Dietary intake of environmentally persistent plaguicides in the european population

[EN] Global pollution has become one of the most important problems of the modern societies and pesticides play a major role among the chemical contaminants that are released to the environment every year. Organochlorine compounds have been widely used in the past all over the world as pesticides and some of them are still used for the control of vectors of infectious diseases. Due to their high lipophilicity, stability and resistance to degradation, most of them have been banned or strictly regulated but their levels remain high in the environment as persistent organic pollutants (POPs). Their presence in the environment leads to their introduction into the food chain, especially affecting food of animal origin with higher fat content. Due to their liposolubility, these substances tend to be bioaccumulated into the fat tissues of living beings along their entire lives, and to be biomagnificated across trophic levels in the food chain. Thus, the main human source of these pesticides comes from the daily intake of contaminated food from environmental sources. It has been established the role of many of the POPs as endocrine disruptors and even as carcinogenic agents, being thus considered as important risk factors for health. Moreover, chronic exposure to pesticides, even at very low levels, has been related with cancer, fertility problems, immunosuppression and other diseases. For this reason, it is important to know the level of POPs contamination and to identify the main sources contributing to it. Fish, meat and dairy products are the food groups with the highest levels of pollution. However, the residue levels vary by geographic area, and are influenced by several factors as food security policies, local pesticide use patterns, environmental practices, or the time when the study is conducted. Food habits, conditioned by different social and economic factors, as well as several biological factors (i.e. gender, sex and age), determine the levels of POPs exposure in the population. The purpose of this chapter is to give an overview of the dietary intake of environmentally persistent pesticides by the European population, and the potential adverse consequences of this exposure on human health.

Lindane induced cellular dysfunction in MDCK cells: The role of the peripheral benzodiazepine receptor

The central nervous system GABAA/Benzodiazepine (GABAA/BZD) receptors are targets for many pharmaceutical agents and several classes of pesticides. Lindane is an organochlorine pesticide, although banned from production in the U.S. since 1977, still imported for use as an insecticide and pharmaceutically to control ectoparasites (ATSDR, 1994). Lindane functions as a GABA/BZD receptor antagonist within the central nervous system (CNS). Outside of the CNS, peripheral BZD receptors have been localized to the distal tubule of the kidney. Previous research in our laboratory has shown that incubation of renal cortical slices with lindane can produce an increase in kallikrein leakage, suggesting a distal tubular effect. In this study, Madin Darby Canine Kidney (MDCK) cells were used as an in vitro system to assess the toxicity of lindane. This purpose of this study was to determine if interactions between a renal distal tubular BZD-like receptor and lindane could lead to perturbations in renal distal cellular chloride (Cl−) transport and mitochondrial dysfunction and ultimately, cellular death. ^ Pertubations in renal chloride transport were measured indirectly by determining if lindane altered cell function responsiveness following osmotic stress. MDCK cells pre-treated with lindane and then subjected to osmotic stress remained swollen for up to 12 hours post-stress. Lindane-induced dysfunction was assessed through stress protein induction measured by Western Blot analysis. Lindane pretreatment delayed Heat Shock Protein 72 (HSP72) induction by 36 hours in osmotically stressed cells. Pretreatment with 1 × 10 −5 M LIN followed by osmotic stress elevated p38 and Stress Activated Protein Kinase (SAPK/JNK) at 15 minutes which declined at 30 minutes. Lindane appeared to have no effect on Endoplasmic Reticulum Related Kinase (ERK) induction. Lindane did not effect osmotically stressed LLC-PKI cells, a control cell line. ^ Lindane-treated MDCK cells did not exhibit necrosis. Instead, apoptosis was observed in lindane-treated MDCK cells in both time- and dose-dependent manners. LLC-PKI cells were not affected by LIN treatment. ^ To better understand the mechanism of lindane-induced apoptosis, mitochondrial function was measured. No changes in cytochrome c release or mitochondrial membrane potential were observed suggesting the mitochondrial pathway was not involved in lindane-induced apoptosis. ^ Further research will need to be conducted to determine the mechanism of lindane-induced adverse cellular effects. ^

Evaluation of oxidative damage and renal distal tubule cell stress response following exposure to lindane

Lindane, or γ-hexachlorocyclohexane, is a chlorinated hydrocarbon pesticide that was banned from U.S. production in 1976, but until recently continued to be imported and applied for occupational and domestic purposes. Lindane is known to cause central nervous system (CNS), immune, cardiovascular, reproductive, liver, and kidney toxicity. The mechanism for which lindane interacts with the CNS has been elucidated, and involves antagonism of the γ-aminobutyric acid/benzodiazepine (GABAA/BZD) receptor. Antagonism of this receptor results in the inhibition of Cl- channel flux, with subsequent convulsions, seizures, and paralysis. This response makes lindane a desirable defense against arthropod pests in agriculture and the home. However, formulation and application of this compound can contribute to human toxicity. In conjunction with this exposure scenario, workers may be subject to both heat and physical stress that may increase their susceptibility to pesticide toxicity by altering their cellular stress response. The kidneys are responsible for maintaining osmotic homeostasis, and are exposed to agents that undergo urinary excretion. The mechanistic action of lindane on the kidneys is not well understood. Lindane, in other organ systems, has been shown to cause cellular damage by generation of free radicals and oxidative stress. Previous research in our laboratory has shown that lindane causes apoptosis in distal tubule cells, and delays renal stress response under hypertonic stress. Characterizing the mechanism of action of lindane under conditions of physiologic stress is necessary to understand the potential hazard cyclodiene pesticides and other organochlorine compounds pose to exposed individuals under baseline conditions, as well as under conditions of physiologic stress. We demonstrated that exposure to lindane results in oxidative damage and dysregulation of glutathione response in renal distal tubule (MDCK) cells. We showed that under conditions of hypertonic stress, lindane-induced oxidative stress resulted in early onset apoptosis and corresponding down-regulated expression of the anti-apoptotic protein, Bcl-xL. Thus, the interaction of lindane with renal peripheral benzodiazepine receptors (PBR) is associated with attenuation of cellular protective proteins, making the cell more susceptible to injury or death. ^

(Table 1) Enantiomer fractions of egg yolk and plasma samples from Svalbard glaucous gulls (Larus hyperboreus)

Glaucous gulls (Larus hyperboreus) and their eggs from Svalbard (Norwegian Arctic) have been used as biomonitors of contaminants in the marine environment. In this study, the enantiomer fractions (EFs) of chiral chlordanes and atropisomeric polychlorinated biphenyl (PCB) congeners were determined in the blood plasma of adult male and female glaucous gulls from three breeding colonies in Svalbard. Plasma EFs were similar in magnitude and direction to EFs previously reported in glaucous gulls from other arctic food webs, suggesting overall similarities in the biochemical processes influencing the EFs of bioaccumulated organochlorine (OC) contaminants within the food webs at those locations. Additionally, EFs in yolk of eggs collected concurrently from within the same nesting colonies varied with location, laying date, and OC concentrations, and may be influenced by changes in the local feeding ecology between those colonies. No differences were found between the EFs for any analyte in female gulls compared to those found in egg yolk, indicating that processes involved in the maternal transfer of chlordanes and PCBs to eggs do not modulate the stereochemical ratio between enantiomers. Therefore, the use of eggs as a valuable and noninvasive means of OC biomonitoring may also extend to enantiomer compositions in glaucous gulls, and perhaps also in other seabird species from arctic regions.

(Table 1) Circulating levels of TT3 and TT4, and age, length, girth, and estimated body mass in polar bears (Ursus maritimus) from East Greenland 1999-2001

We investigated the multivariate relationships between adipose tissue residue levels of 48 individual organohalogen contaminants (OHCs) and circulating thyroid hormone (TH) levels in polar bears (Ursus maritimus) from East Greenland (1999-2001, n = 62), using projection to latent structure (PLS) regression for four groupings of polar bears; subadults (SubA), adult females with cubs (AdF_N), adult females without cubs (AdF_S) and adult males (AdM). In the resulting significant PLS models for SubA, AdF_N and AdF_S, some OHCs were especially important in explaining variations in circulating TH levels: polybrominated diphenylether (PBDE)-99, PBDE-100, PBDE-153, polychlorinated biphenyl (PCB)-52, PCB-118, cis-nonachlor, trans-nonachlor, trichlorobenzene (TCB) and pentachlorobenzene (QCB), and both negative and positive relationships with THs were found. In addition, the models revealed that DDTs had a positive influence on total 3,5,3'-triiodothyronine (TT3) in AdF_S, and that a group of 17 higher chlorinated ortho-PCBs had a positive influence on total 3,5,3',5'-tetraiodothyronine (thyroxine, TT4) in AdF_N. TH levels in AdM seemed less influenced by OHCs because of non-significant PLS models. TH levels were also influenced by biological factors such as age, sex, body size, lipid content of adipose tissue and sampling date. When controlling for biological variables, the major relationships from the PLS models for SubA, AdF_N and AdF_S were found significant in partial correlations. The most important OHCs that influenced TH levels in the significant PLS models may potentially act through similar mechanisms on the hypothalamic-pituitary-thyroid (HPT) axis, suggesting that both combined effects by dose and response addition and perhaps synergistic potentiation may be a possibility in these polar bears. Statistical associations are not evidence per se of biological cause-effect relationships. Still, the results of the present study indicate that OHCs may affect circulating TH levels in East Greenland polar bears, adding to the "weight of evidence" suggesting that OHCs might interfere with thyroid homeostasis in polar bears.

(Table 1) Concentrations of persistant organic pollutants in brain and liver of glaucous gulls, Bjørnøya, Svalbard archipelago

Dead and dying glaucous gulls (Larus hyperboreus) were collected on Bjornoya in the Barents Sea in 2003, 2004 and 2005. Autopsies of the seabirds only explained a clear cause of death for three (14%) of the 21 birds. A total of 71% of the birds were emaciated. Liver and brain samples were analysed for organochlorine pesticides (OCPs), polychlorinated biphenyls (PCBs), polybrominated diphenyl ether (PBDEs), hexabromo-cyclododecanes (HBCDs) and mercury (Hg). High levels of OCPs, PCBs, PBDEs and alpha-HBCD were found in liver and brain. Compared to the dead and dying glaucous gulls found 1989, the congeners' composition tended to change toward more persistent compounds in the 2003-2005 samples. The brain levels of OCPs and PCBs did not differ between 1989 and 2003-2005, while the liver levels were significantly lower. The brain/liver ratio for PCB and PBDE significantly decreased with halogenations of the molecule, indicating a clear discrimination of highly halogenated PCBs and PBDEs entering the brain. There was further a clear negative correlation between contaminant concentrations and body condition. The brain levels were not as high as earlier published lethal levels of p,p'-DDE or PCB. However, more recent studies reported a range of sub-lethal OCP- and PCB-related effects in randomly sampled glaucous gulls. An additional elevation of pollutants due to emaciation may increase the stress of the already affected birds. The high brain levels of OCP, PCB and PBDE of present study might therefore have contributed to the death of weakened individuals of glaucous gull.

Compatibilidad de Orius laevigatus (Fieber) (Hemiptera: Anthocoridae) y Nesidiocoris tenuis (Reuter)(Hemiptera: Miridae), depredadores importantes en cultivos hortícolas protegidos, con nuevas barreras físicas selectivas y modernos plaguicidas

La nueva legislación en materia fitosanitaria se dirige hacia una Gestión Integrada de Plagas (GIP). Estos programas dan preferencia a aquellos métodos más respetuosos y sostenibles con el medio ambiente, siendo piezas claves en ellos el control biológico, el físico y otros de carácter no químico. Sin embargo, el uso de insecticidas selectivos es a veces necesario para el adecuado manejo de plagas en cultivos hortícolas. Por ello, el objetivo general de este estudio es aportar conocimientos para mejorar el control de plagas en cultivos hortícolas, mediante la integración de tres estrategias de lucha: biológica, física y química. Una parte de este trabajo ha consistido en el estudio de los posibles efectos que mallas tratadas con insecticida (bifentrin) pudieran provocar mediante diferentes ensayos de laboratorio, invernadero y campo, en los enemigos naturales Orius laevigatus (Fieber) (Hemiptera: Anthocoridae) (depredador de trips), Nesidiocoris tenuis (Reuter) (Hemiptera: Miridae) (depredador de mosca blanca y Tuta absoluta (Meirick) (Lepidoptera: Gelechiidae)), y otros agentes de biocontrol comúnmente usados en cultivos hortícolas protegidos. Este tipo de mallas se han empleado con éxito en entomología médica para controlar mosquitos vectores de la malaria, y actualmente se está trabajando en su desarrollo para uso agrícola como método de exclusión, y método directo de control de plagas. En los ensayos realizados en laboratorio, O. laevigatus y N. tenuis no fueron capaces de detectar la presencia de bifentrin en el ensayo de preferencia. Además, no se produjo mortalidad a corto plazo (72 horas) en ambos chinches depredadores. Por el contrario, se registró una elevada mortalidad cuando se expusieron por contacto a la malla tratada durante 72 horas en cajas de dimensiones reducidas (10 cm de diámetro X 3 cm de altura). En ensayos llevados a cabo bajo condiciones más reales de exposición, en un invernadero experimental con jaulas de 25 X 25 X 60 cm de altura, no se produjo ningún efecto en la mortalidad a corto plazo (72 horas) o en los parámetros reproductivos de O. laevigatus y N. tenuis. Finalmente, en ensayos de campo realizados en túneles semi-comerciales (8 m de largo X 6,5 m de ancho X 2,6 m de altura), ni las condiciones ambientales [temperatura, humedad relativa, radiación ultravioleta (UV) y fotosintéticamente activa (PAR)], ni los enemigos naturales, se vieron afectados por la presencia de la malla tratada con bifentrin en el cultivo. Sin embargo, los resultados no fueron concluyentes, debido al bajo establecimiento de los agentes de biocontrol liberados. Por lo tanto, más estudios son necesarios en invernaderos comerciales para confirmar los resultados preliminares de compatibilidad. Además, en este trabajo se han evaluado los efectos letales (mortalidad) y subletales (parámetros reproductivos) de seis modernos insecticidas sobre los chinches depredadores O. laevigatus y N. tenuis, mediante ensayos de laboratorio y persistencia. Los ensayos se realizaron por contacto residual, aplicando los insecticidas a la dosis máxima de campo sobre placas de cristal (laboratorio) o plantas (persistencia). Los productos fitosanitarios se seleccionaron por representar a un grupo de modernos plaguicidas con modos de acción en principio más selectivos para los enemigos naturales que antiguos plaguicidas como organoclorados, oroganofosforados o carbamatos, y por su uso frecuente en cultivos hortícolas donde O. laevigatus y N. tenuis están presentes. Todos ellos están incluidos o en proceso de inclusión en la lista comunitaria de sustancias activas para uso agrícola, Anexo I de la Directiva 91/414/CEE: abamectina y emamectina (avermectinas neurotóxicas, activadoras del canal del cloro), deltametrina (piretroide neurotóxico, modulador del canal del sodio, control positivo), flubendiamida (neurotóxico, modulador del receptor de rianodina), spinosad (naturalito neurotóxico, agonistas/antagonistas del receptor de nicotínico acetilcolina) y spiromesifen (inhibidor de la acetil CoA carboxilasa). El estudio mostró que O. laevigatus fue más susceptible a los insecticidas que N. tenuis. Además, los resultados revelaron que flubendiamida y spiromesifen fueron compatibles con los dos enemigos naturales estudiados, y por tanto se podrían usar en programas de GIP. Por el contrario, los insecticidas abamectina, deltametrina, emamectina y spinosad no fueron selectivos para ninguno de los chinches depredadores. Sin embargo, los estudios de persistencia demostraron que a pesar de que estos insecticidas no proporcionaron selectividad fisiológica, pueden proporcionar selectividad ecológica en algunos casos. Abamectina, deltametrina, emamectina y spinosad podrían ser compatibles con N. tenuis si el enemigo natural es introducido en el cultivo 4 días después de su aplicación. En el caso de O. laevigatus, abamectina, deltametrina y spinosad se clasificaron como persistentes, por lo tanto es necesario completar el estudio con experimentos de semi-campo y campo que determinen si es posible su uso conjunto en programas de GIP. Por otro lado, emamectina podría ser compatible con O. laevigatus si el enemigo natural es introducido en el cultivo 7 días después de su aplicación. Por último, se ha comprobado la selectividad de tres insecticidas aceleradores de la muda (MACs) (metoxifenocida, tebufenocida y RH-5849) sobre O. laevigatus y N. tenuis. Además de realizar estudios para evaluar la toxicidad en laboratorio de los insecticidas por contacto residual e ingestión (principal modo de acción de los MAC´s), se extrajo RNA de los insectos y con el cDNA obtenido se secuenció y clonó el dominio de unión al ligando (LBD) del receptor de ecdisona correspondiente a O. laevigatus (OlEcR-LBD) y N. tenuis (NtEcR-LBD). Posteriormente, se obtuvo la configuración en tres dimensiones del LBD y se estudió el acoplamiento de las moléculas de los tres insecticidas en la cavidad que forman las 12 α-hélices que constituyen el EcR-LBD. En el caso de N. tenuis se debe mencionar que no fue posible la obtención de la secuencia completa del LBD. Sin embargo, se obtuvo una secuencia parcial (hélice 6-hélice 11), que mostró una alta conservación de aminoácidos con respecto a la obtenida en O. laevigatus. Los ensayos de toxicidad mostraron que metoxifenocida, tebufenocida y RH-5849 no produjeron ningún efecto nocivo en ambos depredadores. Además, los estudios de modelado por homología y acoplamiento molecular llevados a cabo con O. laevigatus, también indicaron que los MACs no produjeron ningún efecto deletéreo en este enemigo natural. Por lo tanto, estos compuestos pueden ser aplicados de manera segura en programas de GIP en los cuales O. laevigatus y N. tenuis estén presentes. ABSTRACT The new pesticide legislation on pest control is aimed at integrated pest management (IPM). These programs are based on the most environmentally sustainable approaches, where biological, physical control and other non-chemical methods are the cornerstone. However, selective pesticides are often required for pest management on horticultural crops. Therefore, the main goal of this study is to provide knowledge to improve pest control on horticultural crops through the integration of three strategies: biological, physical and chemical. Firstly, the effects of insecticide treated nets (bifenthrin) were evaluated in different laboratory, greenhouse and field experiments on the natural enemies Orius laevigatus (Fieber) (Hemiptera: Anthocoridae) (predator of thrips), Nesidiocoris tenuis (Reuter) (Hemiptera: Miridae) (predator of whiteflies and Tuta absoluta (Meirick) (Lepidoptera: Gelechiidae)), and other biocontrol agents commonly used on protected horticultural crops. These types of nets have been successfully used in medical entomology to control mosquito malaria vectors, and work is currently being done on their use as exclusion barriers and as a direct method of pest control in agriculture. In experiments made under laboratory conditions, O. laevigatus and N. tenuis were not able to detect the presence of bifenthrin in a dual-choice test. Furthermore, no shortterm mortality (72 hours) was recorded on both predatory bugs. In contrast, a high mortality rate was found when they were exposed by contact to the bifenthrin-treated net for 72 hours in small cages (10 cm diameter X 3 cm high). In assays carried out under more realistic conditions of exposure, in an experimental greenhouse with cages of 25 X 25 X 60 cm high, short-term mortality (72 hours) and reproductive parameters were not affected. Lastly, in field experiments carried out in semi-commercial tunnels (8 m long X 6.5 m width X 2.6 m high), neither environmental conditions [temperature, relative humidity, ultraviolet (UV) and photosynthetically active radiation (PAR)] nor natural enemies were affected by the presence of the bifenthrin-treated net on the crop. However, results were not conclusive, mainly due to a low settlement of the released biocontrol agents, and further studies are needed in commercial greenhouses to confirm our preliminary results of compatibility. Secondly, the lethal (mortality) and sublethal effects (reproductive parameters) of six modern pesticides on the predatory bugs O. laevigatus and N. tenuis has been evaluated through laboratory and persistence experiments. Trials were carried out by residual contact, applying the insecticides to the maximum field recommended concentration on glass plates (laboratory) or plants (persistence). Insecticides were chosen as representatives of modern pesticides with a more selective mode of action on natural enemies than organochlorine, organophosphorus and carbamate insecticides. Moreover, they were also chosen because of their frequent use on horticultural crops where O. laevigatus and N. tenuis are present. All of them have been included or have been requested for inclusion in the community list of active substances on the agricultural market, Annex I of the European Directive 91/414/EEC: abamectin and emamectin (neurotoxic avermectins, chloride channel activators), deltamethrin (neutotoxic pyrethroid, sodium channel modulator, positive commercial standard), flubendiamide (neurotoxic, rianodine receptor modulator), spinosad (neurotoxic naturalyte, nicotinic acetylcholine receptor allosteric activator) and spiromesifen (inhibitors of acetyl CoA carboxylase). The study showed that O. laevigatus was more susceptible to all the studied pesticides than N. tenuis. In addition, the research results indicated no impact of flubendiamide and spiromesifen on the two natural enemies studied under laboratory conditions. Consequently, both pesticides are candidates to be included in IPM programmes where these biocontrol agents are present. On the other hand, abamectin, deltamethrin, emamectin and spinosad were not selective for both predatory bugs in laboratory experiments. However, persistence test demonstrated that in spite of the lack of physiological selectivity, these pesticides can provide ecological selectivity in some cases. Abamectin, deltamethrin, emamectin and spinosad could be compatible with N. tenuis if the mirid bug is released 4 days after the insecticide treatment on the crop. With regard to O. laevigatus, abamectin, deltamethrin and spinosad were classified as persistent in our assays, thus the study should be completed with semi-field and field experiments in order to ascertain their possible joint use in IPM programs. In contrast, emamectin could be compatible with O. laevigatus if the pirate bug is released 7 days after the insecticide treatment on the crop. Finally, the selectivity of three moulting accelerating compounds (MACs) (methoxyfenozide, tebufenozide and RH-5849) has also been evaluated on O. laevigatus and N. tenuis. In addition to laboratory experiments to evaluate the toxicity of the insecticides by residual contact and ingestion, molecular approaches were used as well. RNA of both insects was isolated, cDNA was subsequently synthesized and the complete sequence of the ligand binding domain (LBD) of the ecdysone receptor of O. laevigatus (OlEcR-LBD) and N. tenuis (NtEcR-LBD) were determined. Afterwards, the three dimensional structure of LBD was constructed. Finally, the docking of the insecticide molecules in the cavity delineated by the 12 α-helix that composed the EcRLBD was performed. In the case of N. tenuis, it should be noted that in spite of intensive efforts, we did not manage to complete the sequence for the LBD.However, a partial sequence of the LBD was obtained (helix 6-helix 11), and a strong conservation between the amino acids of N. tenuis and O. laevigatus was observed. Results showed no biological activity of methoxyfenozide, tebufenozide and RH-5849, on both predatory bugs. Moreover, modeling of the OlEcR-LBD and docking experiments also suggested that MACs were devoid of any deleterious effect on O. laevigatus. Therefore, our results indicate that these compounds could be safely applied in IPM programs in which O. laevigatus and N. tenuis are present.

Origen y distribución de los pesticidas organoclorados (OCPs) en sedimentos actuales de la Laguna de El Hito (Cuenca, España Central)

Se llevó a cabo el estudio del estado ambiental actual de la Laguna de El Hito basado en el análisis y cuantificación de 24 pesticidas organoclorados (OCPs): hexaclorobenceno, hexaclorociclohexanos, diclorodifenil-tricloroetano sus homólogos y metabolitos (DDTs), y ciclodienos (aldrín, dieldrín, endrín, endrín aldehido, endrín cetona, ?-clordano, ?-clordano, endosulfán I, endosulfán II, endosulfán sulfato, heptacloro, heptacloro epóxido B y metoxicloro). Algunos compuestos superaron los Niveles Genéricos de Referencia (NGR) para la salud humana y los ecosistemas del R.D.09/2005. Se determinó su origen a partir de diversos índices interpretándose tanto aplicaciones históricas como más recientes. Se obtuvieron los mapas de distribución de los índices y de las concentraciones de OCPs.Environmental evaluation of the current state of El Hito Lake referred to 24 organochlorine pesticides (OCPs) was carried out: hexachlorobenzene, hexachlorocyclohexanes, dichlorodiphenyltrichloroethane their homologs and metabolites (DDTs), and cyclodienes (aldrin, dieldrin, endrin, endrin aldehyde, endrin ketone, α- chlordane, γ- chlordane, endosulfan I, endosulfan II, endosulfan sulphate, heptachlor, heptachlor epóxide B and metoxichlor). Some of these compounds showed concentrations above the Soil Screening Levels (SSLs) for human health and ecosystems as is established in R.D.09/2005. Different indexes were used to determine their origin. Both historical and recent applications sources were interpreted. Distribution maps for concentrations and indexes were plotted

Avaliação probabilística de riscos à saúde humana em área contaminada por compostos organoclorados

Introdução: Áreas contaminadas por agentes químicos perigosos em regiões urbanas representam riscos importantes à saúde humana e ao ambiente. Vila Carioca, localizada na cidade de São Paulo, é uma área contaminada por pesticidas organoclorados considerada crítica, pela magnitude da contaminação, pela presença de pessoas residentes e pela complexidade de fontes da contaminação. Vários estudos de riscos já foram realizados por uma das empresas contaminadoras, no entanto, ainda há muita incerteza e controvérsias sobre os riscos à saúde da população. Objetivo: Avaliar o incremento de risco de câncer no tempo de vida para população exposta por meio de uma avaliação probabilística. Método: Foram utilizados dados secundários das contaminações obtidos nos estudos de riscos efetuados pela empresa produtora de pesticidas organoclorados e também em documentos oficiais dos órgãos de saúde e meio ambiente do Estado de São Paulo, resultantes do monitoramento da água e do solo na área residencial no período de 1997 a 2012, para 335 substâncias. Foram selecionadas substâncias carcinogênicas presentes na água subterrânea e solo com melhor conjunto de dados. Para a avaliação probabilística foi empregado o método de simulação de Monte Carlo, por meio do software comercial ModelRisk. Foram utilizados os métodos recomendados pela United States Environmental Protection Agency para a avaliação de risco de exposição dérmica e de incremento de riscos de câncer para substâncias mutagênicas. Foram consideradas a ingestão de água e solo, e contato dérmico com água. Resultados: O incremento de risco de câncer no tempo de vida (IRLT) foi de 4,7x10-3 e 4,1x10-2 para o percentil 50% e 95%, respectivamente. As rotas de exposição mais importantes foram ingestão e contato dérmico com a água subterrânea, seguido da ingestão de solo. O grupo etário que apresentou maior risco foi o das crianças de 0 a 2 anos de idade. Conclusão: Os riscos estimados são superiores aos valores considerados toleráveis. A avaliação realizada foi conservativa, mas ressalta-se que a restrição do uso da água subterrânea deve ser mantida e que a população deve ser devidamente informada dos riscos envolvidos na área, em especial, relacionados ao solo contaminado

Caracterização de valores de referência de qualidade de sedimentos para compostos orgânicos no sistema estuarino da baixada santista, São Paulo

Em regiões altamente contaminadas como a região da Baixada Santista, é importante estabelecer metas para a recuperação do ambiente. Apesar da ausência da contaminação ser a meta ideal, as implicações e os custos associados a esse objetivo, demanda o estabelecimento de metas de recuperação realistas em relação aos contaminantes presentes na região. Com o objetivo de caracterizar valores de referência de qualidade de sedimentos para compostos orgânicos na região da Baixada Santista, o Canal de Bertioga foi escolhido como local de referência por ser uma região sem fontes industrais ou outras fontes pontuais relativas aos compostos analisados. Amostras de água, sedimento e ostras foram coletadas e os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs), bifenilos policlorados (PCBs) e pesticidas organoclorados (OCPs) foram determinados por técnicas cromatográficas. A avaliação dos resultados de análises de PAHs, permite afirmar com alguma segurança, que os valores da somatória de PAHs das amostras sedimentos são, na sua grande maioria, inferiores a 1.000 µg/kg, não superando 1.600 µg/kg, concentrações abaixo dos limites estabelecidos na Resolução CONAMA 344/04 e abaixo dos valores que possam causar algum efeito adverso à biota, conforme valores descritos na literatura. Resultados de análise de PCBs, OCPs, compostos fenólicos e compostos orgânicos voláteis (VOCs) em amostras de sedimento, indicaram concentrações destes compostos abaixo dos limites de quantificação, exceto DDE (5,30 g/kg) e HCB (2,34 g/kg), que foram detectados em apenas um ii sítio de amostragem. Não houve evidências de possíveis fontes de emissão próximas à região de referência para PCBs, OCPs, compostos fenólicos e VOCs. Finalizando, espera-se que os resultados obtidos neste estudo possam fornecer subsídios para futuramente estabelecer uma área de referência para qualidade de sedimento na região da Baixada Santista, ou ainda serem utilizados em conjunto com as avaliações de contaminantes inorgânicos, testes ecotoxicológicos e indicadores biológicos, como ferramenta para avaliação da qualidade de sedimento e/ou para a classificação de material a ser dragado na região da Baixada Santista.

Investigação de aquífero fraturado para entendimento de fluxo e transporte de contaminantes clorados: estudo de caso em Valinhos, SP

Casos de contaminação de aquíferos fraturados são bastante complexos, tendo em vista a heterogeneidade das redes de fraturas, e no geral, sua investigação demanda a utilização de técnicas pouco usuais, como por exemplo o imageamento acústico e a perfilagem de velocidade de fluxo de água. Na área de estudo, localizada em Valinhos/SP, o uso inadequado de solventes organoclorados no passado ocasionou a contaminação do aquífero raso em duas áreas, e o aparecimento de concentrações no aquifero profundo levaram a condução do atual trabalho, que teve como principal objetivo a elaboração de um modelo conceitual de fluxo de água e transporte de contaminantes no aquífero cristalino. Previamente à investigação do aquífero fraturado, foi realizada uma análise de trabalhos existentes, incluindo a interpretação de lineamentos, levantamentos geológicos além de perfilagens geofísicas de superfície. Em cada área investigada, foi realizada a perfuração de um poço profundo e aplicadas as técnicas de perfilagens de raios gama, cáliper, flowmeter, imageamento acústico, além da filmagem do poço e realização de ensaios hidráulicos nos dois pontos perfurados. Para caracterização química do aquífero fraturado, foram realizadas coletas de água subterrânea em intervalos selecionados com a utilização de obturadores pneumáticos. As cargas hidráulicas medidas durante a amostragem também auxiliaram no entendimento da direção do fluxo de água. O aquífero cristalino é formado por rochas gnáissicas e se encontra bastante fraturado e intemperizado, principalmente na porção superficial da rocha (até aproximadamente 65,0 m) onde as maiores velocidades de fluxo de água também foram observadas. A rocha sã possui uma menor densidade de fraturas e predominância de minerais mais claros. As fraturas de baixo a médio angulo de mergulho (Grupo 1) são as mais frequentes em ambas as perfurações e possuem direção principal N-S a NE-SW. São observadas, no geral, exercendo grande influência sobre o fluxo de água, principalmente na porção alterada do gnaisse. Fraturas com ângulo elevado de mergulho, classificadas como Grupo 2 (paralelas à foliação) e Grupo 3 (direção NW à W), são também observadas ao longo de toda a perfuração estabelecendo a conexão hidráulica entre as fraturas do Grupo 1. Em menor proporção, são ainda verificadas fraturas com ângulos de mergulho >40 ° pertencente aos Grupos 4 (NE-SW), 5 (E-W), 6 (NW-SE) e 7 (E-W). O fluxo de água subterrânea se mostrou descendente na porção superior da rocha alterada e ascendente na porção mais profunda, possivelmente direcionando a água subterrânea para a região de transição da rocha mais alterada para a rocha sã (entre 61 a 65 m de profundidade). Apesar do fluxo ascendente em profundidade, o bombeamento de poços tubulares existentes no entorno ao longo dos anos, favoreceu a migração dos contaminantes para porções mais profundas. Os contaminantes observados no poço tubular P6 possuem maior semelhança com os contaminantes observados na Área 2, e ambos estão localizados entre lineamentos NW-SE, indicando uma possível influência dos lineamentos no controle sobre o fluxo de água. No entanto, para entendimento do transporte dos contaminantes em área, é necessário um adensamento da rede de monitoramento, levando em consideração a heterogeneidade do meio e as incertezas relacionadas à extrapolação dos dados para áreas não investigadas.

Exposição a substâncias organocloradas em São Paulo: níveis séricos em doadores de sangue e fatores associados

A utilização de pesticidas organoclorados é motivo de preocupação das entidades ligadas à área de saúde em todo o mundo. Apesar de as formas de contaminação serem bem conhecidas, não há um controle eficaz na fiscalização do seu uso no Brasil. Sabe-se que altos níveis séricos destes compostos nos organismos de seres humanos e animais acarretam sérios problemas de saúde. Tendo em vista essa realidade, foi realizado, em 2009, o Projeto Piloto do I Inquérito Nacional de Populações Expostas a Substâncias Químicas, cujo subprojeto \"doadores de sangue\" teve como objetivo mensurar as concentrações de substâncias químicas no sangue de 547 residentes da região metropolitana de São Paulo, dentre elas os pesticidas organoclorados. Este trabalho teve como objetivos avaliar as concentrações dos pesticidas hexaclorobenzeno (HCB), alfa-HCH, ?-HCH, beta-HCH, beta-HCH, heptacloro, heptacloro epóxido, dieldrin, mirex, o,p\'-DDT, p,p\'-DDT, o,p\'-DDE, p,p\'-DDE, o,p\'-DDD e p,p\'-DDD nesta população e compará-las com as encontradas em outros países e determinar fatores associados aos níveis mais elevados destas substâncias. O método analítico utilizado foi de cromatografia a gás. Os resultados deste estudo indicam que a população adulta de São Paulo não está exposta a níveis preocupantes de pesticidas organoclorados, pois dentre os compostos analisados, apenas o beta-HCH e o p,p\'-DDE tiveram um número significante de amostras acima do limite de quantificação, 10,7% e 31,2% das amostras respectivamente. Quando utilizada a metade do limite de quantificação para substituir os valores abaixo do limite de quantificação do método, o valor médio encontrado para o beta-HCH foi de 0,028 ug/dL e para o p,p\'-DDE foi de 0,045 ug/dL. Este estudo propôs dois modelos multivariados para explicar os fatores associados aos compostos beta-HCH e p,p\'-DDE no sangue dos doadores. Segundo o modelo de Regressão Logística Ordinal Multivariado, os fatores associados a níveis mais altos de beta-HCH foram ter idade entre 26 e 45 anos e ser do sexo feminino. Para o p,p\'-DDE os fatores associados a níveis mais altos foram ter idade entre 26 e 45 anos, ser do sexo feminino e ter trabalhado com pesticidas, enquanto receber renda mensal de 3 a 5 salários mínimos e consumir derivados de origem animal uma ou mais vezes por semana foram associados a níveis mais baixos de p,p\'-DDE. Segundo o modelo de Regressão Linear Múltipla, os fatores associados a níveis mais altos de beta-HCH foram o sexo feminino, ter contato prévio com pesticidas na região agrícola, ter trabalhado com pesticidas em campanhas de saúde pública, ter trabalhado em empresas de capacitores ou transformadores, ter trabalhado em indústrias de solventes clorados, ter renda mensal de 3 a 5 salários mínimos, consumo de carnes uma ou duas vezes por semana e consumo de frutos do mar uma ou duas vezes por semana, enquanto consumo frequente de cerveja e ter renda mensal de 1 a 3 salários mínimos foram associado a níveis menores de beta-HCH. Já para o p,p\'-DDE, os fatores associados a níveis mais elevados foram ser do sexo feminino, ser não branco, ter trabalhado com pesticidas e consumir água de fontes que não sejam minerais ou de rede, enquanto o consumo frequente de bebidas alcoólicas foi associado a níveis mais baixos de p,p\'-DDE

Impacto da diversidade bacteriana sob a degradação clorotalonil no solo manejado com biochar

A diversidade microbiana é geralmente considerada por seu papel nos principais processos do ecossistema, tais como a decomposição da matéria orgânica e ciclos biogeoquímicos. No entanto, informações sobre o impacto da diversidade em funções menores, como degradação de xenobióticos são escassas. Nós estudamos a partir da abordagem da \'diluição para extinção\', o papel da diversidade sobre a capacidade da comunidade microbiana em degradar o fungicida clorotalonil (organoclorado). Também estudamos o comportamento da comunidade bacteriana após aplicação do pesticida no solo com e sem biochar. A diversidade microbiana do solo natural foi alterada artificialmente por diluição, constituindo um gradiente de diversidade (SN > 10-1 > 10-3 > 10-6), seguido pela inoculação em amostras de solo estéril e posterior reestruturação (15 dias). Após a reestruturação da comunidade, as amostras foram manejadas com biochar (1% m/m) e tratadas com a dose de campo do CHT. O comportamento da comunidade bacteriana foi estudo por PCR-DGGE e qPCR do gene 16S rDNA através de um experimento com molécula fria (não radiomarcada). Enquanto a capacidade de degradação do CHT foi estudada por radiorespirometria (14C-CHT). Inicialmente, a comunidade de bactérias foi influenciada pelo gradiente de diversidade obtido por diluição. A separação dos grupos bacterianos se mostrou bastante similar nos três primeiros períodos pré-aplicação do CHT (SN > 10-1 - 10-3 > 10-6), enquanto que no período de 15 dias, a dinâmica de grupos foi alterada (SN > 10-1 > 10-3 - 10-6). O fungicida e o biochar não exerceram efeitos na comunidade bacteriana no tempo zero (imediatamente após a aplicação), a modificação no perfil da comunidade foi atribuído à diluição. Nos períodos de 21 e 42 dias, o perfil comunidade bacteriana apresentou forte modificação. Os grupos bacterianos se mostraram mais dispersos quando considerado somente o CHT. Embora, a análise de ANOSIM indicou não haver diferença nas amostras com e sem biochar, sugerindo que o clorotalonil foi quem mais contribuiu na dispersão dos grupos bacterianos. No período de 42 d, a comunidade apresentou resposta positiva, sendo observado aumentos no número de bandas e no índice de Shannon em todos tratamentos. Isto possivelmente, devido a menor concentração do fungicida disponível na solução do solo, diminuindo assim, os efeitos deletérios sobre a comunidade. Os dados de qPCR não apresentaram alteração no número de copias do gene 16S rDNA em todos os tratamentos. A remoção da diversidade impactou fortemente a capacidade da comunidade bacteriana de degradar o clorotalonil. Apesar da capacidade de degradar não ter sido perdida, a mínima alteração na diversidade promoveu elevada redução na taxa de mineralização do CHT. A dissipação do CHT se mostrou rápida (D50 < 1 dia) em todos os tratamentos, além disso, a formação de 14C-resíduos não extraíveis foi constituiu um dos principais mecanismos de dissipação do CHT. A partir da degradação do fungicida, foram detectados três metabólitos. Conclui-se que a modificação por diluição da diversidade bacteriana promoveu impacto negativo na mineralização do clorotalonil. E que a formação de resíduos não extraíveis consistiu no principal mecanismo de dissipação do CHT em ambos solos.

Reduction of haloacetonitriles and haloacetones in natural waters using ceramic nanofiltration membranes

Póster presentado en 19th International Congress of Chemical and Process Engineering, Prague, Czech Republic August 28th-September 1st, 2010.