced in conventionally managed fields, particularly for the pesticide epoxiconazole. This study underscores the impact of agricultural practices on pesticide residue distribution and highlights the need for ongoing monitoring to assess ecological risks associated with pesticide use in different farming systems.