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Residuos de pesticidas en peces: biomonitores para estudiar contaminación en agroecosistemas
Dr. Andrés Pérez1,2
1- Departamento de Desarrollo Tecnológico, CURE
2 Grupo de Análisis de Compuestos Traza, Facultad de Química
UNIVERSIDAD DE LA REPÚBLICA
URUGUAY
Webinar RALACA - 28/08/2018
Residuo de pesticida
“Pequeñas cantidades (trazas) de pesticidas, sus metabolitos y productos de transformación de significancia toxicológica que permanecen en los
alimentos”
Concepto de Contaminante
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Características de los compuestos químicos
SustanciaQuímica
Agua Biota
Suelo/ Sedimento
Atmósfera
Koc (carbono orgánico)
H: Henry
BCF: Factor bioconcentración
Solubilidad
Interrelaciones ambientales
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Interrelación con el medioambiente
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Los pesticidas tienen un transporte difuso
Se particionan entre compartimentos y /o degradan parcialmente en ese proceso
Características de los compuestos químicos
SustanciaQuímica
Agua Biota
Suelo/ Sedimento
Atmósfera
DT 50 suelo – Degradación microbiológica
DT 50 agua – Hidrolisis
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DT 50 aire - Fotolisis
Características de los compuestos químicos
SustanciaQuímica
Agua Biota
Suelo/ Sedimento
Atmósfera
ECOTOXICOLOGÍA
LC50 AgudaLC50 Crónica
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Unión EuropeaDirectiva UE (2008) L 348/84
CMA: Concentración máxima admisible
Contaminantes prioritarios
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ASPECTOS NORMATIVOS
¿Qué es cumplir la normativa?
¿Para que cumplir la normativa?
Normas internacionales de referencia
En Uruguay
Decreto 253/79UNIT 833: 2008 agua
potable
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Decreto 253/79Aldrin
Dieldrin
CloradnoDDT
Endosulfan
Endrin
Heptacloro
Heptacloro epoxiLindano
MetoxicloroMirex
2,4-D2,4,5 T
2,4,5 TPParation
Muestreo
Variaciones temporales
Tiempo en días
7 14
TWA = Promedio ponderado temporal
(Temporal weighted avarage)
Concentraciones individuales
Muestreos puntuales
Variaciones espacialesFlujo
Punto de descarga
Flujo de un curso secundario
Características de los compuestos químicos
SustanciaQuímica
Suelo/ Sedimento
Atmósfera
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BiotaAgua
Muestreo “integrativo” en compartimentos
ambientales a escala espacial y temporal
contaminante
Concepto de BIOCONCENTRACION
Agua
BIOTRANSFORMACIÓN
Excreción
Respiración
Exposición crónica
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Alimento
contaminante
Concepto de BIOACUMULACIÓN
Agua
BIOTRANSFORMACIÓN
Excreción
Respiración
Exposición crónica
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Transferencia en la cadena alimenticia
Concepto de BIOMAGNIFICACIÓN
Interacción TroficaWebinar RALACA - 28/08/2018
Exposición crónica
Zona de estudio
Cultivos de secano y forestación
Domina la siembra directa conrotación de cultivos
•Cultivo de verano:
Soja, Sorgo, Maíz
•Cultivo de invierno:
Trigo, avena, cebada
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Introducción
http://www.snap.gub.uy/sisnap/web/mapa_conceptual/nodo/18/informacion_general/ficha_tecnica
Ingreso al Sistema Nacional de Áreas Protegidas en el año 2008Sitio RAMSAR
Parque Nacional Esteros de Farrapos e Islas del Rio Uruguay
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Objetivos Principales
Desarrollar capacidades analíticas en Uruguay
Disponer de información relevante para una evaluar sustentabilidad ambiental
Evaluar la seguridad del alimento (pescado)
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IntroducciónEspecies seleccionadas
Dorado (Salminus brasiliensis)
Boga (Leporinus obtusidens)
Sábalo (Prochilodus
lineatus)
Tararira (Hoplias malabaricus)
Bagre (Pimelodus maculatus)
Vieja del Agua (Paraloricariavetula)
Predadores
Omnivoras
Detritivoras
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Todas empleadas como fuente de alimento
Compuestos analizados
Herbicidas
•Dinitroanilinas (Trifluralin
•Cloracetamidas (Alaclor
•Tirazinas (Ametrina, atrazina
•Amidina (Amitraz)
•Anilida (Propanil)
• Isoxazoidinona (Clomazone)
•Dinitroanilina (Metolaclor, pendimetalin)
•Sulfonilurea (Metsulfuron metil, pirazosulfuron etil)
•Triazopirimidina (Penoxulam)
Fungicidas
•Oxazol (Vinclozolin)
•Estrobirulina (Kresoxim metil, azoxystrobin, piraclostrobin, trrifloxistorbin)
•Carboaxima (Boscalid, hexitiazox)
•Benzamidazol (Carbendazim,, Tiabendazol)
•Triazol (Ciproconazol, difenoconazol, epoxiconazol, flutriafol, fluziazole, propiconazol, tebuconazol)
• Imidazol (Imazalil, procloraz)
•Fenilamida (metalaxil)
•Anilinopirimidina(Pirimetanil)
•Triazolobenzotiazol (Triciclazol)
Insecticidas
•Piretroides (Ciflutrina, cipermetrina, Fenvalerato, T-fluvalinato, deltametrina, L-cialotrina)
•Organofosforados (Coumafos, azinfos metil, etion, clorfenvinfos, paration etil, parationmetil, fention, clopririfos, clorpirifos meti, diazinon, dimetoato, malation, metamidofos, metidation)
•Fenilpirazol (Fipronil)
•Reguladores del crecimiento (Buprofezin, Piriproxifen
•Acaricidas (Bromopropilato, tetradifon
•Neonicotinoides (Acetamiprid, tiacloprid, tiametoxam)
•Carbamato (Carbaril, carbofuran, metiocarb, pirimicarb)
Agricultura actual
72 pesticidas
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Muestreos de peces
San Gregorio
Control negativo4 sitios
1. San Javier2. Nuevo Berlin3. Mercedes4. San Gregorio
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Área de estudio
Programa de aplicaciones en cultivo
Cultivo de verano Barbecho Cultivo de invierno
Nov - Abr
Barbecho
FungicidasInsecticides
Herbicidas FungicidasInsecticides
Herbicidas
Abr - May Jun - Set Set -Nov
4 campañas
2015: 185 muestras2016: 193 muestras
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Campaign Year n samples
1 2015 62
2 2015 123
3 2016 80
4 2016 113
TOTAL 378
Programa de aplicaciones en cultivo
Cultivo de verano Barbecho Cultivo de invierno
Nov - Abr
Barbecho
FungicidasInsecticides
Herbicidas FungicidasInsecticides
Herbicidas
Abr - May Jun - Set Set -Nov
4 campañas
2015: 185 muestras2016: 193 muestras
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Campaign Year n samples
1 2015 62
2 2015 123
3 2016 80
4 2016 113
TOTAL 378
1 (2015) 2 (2015)3 (2016) 4 (2016)
Patrón temporal
Muestras
Cada muestra pertenece a un individuo
Cada individuo es un adulto
Adquirido a pescadores artesanales
Desescamado y corte dorsolateral
Transportado a laboratorio, congelado y homogenadizado.
Salminus brasiliensis (dorado, 57 cm)
Leporinus obtusidens (Boga, 45 cm)
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Preparación de muestra
•10 g of sample.
•10 mL de MeCN and shaken 1 min
•Add TPP (SC)
•4 g MgSO4 :
•1.5g NaCl and shaken 5 min.
•5 min 3000 rpm.
•Centrifugation 3 min
•7 mL aliquot
• 1g MgSO4, 0.350 g PSA + 0.180g C18.
•1 min vortexContrifugation 3000
rpm 5 min
GC-MS4 mL aliquot dried with N2
Taken in 1mL IS solution(bromophos methyl)
LC-MS/MS1 mL aliquot filtered with PTFE
0.45 um.
Materiales y métodos
EXTRACTION CLEAN UP INSTRUMENTAL ANALYSIS
Metodo QuEChERS Original
Sapozhnikova Y, Lehotay SJ. Analytica Chimica Acta 758 (2013) 80– 92Webinar RALACA - 28/08/2018
Instrumental
LC-MS/MS
LC-MS: Agilent 1200 Applied Biosystems API4000 QTRAP
Column: Zorbax Eclipse XDB-C18 (150 mm × 4.6 mm, 5 μm)
Gradient: (A) water formic acid 0.1% y (B) acetonitrile
Flow rate: 0.6mL/min
Injection volume: 5 L
MRM & IDA (EPI) modes
GC-MS
GC-MS: Shimadzu GC-MS-QP-2010 Ultra
Column:TR-5MS Thermo (30m x 0.25 mm, 0.25 m)
Gas carrier: Helium
Flow rate: 1.0 mL/min
Injection volume 1.0 L
Injection mode: Split 1:10
SIM mode
Materiales y métodos
Webinar RALACA - 28/08/2018
Webinar RALACA - 28/08/2018
Resultados de monitoreo – especies locales
55%
44%
1%
% muestras no cuantificables
% muestras cuantificables
% muestras con ausencia de pesticidas
<LOQ (<1 µg/kg)
Cuantificables (> 1 µg/kg)
No detectables (<LOD)
2015 campaigns distribution
Maxima concentración durante todo el proyecto: Clorpyrifos 150 µg/kg
Todo el set de muestras
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Code Pesticide
Frequence(%) Kow
1 Acetamiprid 0.7 0.82 Ametryn 2.7 2.633 Amitraz 2 5.54 Atrazine 16.1 2.7
5Azinphos_methy
l 1.3 2.966 Azoxystrobin 16.8 2.57 Boscalid 0.7 2.968 Carbaryl 5.4 2.369 Carbendazim 20.1 1.4810 Carbofuran 1.3 1.8
11 Cyproconazole 1.3 3.0912 Clomazone 5.4 2.5413 Chlorpyrifos 5.4 4.7
14 Difenoconazole 15.4 4.36
15 Epoxiconazole 12.1 3.316 Flusilazole 4.7 3.8717 Imazalil 0.7 2.5618 Malathion 0.7 2.7519 Metalaxyl 17.4 1.6520 Methidathion 0.7 2.5721 Metolachlor 56.4 3.4
22 Pendimethalin 0.7 5.223 Pirimicarb 16.8 1.7
24Pirimiphos_met
hyl 17.4 3.9
25 Propiconazole 2 3.72
26 Pyraclostrobin 51 3.99
27 Tebuconazole 20.1 3.7
28 Thiabendazole 0.7 2.3929 Tricyclazole 7.4 1.4
30Trifloxystrobi
n 83.9 4.5
30 diferentes pesticidas detectados
Compuestos prioritarios
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Distribución completa del proyecto
Distribución Nº pesticidas para especies locales – año 2015
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Resultados y discusión
Migratorios Locales
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fre
cu
en
cia
de
de
tec
ció
n(%
)
Dorado Boga Sábalo
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fre
cu
en
cia
de
de
tec
ció
n (
%)
Tararira Bagre Vieja del agua
Los mas detectados
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Cambios temporales en insecticidas –año 2016
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0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133
ug/
kg
Nº muestras
Diazinon Clorpirifos Etion Cipermetrina λ-Cihalotrina
Muestras junio 2016
Muestras noviembre 2016
Sábalo San Javier
Sábalos Mercedes
¿Mecanismos de detoxificación?
Especies que se alimentan de sedimentos
Relación con otros datos
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Dominantes tienen menor solubilidad en agua
Compuestos con vida media muy baja en suelo se logran acumular (ej. trifloxystrobin).
Los mas usados también son mas detectados
La toxicidad aguda es similar entre clases
Principales conclusiones
• Se demuestra el potencial de analizar tejidos como forma integral de monitoreo ambiental a escala espacial y temporal
• Las concentraciones encontradas corresponden a dosis subletales.
• Se demuestra bioacumulación, no así biomagnificación.
• De nuestra experiencia la principal fuente de exposición es el agua.
• Algunos resultados se relacionan claramente con los habitosalimenticios
• No se han encuentrado diferencias significativas entre especies migradoras y no migradoras.
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Principales preguntas
• ¿Como interpretar múltiples dosis subletales?
• ¿Efectos crónicos a largo plazo?
• ¿Efectos a individuos o especies mas vulnerables?
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Seguridad alimentaria - peces
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Agradecimientos
• Bach. Beatriz Alonso
• Ing. Agr. Federico Ernst
• Dra. Silvina Niell
• MSc. Ricardo Hladky
• Dr. Franco Teixeira
• Gabriel Pineda, Fabricio MendietaWebinar RALACA - 28/08/2018
Webinar RALACA - 28/08/2018
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Muchas gracias
Andrés Pérez Parada
Profesor Adjunto, Departamento de Desarrollo Tecnológico, Universidad de la Republica
aperez@cure.edu.uy
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