The development of automated methods for the determination of trace concentrations of carbomate pesticides in water using solid sorbent pre-concentration methods and high performance liquid chromatography /

Several automated reversed-phase HPLC methods have been developed to determine trace concentrations of carbamate pesticides (which are of concern in Ontario environmental samples) in water by utilizing two solid sorbent extraction techniques. One of the methods is known as on-line pre-concentration'. This technique involves passing 100 milliliters of sample water through a 3 cm pre-column, packed with 5 micron ODS sorbent, at flow rates varying from 5-10 mUmin. By the use of a valve apparatus, the HPLC system is then switched to a gradient mobile phase program consisting of acetonitrile and water. The analytes, Propoxur, Carbofuran, Carbaryl, Propham, Captan, Chloropropham, Barban, and Butylate, which are pre-concentrated on the pre-column, are eluted and separated on a 25 cm C-8 analytical column and determined by UV absorption at 220 nm. The total analytical time is 60 minutes, and the pre-column can be used repeatedly for the analysis of as many as thirty samples. The method is highly sensitive as 100 percent of the analytes present in the sample can be injected into the HPLC. No breakthrough of any of the analytes was observed and the minimum detectable concentrations range from 10 to 480 ng/L. The developed method is totally automated for the analysis of one sample. When the above mobile phase is modified with a buffer solution, Aminocarb, Benomyl, and its degradation product, MBC, can also be detected along with the above pesticides with baseline resolution for all of the analytes. The method can also be easily modified to determine Benomyl and MBC both as solute and as particulate matter. By using a commercially available solid phase extraction cartridge, in lieu of a pre-column, for the extraction and concentration of analytes, a completely automated method has been developed with the aid of the Waters Millilab Workstation. Sample water is loaded at 10 mL/min through a cartridge and the concentrated analytes are eluted from the sorbent with acetonitrile. The resulting eluate is blown-down under nitrogen, made up to volume with water, and injected into the HPLC. The total analytical time is 90 minutes. Fifty percent of the analytes present in the sample can be injected into the HPLC, and recoveries for the above eight pesticides ranged from 84 to 93 percent. The minimum detectable concentrations range from 20 to 960 ng/L. The developed method is totally automated for the analysis of up to thirty consecutive samples. The method has proven to be applicable to both purer water samples as well as untreated lake water samples.

Développement d’une nouvelle méthode d’analyse multi-résidus par LDTD/APCI-MS/MS pour la quantification de pesticides et de produits pharmaceutiques dans les eaux usées

Une nouvelle méthode d'extraction en phase solide (SPE) couplée à une technique d'analyse ultrarapide a été développée pour la détermination simultanée de neuf contaminants émergents (l'atrazine, le déséthylatrazine, le 17(béta)-estradiol, l'éthynylestradiol, la noréthindrone, la caféine, la carbamazépine, le diclofénac et le sulfaméthoxazole) provenant de différentes classes thérapeutiques et présents dans les eaux usées. La pré-concentration et la purification des échantillons a été réalisée avec une cartouche SPE en mode mixte (Strata ABW) ayant à la fois des propriétés échangeuses de cations et d'anions suivie d'une analyse par une désorption thermique par diode laser/ionisation chimique à pression atmosphérique couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LDTD-APCI-MS/MS). La LDTD est une nouvelle méthode d'introduction d'échantillon qui réduit le temps total d'analyse à moins de 15 secondes par rapport à plusieurs minutes avec la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem traditionnelle (LC-MS/MS). Plusieurs paramètres SPE ont été évalués dans le but d'optimiser l'efficacité de récupération lors de l'extraction des analytes provenant des eaux usées, tels que la nature de la phase stationnaire, le débit de chargement, le pH d'extraction, le volume et la composition de la solution de lavage et le volume de l'échantillon initial. Cette nouvelle méthode a été appliquée avec succès à de vrais échantillons d'eaux usées provenant d'un réservoir de décantation primaire. Le recouvrement des composés ciblés provenant des eaux usées a été de 78 à 106%, la limite de détection a été de 30 à 122 ng L-1, alors que la limite de quantification a été de 88 à 370 ng L-1. Les courbes d'étalonnage dans les matrices d'eaux usées ont montré une bonne linéarité (R2 > 0,991) pour les analytes cibles ainsi qu’une précision avec un coefficient de variance inférieure à 15%.

Impact of pesticides on indicator and pathogenic microorganism persistence under laboratory and field conditions

On s’intéresse aux impacts des pesticides sur la microflore des plantes surtout dans le contexte des légumes contaminés par des agents pathogènes. Le but de cette étude est d'évaluer l'impact de certains pesticides sur la persistance de micro-organismes indicateurs et pathogènes. En laboratoire, la persistance d’E. coli et de Salmonella en présence de quatre pesticides (Ripcord 400EC, Copper 53W, Bioprotec CAF, Serenade MAX) a été étudiée. Les plaques de Pétrifilm et le milieu sélectif XLD sont utilisés pour énumérer les populations d’E. coli et de Salmonella. Il a été démontré que le Serenade MAX favorisait la croissance microbienne, le Bioprotec CAF et le Ripcord 400EC soutenaient la survie microbienne et le Copper 53W inhibait la croissance, à la fois d’E. coli et de Salmonella. En conditions terrain, Ripcord 400EC, Copper 53W, Bioprotec CAF ont été étudiés sur une culture de brocoli irriguée avec de l'eau expérimentalement contaminée par E. coli. Dans tous les traitements, un impact de l’irrigation a été observé sur les populations de levures et de moisissures (diminution) et les bactéries aérobies totales (augmentation). Une prévalence supérieure d’E. coli a été observée dans les parcelles traitées avec le Bioprotec CAF comparativement aux traitements au Copper 53W, ce qui est en accord avec les résultats observés lors de l'essai en laboratoire. Cependant, l'analyse statistique n'a montré aucune différence significative entre les traitements appliqués. Les effets directs des pesticides sur les micro-organismes sont confirmés dans des conditions de laboratoire mais demeurent méconnus dans les conditions expérimentales au champ.

Étude de la cinétique des pesticides pyréthrinoïdes en conditions contrôlées et en milieu de travail dans un objectif de biosurveillance

Les pyréthrinoïdes sont des insecticides largement utilisés. La population générale y est exposée par l’alimentation tandis que les travailleurs agricoles y sont exposés lors de tâches diverses en champs. Leurs effets neurotoxiques, immunitaires et endocriniens potentiels en font des composés à surveiller pour assurer la santé de la population. La mesure de biomarqueurs d’exposition, qui consiste à quantifier la concentration dans l’organisme d’une substance ou de ses métabolites, permet d’estimer les doses absorbées. Les biomarqueurs peuvent également être des molécules répondant à un stress physiologique, identifiées comme des biomarqueurs d’effets. Pour raffiner les stratégies de biosurveillance de l’exposition, on se doit de bien connaître la toxicocinétique d’un xénobiotique; actuellement, les études de biosurveillance considèrent rarement la variabilité temporelle, intra-invidivuelle et inter-individuelle, qui pourrait influencer l’estimation de l’exposition. L’objectif de la thèse est donc d’appliquer une approche cinétique pour l’évaluation de l’exposition aux pyréthrinoïdes en conditions contrôlées et en milieu de travail. Dans un volet exploratoire, l’effet de cette exposition sur des changements métaboliques précoces a également évalué. Trois métabolites finaux (cis-DCCA, trans-DCCA et 3-PBA) de deux pyréthrinoïdes les plus utilisés, soient la perméthrine et la cyperméthrine, ont été mesurés dans le plasma et l’urine de six volontaires oralement exposés à une dose équivalente à la dose de référence. Une demi-vie moyenne (t½) d’élimination apparente du trans-DCCA, cis-DCCA et 3-PBA dans le plasma de 5,1, 6,9 et 9,2 h, respectivement, a été obtenue après exposition orale à la cyperméthrine, comparativement à 7,1, 6,2 et 6,5 h après exposition à la perméthrine. Dans l’urine, la demi-vie d'élimination apparente (t½) était de 6,3, 6,4 et 6,4 h pour le trans-DCCA, cis-DCCA et 3-PBA, respectivement, après administration de la cyperméthrine comparé à 5,4, 4,5 et 5,7 h après administration de la perméthrine. Les profils temporels étaient semblables suite à l’exposition à la cyperméthrine et perméthrine. Ensuite, une étude en milieu agricole a été réalisée avec la participation de travailleurs pour évaluer leur exposition et raffiner les stratégies de biosurveillance. La variabilité intra-individuelle dans les niveaux de biomarqueurs d’exposition chez plusieurs travailleurs était plus importante que la variabilité inter-individuelle. Les échantillons urinaires ont également été utilisés pour identifier des modifications du métabolome pouvant fournir de nouveaux biomarqueurs d’effets précoces. Chez les travailleurs, une augmentation de l'hippurate urinaire (p <0,0001) a été observée après exposition aux pyréthrinoïdes, un biomarqueur de la conjugaison de l’acide benzoïque. En conclusion, cette étude a permis de mieux documenter la cinétique de biomarqueurs d’exposition aux pyréthrinoïdes dans des conditions contrôlées et réelles afin de raffiner les stratégies de biosurveillance. Elle a aussi contribué à renseigner sur les niveaux d’exposition agricole québécois et sur les paramètres professionnels associés à une plus forte exposition. Ce projet s’insère dans une démarche d’analyse de risque en santé au travail.

STUDIES ON HAEMOLYMPH CONSTITUENTS OF PILA VIRENS (LAMARCK) AND THE EFFECTS OF PESTICIDES ON THE ACTIVITY PATTERN OF SELECTED ENZYMES

The present study is an attempt to understand the physiological responses of a freshwater gastropod, in terms of haematological parameters, in normal conditions as well as in various natural and man made altered conditions of the environment.Pila virens, a freshwater prosobranch,commonly found in paddy fields, ponds, and streams of Kerala is selected as the test animal for the present investigation. Various haemolymph constituents such as total carbohydrate, glycogen, total protein, total lipid, urea,ammonia,sodium,potasium, calcium, and chloride which are directly involved in the control and maintenance of different physiological systems, were analysed in the present study. Selected haematological parameters like total haemocyte number, and packed cell volume were also determined. Besides , the activity pattern of selected haemolymph enzymes such as acid phosphatase (ACP), alkaline phosphatase (ALP),Glutamate-oxaloacetate transaminase (GOT), and glutamate-pyruvate transaminase (GPT), all having diagnostic value in terms of internal defence system and metabolism of the organism, were also studied.

Studies on the toxic effects of somepesticides on the fish etroplus maculatus

The present study involved investigation of the lethal and sublethal effects of three pesticides individually. The pesticides are the commercial formulations of DDT (organochlorine).Dime— cron (organophosphate) and Gramoxone (paraquat dichloride).Aspects like individual toxicity, modulations in the activities of some selected enzymes, consequent to exposure to sub lethal levels of pesticides, sub lethal effects onperipheral haematology and alterations caused on the tissue architecture of brain, gills and liver, have been documented. Attempts have been made to analyse the impact of pesticides, added at realistic Levels to the experimental media, on the life and activity of Etroplus maculatus

Combined toxic effects of oil and pesticides on selected marine invertebrates

In recent years, pollution in general and sea water pollution in particular, has become an important topic for national and international considerations. Because of its impact on society, marine pollution has attracted great attention from politicians, administrators, natural scientists and technologists all over the world. To save our environment from further deterioration, it is essential to have an assessment of this problem This thesis involves investigation of the lethal and sub lethal effects of four pesticides and two petroleum oil, individually and in combinations on two commercially important bivalves. Among the four pesticides used two are organophosphates and the other two are organochlorines. Synthetic Pesticides, especially organophosphates and organochlorines have become increasingly important additions to chemical wastes polluting natural aquatic Communities special attention is given in the present investigation to delineate the combined toxic effect of oil and pesticides. The results are presented under different sections to make the presentation meaningful.

Dynamics of some Environmentally Significant Pesticides in a Tropical Waterway - A Toxicological Approach

Industrial pollutants, consisting of heavy metals, petroleum residues, petrochemicals, and a wide spectrum of pesticides, enter the marine environment on a massive scale and pose a very serious threat to all forms of aquatic life. Although, earlier, efforts were directed towards the identification of pollutants and their major sources, because of a growing apprehension about the potential harm that pesticides can inflict upon various aquatic fauna and flora, research on fundamental and applied aspects of pesticides in the aquatic environment has mushroomed to a point where it has become difficult to even keep track of the current advances and developments. The Cochin Estuarine System (CES), adjoining the Greater Cochin area, receives considerable amounts of domestic sewage, urban wastes, agricultural runoff as well as effluent from the industrial units spread all along its shores. Since preliminary investigations revealed that the most prominent of organic pollutants discharged to these estuarine waters were the pesticides, the present study was designed to analyse the temporal and spatial distribution profile of some of the more toxic, persistent pesticides ——— organochlorines such as DDT and their metabolites; HCH-isomers; a cyclodiene compound," Endosulfan and a widely distributed, easily degradable, organophosphorus compound, Malathion, besides investigating their sorptional and toxicological characteristics. Although, there were indications of widespread contamination of various regions of the CBS with DDT, HCH-isomers etc., due to inadequacies of the monitoring programmes and due to a glaring void of baseline data the causative factors could not identified authentically. Therefore, seasonal and spatial distributions of some of the more commonly used pesticides in the CES were monitored systematically, (employing Gas Chromatographic techniques) and the results are analysed.

Application of primary haemocyte culture of Penaeus monodon in the assessment of cytotoxicity and genotoxicity of heavy metals and pesticides

Lack of shrimp cell lines has hindered the study of pollutants which adversely affects shrimp health and its export value. In this context a primary haemocyte culture developed from Penaeus monodon was employed for assessing the cytotoxicity and genotoxicity of two heavy metal compounds, cadmium chloride and mercuric chloride and two organophosphate insecticides, malathion and monocrotophos. Using MTT assay 12 h IC50 values calculated were 31.09 16.27 mM and 5.52 1.16 mM for cadmium chloride and mercuric chloride and 59.94 52.30 mg l 1 and 186.76 77.00 mg l 1 for malathion and monocrotophos respectively. Employing Comet assay, DNA damage inflicted by these pollutants on haemocytes were evaluated and the pollutants induced DNA damage in >60% of the cells. The study suggested that haemocyte culture could be used as a tool for quantifying cytotoxicity and genotoxicity of aquaculture drugs, management chemicals and pollutants

Spatial budgetary evaluation of organochlorine contaminants in the sediments of Cochin Estuary, India

This paper presents the first detailed investigation on the residual levels of organochlorine insecticide (OCI) concentrations in the Cochin estuarine sediment. It aims in elucidate their distribution and ecological impact on the aquatic system. Concentrations of persistent organochlorine compound (OC) were determined for 17 surface sediment samples which were collected from specific sites of Cochin Estuarine System (CES) over a period of November 2009 and November 2011. The contaminant levels in the CES were compared with other worldwide ecosystems. The sites bearing high concentration of organochlorine compounds are well associated with the complexities and low energy environment. Evaluation of ecotoxicological factors suggests that adverse biological effects are expected in certain areas of CES

AN APPRAISAL OF CORE SEDIMENT ARCHIVES ON ORGANOCHLORINE INSECTICIDES IN A TROPICAL ESTUARY, INDIA

Cochin University of Science And Technology

Compromiso neurológico periférico y exposición a plaguicidas en cultivadores de arroz en una zona rural, Colombia.

Objetivos Mediante un estudio descriptivo transversal, establecer la presencia de una relación entre los niveles de exposición a plaguicidas con la presencia de hallazgos clínicos neurológicos periféricos en personas expuestas ocupacionalmente a estos. Resultados La muestra poblacional fue de 59 trabajadores, en el área rural del municipio del Espinal, Tolima. El 52% de la población refirió usar organofosforados, 32 % carbamatos, 16% organoclorados, y 66% otros grupos de plaguicidas. Los niveles sanguíneos de carbamatos estuvieron presentes en el 7% de la población, organofosforados en el 66% y organoclorados en el 100%. En el 42% de la población se estableció sospecha de neuropatía a partir de los síntomas y en el 92% a partir de los signos. Se estableció asociación estadísticamente significativa entre los niveles sanguíneos de determinados organoclorados con la sospecha de neuropatía periférica a partir de síntomas; la presencia de sensación de pérdida de la fuerza en extremidades y la presencia de alteraciones en los reflejos osteotendinosos. Conclusiones El presente estudio permitió identificar los plaguicidas a los cuales está expuesta la población agrícola del municipio del Espinal así como corrobora el efecto de bioacumulación y biomagnificación de los organoclorados. Adicionalmente, se detectó la presencia de hallazgos sugestivos de compromiso neurológico periférico, con asociaciones significativas entre ciertas anormalidades y determinados organoclorados. Este estudio es una aproximación a la relación entre la exposición a plaguicidas de la población agrícola de la zona rural del municipio del Espinal con la secuelas neurológicos periféricas asociadas a esta.

Exposición a plaguicidas en los habitantes de la ribera del río Bogotá (Suesca) y en el pez Capitán

Objetivo: considerando el elevado uso de plaguicidas en Colombia y los efectos nocivos que produce la exposición a estas sustancias para la salud humana y el ambiente, se realizó un estudio para la determinación de biomarcadores de exposición y efecto de plaguicidas en la población de Suesca que habita en la ribera del río Bogotá, de los niveles de plaguicidas en muestras de agua del río tomadas en el mismo municipio y en muestras de pez “Capitán de la sabana” (Eremophylus mutisii) capturado en dicha zona. Materiales y métodos: se realizaron determinaciones para organofosforados, carbamatos, ditiocarbamatos y organoclorados También se exploró, mediante una encuesta, la exposición ocupacional a plaguicidas y el conocimiento y utilización de medidas de protección personal en su actividad laboral. Adicionalmente, se examinó el hábito de la pesca de pez Capitán y su consumo en la dieta de los habitantes de esta zona del río. Resultados: los resultados muestran la presencia de plaguicidas organoclorados y organofosforados en el río y en el tejido de los peces y organoclorados y etilentiourea en las muestras biológicas humanas. En el estudio participaron trabajadores directamente expuestos a plaguicidas, quienes manipulan productos de alta toxicidad; en su mayoría conocen y emplean las medidas de protección personal e higiene industrial. Conclusiones: existe contaminación por plaguicidas en la cuenca alta del río Bogotá que afecta a la fauna y a las poblaciones ribereñas. Es necesario promover mejores medidas para el cuidado del ambiente, para la protección y para el autocuidado de las personas que manipulan plaguicidas en la zona.

Neurobehavioral Development in Children With Potential Exposure to Pesticides

Children may be at higher risk than adults from pesticide exposure, due to their rapidly developing physiology, unique behavioral patterns, and interactions with the physical environment. This preliminary study conducted in Ecuador examines the association between household and environmental risk factors for pesticide exposure and neurobehavioral development. We collected data over 6 months in the rural highland region of Cayambe, Ecuador (2003–2004). Children age 24–61 months residing in 3 communities were assessed with the Ages and Stages Questionnaire and the Visual Motor Integration Test. We gathered information on maternal health and work characteristics, the home and community environment, and child characteristics. Growth measurements and a hemoglobin finger-prick blood test were obtained. Multiple linear regression analyses were conducted. Current maternal employment in the flower industry was associated with better developmental scores. Longer hours playing outdoors were associated with lower gross and fine motor and problem solving skills. Children who played with irrigation water scored lower on fine motor skills (8% decrease; 95% confidence interval 9.31 to 0.53), problem-solving skills (7% decrease; 8.40 to 0.39), and Visual Motor Integration test scores (3% decrease; 12.00 to 1.08). These results suggest that certain environmental risk factors for exposure to pesticides may affect child development, with contact with irrigation water of particular concern. However, the relationships between these risk factors and social characteristics are complex, as corporate agriculture may increase risk through pesticide exposure and environmental contamination, while indirectly promoting healthy development by providing health care, relatively higher salaries, and daycare options.