environmental-toxicological-studies-Sci ForschengydF4y2Ba

全文gydF4y2Ba

研究文章gydF4y2Ba
巴西東南部裏約熱內盧州山區鄉村溪流地表水中的百草枯汙染gydF4y2Ba

Gesiele VerissimogydF4y2Ba1 *gydF4y2BaJosino科斯塔MoreiragydF4y2Ba2gydF4y2Ba阿曼德邁耶gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba

1gydF4y2Ba巴西裏約熱內盧聯邦大學公共衛生研究所公共衛生方案gydF4y2Ba
 2gydF4y2Ba工人健康和人類生態中心，國家公共衛生學院，奧斯瓦爾多·克魯茲基金會，巴西裏約熱內盧gydF4y2Ba
 3.gydF4y2Ba巴西裏約熱內盧聯邦大學公共衛生研究所職業和環境處gydF4y2Ba

*通訊作者:gydF4y2BaGesiele Veríssimo，巴西裏約熱內盧聯邦大學公共衛生研究所公共衛生方案;gydF4y2Ba電子郵件:gydF4y2Bagesielever@gmail.comgydF4y2Ba


摘要gydF4y2Ba

百草枯是一種廣泛應用於巴西農業的除草劑。由於它具有對人體有毒的特性，評估水汙染對公共衛生具有重大意義，特別是當當地人口從作物附近的含水層泉中消費水時。對流經裏約熱內盧山區密集農業生產農村地區的一條河流的地表水中的百草枯濃度進行了評估。采集7個采樣點(n=84) 1年的水樣，采用ELISA法測定百草枯濃度。在62.5%的樣品中發現了殘留物。最靠近種植區的采樣點汙染頻率最高(平均0.075 μ g/L;最大0.279µg / L)。根據Spearman相關係數(R=0.7053;p = 0.0128)。結果表明，百草枯殘留在水中對人類和環境健康構成明顯威脅，特別是在雨季之後。beplay最新下载gydF4y2Ba

關鍵字gydF4y2Ba

百草枯;流汙染;ELISA;公共衛生;環境安全gydF4y2Ba

縮寫gydF4y2Ba

ELISA-Enzyme-Linked免疫吸附測定;KgydF4y2Ba噢gydF4y2Ba辛醇/水分配係數;KgydF4y2BaocgydF4y2Ba-有機碳吸附係數;DTgydF4y2Ba50gydF4y2Ba半衰期;KgydF4y2BaHgydF4y2Ba——亨利定律常數;GUS-Groundwater無處不在的分數gydF4y2Ba


簡介gydF4y2Ba

巴西是世界上最大的農藥使用國。過去十年的數據顯示，巴西的農藥消費量增加了50%，2011年，農藥使用量約為8.528億升，相當於85億美元的農藥銷售額[1]。農藥對接觸農藥人群的潛在有害影響已日益引起科學界的注意。大多數關於公共衛生的研究主要側重於直接接觸農藥，盡管間接接觸與此極為相關。考慮到這些物質的物理化學性質[2,3]所導致的空間遷移性，含水層可以使群落暴露於多種環境汙染物中。大多數物質能夠在環境隔間之間主動遷移，導致不同的汙染效應。在農村人口中，農藥接觸發生在務農期間。此外，氣候也可以直接幹擾人類暴露，因為溫暖、風和降雨特征會導致不同人群之間的暴露概況的差異[4,5]。通常對飲用水[6]中的農藥殘留進行評估，國際上確定了農藥汙染的最高允許限度[7,8]。但是，必須考慮到密集農業生產區的農村人口直接接觸到許多汙染源的汙水池。 Most of the populations living in developing countries such as Brazil do not have access to water or sewage distribution systems. Consequently, rural communities depend entirely on groundwater for domestic and agricultural purposes, eventually ingesting contaminated water from water tables that spring near crop fields that have been sprayed with pesticides.

裏約熱內盧山區具有某些農業特色的社區是主要的水果和蔬菜生產者。然而，該地區大量使用殺蟲劑導致這些人口每年每個工人接觸到56公斤殺蟲劑[9]。與發達國家定期對地表水和地下水進行農藥評估不同的是，巴西不像管道飲用水那樣對含水層中的農藥進行監測。盡管法律限製工人接觸農藥，但政府幾乎沒有采取行動來規範這些化學品的貿易或正確使用。世界各地的許多研究都報告了農藥對地表和地下水的汙染[10-15]，包括巴西[16-22]。在這方麵，本研究的目的是對位於裏約熱內盧裏約熱內盧山區的Sao Lourenço河進行百草枯的篩選評估，因為這個社區廣泛使用這種除草劑。百草枯是一種著名的、經典的肺氧化還原活性毒性物質[23]，其理化特性見表1。gydF4y2Ba

蒸汽壓(毫米汞柱)gydF4y2Ba 水溶性，mg LgydF4y2Ba－1gydF4y2Ba
在20℃gydF4y2Ba		 日誌KgydF4y2Ba噢gydF4y2Ba(1）gydF4y2Ba
 K(2)厘米gydF4y2Ba3.gydF4y2BaggydF4y2Ba－1gydF4y2Ba
ocgydF4y2Ba		 DTgydF4y2Ba50gydF4y2Ba(3)土壤中,gydF4y2Ba
天gydF4y2Ba		 DTgydF4y2Ba50gydF4y2Ba一個gydF4y2Ba
水解,天gydF4y2Ba		 KgydF4y2BaHgydF4y2Ba(4) atm mgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba
摩爾gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba		 格斯(5)gydF4y2Ba
< 1×10gydF4y2Ba5gydF4y2Ba 6.2×10gydF4y2Ba5gydF4y2Ba 4.22gydF4y2Ba 15473 - 1000000gydF4y2Ba 1000年gydF4y2Ba -gydF4y2Ba 1×10gydF4y2Ba9gydF4y2Ba 0.57gydF4y2Ba

表1:gydF4y2Ba百草枯在20 ~ 25℃下的理化特性。gydF4y2Ba
(1) KgydF4y2Ba噢gydF4y2Ba=辛醇/水分配係數;(2) KgydF4y2BaocgydF4y2Ba=有機碳吸附係數;(3) DTgydF4y2Ba50gydF4y2Ba=半衰期;(4) KgydF4y2BaHgydF4y2Ba=亨利定律常數;(5) (GUS)-計算地下水泛在性評分[24,25]。gydF4y2Ba

自2007年以來，這種除草劑在歐盟被禁止使用，在美國，有許可證的農民也被限製使用。巴西衛生部和環境署(CONAMA，葡萄牙文)規定了飲用水、地表水和地下水中農藥的限值和篩選標準，但這些準則中沒有規定百草枯的確定限值[26,27]。因此，這些知識有望有助於在巴西立法中改進環境保護設計。gydF4y2Ba

材料和方法gydF4y2Ba
研究網站gydF4y2Ba

São Lourenço河的源頭在新弗裏堡的喀裏多尼亞峰的雨林中，這是巴西山脈中與大西洋平行的最高點之一，被稱為Serra do mar。São Lourenço河流入巴西最重要的河流之一南帕萊巴河，共占200公裏的水域。São Lourenço河穿過São Lourenço村，那裏基本上都是農民家庭。該地區的地形是由堆積坡和當地的作物到達水床。由於該地區氣候良好，該地區的百草枯噴灑是通過背負式噴霧器手動進行的，一年四季都是在雜草生根或農民希望清理農田時施用。gydF4y2Ba

地表水取樣、年降雨量數據和百草枯測定gydF4y2Ba

上麵的São Lourenço溪流與其他幾條溪流彙合，它們穿過與São Lourenço有著相同農業特征和殺蟲劑使用的村莊。當水量增加時，São Lourenço小溪變成了裏約熱內盧Grande(大河)。2011年10月至2012年12月，在1升PET瓶中采集地表水樣品。從Sao Lourenço來源附近的熱帶雨林Caledonia Peakin的底部到裏約熱內盧Grande的三個點(圖1)，沿著河流共從七個不同的采樣點收集了80個地表水樣本。最後一個采樣點代表整個微區域，因為它接收了來自不同流域的其他汙水，這些汙水跨越具有相同農業生產特征的鄰近區域。gydF4y2Ba

圖1:gydF4y2Ba巴西裏約熱內盧新弗裏堡São Lourenço溪流地表水采樣點的地理參考圖像。點1 (P1)為喀裏多尼亞峰附近的控製點，P2-P7為上遊上遊的上升采樣點。來源:穀歌地圖。gydF4y2Ba

所有樣品在取樣、運輸和實驗室分析之間保持在4°C。該地區的雨量狀況(毫米)數據由氣象研究所(INMET)提供。按照製造商的協議，使用市售的ELISA試劑盒(EnviroLogix和Abnova)測定地表水中的百草枯濃度。簡單地說，百草枯的ELISA是基於水樣中的百草枯與草枯-辣根過氧化物酶偶聯物之間的競爭，與抗百草枯的抗體結合，包被在微孔上。然後加入顯色底物測量結合酶活性。在洗完步驟之後，比賽的結果會通過顏色顯影步驟呈現出來。與所有競爭性免疫測定法一樣，樣品濃度與顯色成反比。樣品在沒有事先處理的情況下進行分析，並在λ= 450 nm的Expert Plus微板讀取器上測定吸光度。gydF4y2Ba

統計分析gydF4y2Ba

數據報告為平均值±標準差(SD)。為了確定站點之間的顯著差異的濃度，采用了單因素方差分析(ANOVA)。通過對月百草枯總濃度或單點百草枯濃度的非參數檢驗統計考慮月降雨情況，評估斯皮爾曼相關係數。除非另有說明，雙尾p值<0.05被認為具有統計學意義。所有分析均采用SPSS 17版本(IBM公司，Armonk, NY, USA)和GraphPad Prism 5.1 (GraphPad Software Inc.， San Diego, CA, USA)軟件包進行。gydF4y2Ba

結果gydF4y2Ba
在São Lourenço上遊河道的7個采樣點，百草枯濃度gydF4y2Ba

該技術的定量限為0.02µg LgydF4y2Ba－1gydF4y2Ba．百草枯在62.5%的樣品中可測定。觀察到百草枯濃度沿河道顯著增加的趨勢(p=0.008)(圖2)。最後一個采樣點(P7)，已經在裏約熱內盧大流域，顯示出更高的汙染頻率，平均為0.075 μ g LgydF4y2Ba－1gydF4y2Ba(高達0.279 μ g LgydF4y2Ba－1gydF4y2Ba)．沿著采樣點，作物的數量和擴展呈指數增長，解釋了測量到的百草枯濃度的增加。gydF4y2Ba

圖2:gydF4y2Ba從2011年10月至2012年12月，São Lourenco河7個采樣點地表水中百草枯濃度的年平均值。數據以µg L表示gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba用平均值±SD表示。gydF4y2Ba

月降雨量與百草枯濃度的相關性gydF4y2Ba

INMET通過位於新弗裏堡的自動氣象站記錄了2011年10月至2012年12月間的月平均降雨量(毫米)，並顯示在圖3中。São Lourenço在夏季從11月到1月有明顯的雨季，因為它是一個熱帶地區，位於巴西東南部的低緯度。gydF4y2Ba

Spearman相關檢驗結果表明，評價地表水中百草枯濃度與全年逐月降水量呈顯著正相關關係(R=0.7053, p=0.0128)(圖4)。除對照點(P1)呈負相關外，各采樣點對上遊河道的月降水量與百草枯濃度呈顯著正相關關係。從P4開始，發現顯著和中度的相關性，而最高的相關性出現在最後一個采樣點(表2)。gydF4y2Ba

圖3:gydF4y2Ba2011年10月至2012年12月，RJ Nova Friburgo的月雨量情況。來源:INMET。gydF4y2Ba

圖4:gydF4y2Ba降雨量(mm)與百草枯濃度(µg LgydF4y2Ba－1gydF4y2Ba)於2011年10月至2012年12月在São Lourenço河的地表水樣本中進行。（gydF4y2Ba一個gydF4y2Ba)“Y”軸(左)表示月降水量(mm)，“Y”軸(右)表示百草枯平均濃度(µg LgydF4y2Ba－1gydF4y2Ba)，“x”軸表示每月的測量值。（gydF4y2BaBgydF4y2Ba月降雨量(mm)與百草枯濃度的散點圖(µg LgydF4y2Ba－1gydF4y2Ba)，表示Spearman係數相關性和線性方程。gydF4y2Ba

采樣地點gydF4y2Ba rgydF4y2Ba PgydF4y2Ba 相關強度gydF4y2Ba**gydF4y2Ba
P1gydF4y2Ba -0.470gydF4y2Ba 0.240gydF4y2Ba 溫和的gydF4y2Ba
P2gydF4y2Ba 0.303gydF4y2Ba 0.339gydF4y2Ba 弱gydF4y2Ba
P3gydF4y2Ba 0.420gydF4y2Ba 0.174gydF4y2Ba 溫和的gydF4y2Ba
P4gydF4y2Ba 0.609gydF4y2Ba 0.035gydF4y2Ba＊gydF4y2Ba 強大的gydF4y2Ba
P5gydF4y2Ba 0.706gydF4y2Ba 0.010gydF4y2Ba＊gydF4y2Ba 強大的gydF4y2Ba
P6gydF4y2Ba 0.296gydF4y2Ba 0.351gydF4y2Ba 弱gydF4y2Ba
P7gydF4y2Ba 0.771gydF4y2Ba 0.030gydF4y2Ba＊gydF4y2Ba 強大的gydF4y2Ba
＊gydF4y2Ba統計學上有意義的gydF4y2Ba
* * [29]gydF4y2Ba

表2:gydF4y2Ba斯皮爾曼相關係數(r)月雨量體係寬度p值(mm)與百草枯濃度(µg LgydF4y2Ba－1gydF4y2Ba)在São Lourenço流的每個采樣點的相關性。gydF4y2Ba

討論gydF4y2Ba

本文提供的數據表明，São Lourenço河的地表水中百草枯含量一直很低，這條河穿過一個農業生產和農藥使用密集的地區。在位於喀裏多尼亞山峰上的雨林地區的São Lourenço溪流源附近的對照地點，沒有發現百草枯汙染。這條溪流與其他溪流相連，水量在上遊增加。與此同時，作物也呈指數級增長，通過堆積坡一直生長到溪流水床，這解釋了在采樣點測量到的百草枯濃度不斷增加的原因。gydF4y2Ba

在強降雨期間，通常可以觀察到溶解有機物和顆粒物質濃度的增加，它們攜帶徑流到水體的地表水[30,31]。具有高降水量的極端天氣條件可能引發山體滑坡，可能增加農藥向地表水的流動。例如，[32]報告說，加拿大的暴雨過後，農藥進入了水生環境。另一方麵，在幹旱時期通常觀察到水體中農藥濃度較低，這可以用降雨導致的地表徑流減少來證明[33,34]。gydF4y2Ba

以前在同一區域進行的研究顯示，São Lourenço河[35]的地表水中含有大量的抗膽堿酯酶農藥。在巴西東南部地區進行的另一項研究在五個月內收集的70%的樣本中檢測到農藥汙染，作者假設農業中使用的農藥可能遷移並進入地下水和地表水來源[36]。在巴西東北部進行的其他調查評估了一個農業地區使用的主要殺蟲劑，並在地表水和地下水中確定了它們，也支持這一建議[37]。gydF4y2Ba

在土壤中強吸附的農藥可能會移動進入地表水，而在地下水溶液中可能存在更多的水溶性農藥和在土壤中弱吸附的農藥;到達地表水作為徑流[2,3,38]。這兩種機製都允許農藥遷移和分配到水體中。在本研究評估的期間，年平均降雨量為188毫米，盡管在四個月內增加到250毫米以上，EPA認為這是一個潛在的地表水汙染物[39,40]。在百草枯理化性質方麵，該化合物除水溶性高外，有機質親和性高(Koc= 15-1000000)應會限製百草枯土壤流動性。理論上，百草枯的浸出會因有機物質-百草枯集料的形成而受到阻礙，因此，這種除草劑隻有一小部分能被衝到河流的地表水中。此外，即使百草枯到達溪流，它也會轉移到水生雜草和沉積物中，從而沉積到地表水體的河床[41]上。但是，在動員農藥方麵還應考慮到其他因素。根據美國環境保護署(USEPA)實施的地下水脆弱性評價方法、地下水泛在性評分(地下水Ubiquity Score, GUS)和Goss提出的方法，將百草枯歸類為可能的地下水汙染物[42-45]。此外，由於大量的泥沙運輸，百草枯可以從堆積坡作物的侵蝕土壤中衝刷到地表水(42,46)，特別是在高降水時期。 Data for paraquat persistence in tropical soils are still limited, and many environmental variables are involved in predicting intercompartmental pesticide migration. However, investigations regarding environmental paraquat fate have proven that paraquat mobility depends on soil characteristics. For example, in Thailand, researchers reported desorption in sandy loam soils as well as paraquat detection in groundwater [47]. Another study in Malaysia using 14C-labeled paraquat demonstrated that its adsorption was increased in higher soil pH [48].

在São Lourenço河表層水檢測到的百草枯含量低於最高允許水平，但是，鑒於上述情況，當地土壤和沉積物汙染的擴大仍然令人擔憂。土壤中大量的百草枯還可能導致地下水汙染，並可能對農村人口的供水造成長期影響。從公共衛生的角度來看，由於缺乏基礎設施和社會經濟缺陷，農藥汙染的不利影響可能會加劇。這個地區的公共供水主要來自地下含水層。盡管沒有對土壤和地下水進行評估除草劑的分析，但這種汙染是否會延伸到該地區周圍的地下水位，並為當地居民提供水源，仍然是一個值得關注的問題。雖然這項研究隻評估了調查地區使用的多種農藥中的百草枯，但對環境汙染物的量化是當局實施適當法規的寶貴工具。係統的環境風險評估將進一步調查土壤中百草枯的含量，並能夠更準確地預測對人類健康的潛在危害。此外，考慮到小溪給供應大城市的河流帶來的風險是至關重要的。在這種情況下，擁有184 786居民的新弗裏堡市的重要水源裏約熱內盧格蘭德河是源自São Lourenço河[49]的水流的接受者。因此，百草枯和其他有毒化合物應在該地區不同的環境區進一步加以評價，因為它們可能對農村社區和一般人口構成有毒的健康風險。gydF4y2Ba

結論gydF4y2Ba

這項研究概述了農業對São Lourenço河地表水的影響。百草枯濃度沿河道呈顯著上升趨勢，這主要與采樣點作物數量的指數增長和擴展有關。此外，百草枯在地表水中的濃度與全年的月降水量呈顯著正相關，且與強降雨時期農田向地表水的農藥動員增強有關。會議表明，在該地區廣泛使用但巴西現行立法未對其進行監測的百草枯農藥能夠到達地表水，當局應對其進行監測，以解決公眾健康問題。此外，數據還表明，百草枯在地表水中的濃度與季節性直接相關，取決於降雨情況，這可能與淋溶和徑流有關。雖然在該地區發現的水平低於建議的限度，但結果仍然表明地表水受到當地農業活動的汙染。gydF4y2Ba

確認gydF4y2Ba

全球之聲獲得了來自巴西cape基金會的獎學金來進行這項研究。cape基金會沒有參與研究的設計、數據的收集、分析和解釋，也沒有參與撰寫手稿。gydF4y2Ba

的利益衝突gydF4y2Ba

沒有什麼利益衝突要申報。gydF4y2Ba


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引用:gydF4y2BaVeríssimo G, Moreira JC, Meyer A(2018)巴西東南部裏約熱內盧裏約熱內盧州山區農村溪流地表水中的百草枯汙染。環境毒理學研究，2(1):dx.doi.org/10.16966/2576- 6430.111gydF4y2Ba

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