ارزیابی کارایی و اثرات زیست‌محیطی آفت‌کش‌های نئونیکوتینوئید روی زنجیره غذایی

نکات برجسته

• استفاده از نئونیکوتینوئیدها در کشاورزی خطرات قابل‌توجهی برای ایمنی غذا و محیط زیست دارد.
• پس از مصرف، این ترکیبات می‌توانند در محیط شایع شده و نیمه‌عمرهای زیستی طولانی‌تری نشان دهند.
• پایداری محیطی نئونیکوتینوئیدها تهدیدی برای سلامت انسان‌ها و سایر موجودات غیرهدف است.
• پژوهش‌های گسترده‌تری برای تعیین اثرات سمی کلی این گروه از آفت‌کش‌ها بر اکوسیستم لازم است.
• ایجاد چارچوب‌های مقرراتی جامع برای مدیریت کاربرد این مواد در کشاورزی ضروری است.

مقدمه

رشد سریع جمعیت و تهدید به امنیت غذایی جهانی موجب شده است که فرایندهای کشاورزی فشرده‌تر و متکی به مواد شیمیایی برای کنترل آفات باشند. در میان آفت‌کش‌ها، نئونیکوتینوئیدها به‌عنوان ترکیبات سیستمیک با کاربرد وسیع شناخته می‌شوند که به‌دلیل کارآیی بالا، نیاز به دوز پایین و سمیت نسبی کمتر برای پستانداران، مورد توجه قرار گرفتند. این ترکیبات باعث تحریک عصبی در حشرات با اتکا بر مسدودسازی گیرنده‌های نیکوتینیک استیل‌کولین می‌شوند و در سطوح بالا می‌توانند موجب فلج و مرگ حشرات گردند. گونه‌هایی مانند ایمیداکلوپرید (IMI)، آستمپ (ACE)، کلوتینی دین (CLO)، تیامتوکسام (TXM) و دینوتفوران (DNT) از نمونه‌های متداول هستند.

اگرچه این ترکیبات در افزایش عملکرد محصولات نقش داشته‌اند، اما شواهد جدید نشان می‌دهد که نئونیکوتینوئیدها به آلاینده‌های فراگیر محیطی تبدیل شده‌اند و اثرات جانبی متعددی بر گونه‌های غیرهدف، به‌ویژه گرده‌افشان‌ها، دارند. پس از دههٔ 2010، نگرانی‌ها درباره اثرات سمی زیرمرزی (sub-lethal) بر زنبورعسل و توانایی‌های جهت‌یابی، تولیدمثل و رفتارهای اجتماعی افزایش یافته است؛ رویداد سم‌زدگی وسیع زنبورها در آلمان در بهار 2008 نمونه‌ای از این پیامدها بود. برخی از اعضای اتحادیه اروپا محدودیت‌هایی بر استفاده از IMI، CLO و TXM وضع کردند و در سال 2018 رای به ممنوعیت عمومی در فضای باز دادند.

دامنه و روش مرور

این مرور سیستماتیک ادبیات منتشرشده بین سال‌های 2008 تا فوریهٔ 2022 را بررسی کرده است و تمرکز آن بر مسیرهای مکانیکی، اثرات مثبت و منفی یا نامشخص نئونیکوتینوئیدها در سامانه‌های محیطی است. منابع شامل Web of Science، Google Scholar، PubMed و ScienceDirect بوده و به داده‌های مرتبط با تولید، انتشار و سرنوشت محیطی این ترکیبات پرداخته شده است.

تاریخچه، ساختار و کاربردهای نئونیکوتینوئیدها در سامانهٔ محیطی

نئونیکوتینوئیدها از اوایل دههٔ 1990 معرفی شده و در بیش از 120 کشور ثبت شده‌اند. ایمیداکلوپرید (IMI) نخستین ترکیبی بود که توسط شرکت‌های تجاری عرضه شد (1991) و پس از آن نسل دوم مانند تیامتوکسام وارد بازار گردید. این ترکیبات به‌علت خواص سیستمیک، سهولت کاربرد و اثربخشی گسترده در کنترل آفات مورد استقبال قرار گرفتند و بسیاری از آفت‌کش‌های سنتی همچون هیدروکربن‌های کلردار و ارگانوفسفره را جایگزین کردند.

تجمع نئونیکوتینوئیدها در محیط‌های زمینی

فعالیت‌های انسانی و کاربرد قابل توجه نئونیکوتینوئیدها در کشاورزی منجر به آلودگی خاک، آب و محصولات کشاورزی شده است. مطالعات متعدد غلظت باقی‌ماندهٔ این ترکیبات را در خاک، رسوبات، آب، گرد و غبار، گرده، شهد، عسل، میوه‌ها و محصولات فرآوری‌شده گزارش کرده‌اند. در بسیاری از موارد غلظت‌های نئونیکوتینوئیدها از بقایای ارگانوفسفره یا کربامات‌ها نیز بالاتر بوده است.

منابع انتشار

بسته به نوع محصول و روش کاربرد، تنها 2 تا 20٪ مادهٔ فعال ممکن است توسط گیاه جذب شود (به‌طور میانگین حدود 5٪)، درحالی‌که بخش بزرگی از مادهٔ فعال (80–90٪ یا بیشتر) روی خاک باقی مانده و می‌تواند به محیط‌های آبی منتقل یا در اتمسفر پخش شود. این راندمان پایین جذب گیاه نشان‌دهنده مقدار قابل‌توجهی از انتشار در محیط پیرامون پس از کاربرد است.

مخاطرات بهداشتی نوظهور برای بیوتاهای خاکی و شبکه‌های غذایی

نئونیکوتینوئیدها هم به‌صورت مستقیم و هم به‌صورت غیرمستقیم می‌توانند زنجیره‌های غذایی را ساده کنند: کاهش تنوع و فراوانی حشرات و سایر مصرف‌کنندگان می‌تواند به کاهش منابع غذایی برای سطوح بالاتر زنجیره منجر شود و انتقال درون زنجیره‌ای نیز می‌تواند مصرف‌کنندگان را تحت تأثیر قرار دهد. این ترکیبات ارتباط معناداری با کاهش جمعیت‌های حشره‌خوار و گرده‌افشان در زیستگاه‌های متنوع نشان داده‌اند.

شواهدی از اثرات سمی بر پستانداران و انسان‌ها نیز گزارش شده است؛ از جمله آسیب‌های نوروتوکسیک، ایمنوتوکسیک، هپاتو-توکسیک و کلیوی و اختلالات تولیدمثلی. برخی بررسی‌های سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا نشان داده‌اند که آکرات مانند آستامپ ممکن است نوروتوکسیک باشند و برای سایر ترکیبات نیز شواهدی از افزایش تومورها یا تغییرات در اندام‌های غدد درون‌ریز در مطالعات حیوانی گزارش شده است.

نتیجه‌گیری و نیازهای پژوهشی آینده

بررسی‌های موجود نشان می‌دهد که نئونیکوتینوئیدها به‌طور گسترده در محیط توزیع شده و دارای مزایای عملی در کشاورزی هستند؛ اما معایب زیست‌محیطی و بهداشتی آنها قابل توجه است. خلأهای دانشی مهم شامل تعیین سطوح آستانهٔ ایمنی در خاک، آب، زیست‌توده‌ها و مواد غذایی و نیز مکانیسم‌های اثرات سمی بلندمدت و زیرآستانه است. بنابراین لازم است که تلاش‌های پژوهشی بین‌رشته‌ای و بین‌المللی به‌منظور شفاف‌سازی خطرات، بهبود روش‌های پایش و توسعه سیاست‌های مقرراتی جامع تقویت گردد.

اظهار تضاد منافع

نویسندگان اظهار می‌کنند که هیچ منافع مالی یا روابط شخصی شناخته‌شده‌ای که ممکن است بر کار گزارش‌شده تأثیر گذاشته باشد وجود ندارد.

قدردانی

این پژوهش از حمایت مالی پروژهٔ کارخانهٔ سبزی‌جات دانشگاه قطر (QUEX-CAS-MJF-VF-18/19) برخوردار بوده است.