A talaj-mikroorganizmusok peszticidérzékenységének kimutatása

Az előadások a következő témára: "A talaj-mikroorganizmusok peszticidérzékenységének kimutatása"— Előadás másolata:

1 A talaj-mikroorganizmusok peszticidérzékenységének kimutatása
A peszticidek talajbiológiai hatásának vizsgálata A talaj-mikroorganizmusok peszticidérzékenységének kimutatása Készítette: Petricska Natália 2011

2 I.Bevezetés A peszticidek, más néven növényvédőszerek
olyan anyagok és annak keverékei (pl: vegyszerek), melyek alkalmazásának a célja a növények, termények védelme, a kártevők távol tartása és elpusztítása. Csoportosítás (felhasználás szerint): - herbicidek: gyomirtó szerek - avicidek: madárirtó szerek - inszekticidek: rovarirtó szerek - akaricidok: atkaölő szerek - fungicidek: gombaölő szerek - vespacidek: darázsirtók - nematicidek: fonalféreg ölő szerek - rodenticidek: rágcsáló irtók - baktericidek: baktériumok ellen molluszkicidok: csigairtó szerek - viricidek: vírusölők

3 II. Cél - következmény Eredeti kifejlesztés: peszticid alapvegyületek
megfelelő hatékonyság, élő szervezetek elpusztítása, jelentősen növelt terméshozam, csökkenthető termelési költségek ill. felhasznált munkaerő DE: - alapvegyületek bomlásakor keletkező termékek ismerete - pontos kémiai szerkezet teljes azonosítása - toxicitás mértékének meghatározása - környezetre, talaj mikrobiális életközösségére gyakorolt hatás - talajparaméterek befolyásolása - degradáció mechanizmusa ???

4 A különböző funkciójú és változatos szerkezetű peszticidek közül a mezőgazda- ságban a herbicideket (gyomirtó szereket) és az inszekticideket (rovarölő szereket) használják a legnagyobb mennyiségben. A peszticidek és egyéb szerves mikro-szennyezőanyagok a talajoldatban kationok, anionok vagy poláris és nem poláris molekulák formájában lehetnek jelen. Kation típusú herbicidek a bipiridinium-kationok sói: a dikvát (diquat) és a parakvát (paraquat). (A dikvát a „Reglone”, a parakvát a „Gramoxone” márka- jelzésű készítmény hatóanyaga). Vízben igen jól oldódnak és erősen kötődnek a talajkolloidokhoz. Kationok Gyenge bázisok Gyenge savak Apoláris vegyületek Bipiridinium sók: - dikvát - parakvát S-triazinok: - antrazin - aimazin - terbutrin - metribuzin Fenoxi-ecetsav származékok: - 2,4-D - MCPA - 2,4,5-T Benzoesav-származékok: - dikamba Halogénezett szénhidrogének: aldrin dieldrin lindan heptaklór DDT Karbamid -származékok: Pikolinsav-származékok: - pikloram - monuron - diuron - linurol - karbaril

5 III. Néhány kutatómunka főbb irányai
1) Eltérő karakterű peszticidek fotodegradációs mechanizmusainak összehasonlító vizsgálata (Fényérzékeny peszticid bomlás útvonalának feltárása, bomlástermékek toxicitásának vizsgálata) 2) Peszticidek biológiailag hozzáférhető mennyiségének értékelése, analízise (Extrakciós módszer összehasonlító elemzés a peszticid talajból történő kinyerésének hatékonyságára, modellnövényben bekövetkező felhalmozódás mértékének megállapítása) 3) A környezeti paraméterek hatása a peszticidek hozzáférhető mennyiségére (Egyes peszticidek biológiailag hozzáférhető mennyiségét potenciálisan befolyásoló fontosabb tényezők hatásának feltárása, vizsgált peszticidek degradációja mértékének tanulmányozása a különböző típusú talajokban) 4) Mikrobiológiai vizsgálatok a degradációs termékek toxicitásának elemzésére

6 IV. A peszticidek talajbiológiai hatásának vizsgálata
Peszticidek toxikus voltának mérése talajviszonyok között Összaktivitás vizsgálatok (CO2 – produkció, O2 - elnyelés, enzim aktivitás, talajba helyezett organikus anyagok pl. cellulóz elbomlási gyorsasága) alapján mikroorganizmusok nagyobb csoportjainak tevékenységének meghatározása

7 IV.I. A talaj - mikroorganizmusok peszticidérzékenységének kimutatása
Agardiffúziós módszer alkalmazása széles körben vízben oldódó peszticidek mikrobagátló hatásának kimutatása IV.I.I. Lyukteszt módszer 1) A tanulmányozott mikroorganizmust tápagar lemezbe vagy annak felületére szélesztik, majd dugófúró csővel, steril körülmények között 10 mm átmérőjű lyukakat vágnak a lemezbe és üvegcsövecskéket helyeznek el a felszínén. Ezekbe viszik be a peszticid vizes oldatából nyert azonos mennyiségeket (0,2 ml).

8 2) Petri – csésze 10 oC-os hűtőszekrénybe, 10 óra múlva 28 oC-os termosztátba 3) 1-2 napos inkubáció után megmérjük a lyukak körül kialakuló gátló vagy serkentő zónák átmérőjét, ezekből következtetünk a peszticid toxikus voltára. Megfelelő hígítási sorok tesztelése lehetővé teszi a peszticid legkisebb gátló dózisának meghatározását. IV.I.II. A talajmikrobák peszticidérzékenységének kimutatására jó eredménnyel alkalmazhatók a peszticiddel átitatott szűrőpapírkorongok is. 1) Jó minőségű (Whatman) szűrőpapírból ált. 10 mm átmérőjű korong kivágása, majd sterilizálás száraz hővel ( 105 oC-on, 10 órán át) 2) Korong átitatása a peszticid vizes oldatával, majd ráhelyezés a teszt- mikroorganizmust tartalmazó agarlemez felületére 3) A fent leírtakhoz hasonlóan: előbb hűtőszekrénybe, majd termosztátba helyezés, inkubáció, végül mérik a gátló zóna átmérőjét

9 IV.I.III. Peszticidek mikroorganizmusra kifejtett hatása folyékony szubsztrátumban
Kémcsövekben vagy tenyészlombikokban levő, megfelelő összetételű tápoldat beoltása tesztmikrogombával, majd peszticidoldat bevitele is 1-2 hetes inkubáció után mikroba fiziológiai teljesítőképességének (szénforrás- értékesítés, nitrogénkötés stb.) meghatározása Képződött biomassza tömeg mérése Turbidimetriás eljárás: Folyékony szubsztrátum alkalmazása lehetővé teszi a turbidimetriás eljárás alkalmazását a mikrogombák szaporodásának meghatározására, melyre a következő esetekben van szükség: a) ha a tápfolyadék nem tartalmaz vízoldhatatlan vegyületeket, b) ha a peszticid bevitele a tápoldatba nem változtatja meg annak színét és átlátszóságát, c) ha a teszt – mikroorganizmus egyenletes zavarodást idéz elő a szubsztrátumban A sugárgombák és mikrogombák szaporodása turbidimetriás úton nem vizsgálható, mivel azok csupán a tápoldat felületén növekednek, micéliumhártyát képezve.

10 IV.II. Talajkorong módszer a vízoldható peszticidek toxikus hatásának kimutatására
Agardiffúzós módszer Tesztorganizmussal előzőleg beoltott tápagar felületére talajkorong tétele, mely már tartalmazza a vizsgált peszticidet. A peszticid a talajoldattal együtt az agarlemezbe diffundál és befolyásolja a teszt - mikroorganizmus növekedését Ha a peszticid toxikus a tesztorganizmussal szemben, a talajkorongok körül gátló zóna alakul ki Módszer eredményessége: a tesztorganizmusoknak a vizsgált peszticiddel szembeni érzékenységének függvénye

11 * V. Összegzés A peszticidek talajbiológiai hatásának értékelésére nem rendelkezünk minden követelménynek megfelelő vizsgálati módszerekkel. Ennek oka egyrészt a peszticidek és a talajtípusok sokfélesége, másrészt az, hogy peszticidek kimutatása viszonylag rövid múltra tekint vissza. Az előzőekben bemutatott vizsgálati eljárásokat eredetileg nem erre a területre dolgozták ki, de kiterjedten alkalmazzák a peszticidek talajbiológiai hatásának értékelésére.

12 VI. Kitekintés „Megoldás”: Toxikológiai meggondolások!
Integrált növényvédelem pl. alternatív növényvédelmi módok: biológiai módszerek (növénykártevők kórokozói, rovarokat a csapdához csalogató szexhormon) A növényvédőszer-felhasználás 1970 óta a felére csökkent. A mennyiség csökkent, de az alkalmazott szerek (molekulák) egyre hatékonyabbak, környezeti hatásuk jelentősebb, továbbá egyes megközelítés szerint a kezelések számának csökkentése is megfelelő eljárás lehetne.

13 Forrás: Szegi J Talajmikrobiológiai vizsgálati módszerek. Budapest. Mezőgazdasági Kiadó. Sándor Zs. Különböző herbicidek hatása a talajban élő mikrobák mennyiségi előfordulására és aktivitására In: Agrártudományi Közlemények.2006/23. Különszám. Filep Gy.,Kovács B.,Szabó I. A káros anyagok reakciói a hulladékot befogadó kőzetekkel (tanulmány) Debrecen. Kutatási zárójelentés OTKA sz. pályázat. Peszticidek fotodegradációs mechanizmusainak feltárása, valamint környezeti és biológiai hatásainak modellezése. megallapodas-a-mezogazdasagi-tanacsban?wa=egri0806h