Climate change and crop yields in the Indian Cardamom Hills, 1978-2007 CE

In this study we analyzed climate and crop yields data from Indian cardamom hills for the period 1978-2007 to investigate whether there were significant changes in weather elements, and if such changes have had significant impact on the production of spices and plantation crops. Spatial and temporal variations in air temperatures (maximum and minimum), rainfall and relative humidity are evident across stations. The mean air temperature increased significantly during the last 30 years; the greatest increase and the largest significant upward trend was observed in the daily temperature. The highest increase in minimum temperature was registered for June (0.37A degrees C/18 years) at the Myladumpara station. December and January showed greater warming across the stations. Rainfall during the main monsoon months (June-September) showed a downward trend. Relative humidity showed increasing and decreasing trends, respectively, at the cardamom and tea growing tracts. The warming trend coupled with frequent wet and dry spells during the summer is likely to have a favorable effect on insect pests and disease causing organisms thereby pesticide consumption can go up both during excess rainfall and drought years. The incidence of many minor pest insects and disease pathogens has increased in the recent years of our study along with warming. Significant and slight increases in the yield of small cardamom (Elettaria cardamomum M.) and coffee (Coffea arabica), respectively, were noticed in the recent years.; however the improvement of yield in tea (Thea sinensis) and black pepper (Piper nigrum L.) has not been seen in our analysis.

Soil and Groundwater Pollution from Agricultural Activities

This book introduces the major agricultural activities in India and their impact on soil and groundwater. It lists the basic aspects of agricultural activities and introduces soil properties, classification and processes, and groundwater characteristics, movement, and recharge aspects. It further discusses soil and groundwater pollution from various sources, impacts of irrigation, drainage, fertilizer, and pesticide. Finally, the book dwells upon conservation and management of groundwater and soil.

Developing acetylcholinesterase-based inhibition assay by modulated synthesis of silver nanoparticles: applications for sensing of organophosphorus pesticides

A novel and highly sensitive sensing strategy for the detection of organophosphorus compounds (OPs) based on the catalytic reaction of acetylcholinesterase (AChE) and acetylcholine (ATCh) during the modulated synthesis of silver nanoparticles (AgNPs) has been developed. The enzymatic hydrolysis of ATCh by AChE yields thiocholine (TCh), which induces the aggregation of AgNPs during synthesis, and the absorption peak at 382 nm corresponding to AgNPs decreases. The enzymatic reaction can be regulated by OPs, which can covalently bind to the active site of AChE and decrease the TCh formation, thereby decreasing the aggregation and significantly enhancing the absorption peak at 382 nm. The proposed system achieved good linearity and limits of detection of 0.078 nM and 2.402 nM for trichlorfon and malathion, respectively, by UV-visible spectroscopy. Further, the sensitivity of the proposed system was demonstrated through the determination of OPs in different spiked real samples. The described work shows the potential application for further development of a colorimetric sensor for other OP pesticide detection during the synthesis of AgNPs using enzyme-based assays.

Magnitude and Extent of Contaminated Sediment and Toxicity in Chesapeake Bay

INTRODUCTION: This report summarizes the results of NOAA's sediment toxicity, chemistry, and benthic community studies in the Chesapeake Bay estuary. As part of the National Status and Trends (NS&T) Program, NOAA has conducted studies to determine the spatial extent and severity of chemical contamination and associated adverse biological effects in coastal bays and estuaries of the United States since 1991. Sediment contamination in U.S. coastal areas is a major environmental issue because of its potential toxic effects on biological resources and often, indirectly, on human health. Thus, characterizing and delineating areas of sediment contamination and toxicity and demonstrating their effect(s) on benthic living resources are viewed as important goals of coastal resource management. Benthic community studies have a history of use in regional estuarine monitoring programs and have been shown to be an effective indicator for describing the extent and magnitude of pollution impacts in estuarine ecosystems, as well as for assessing the effectiveness of management actions. Chesapeake Bay is the largest estuarine system in the United States. Including tidal tributaries, the Bay has approximately 18,694 km of shoreline (more than the entire US West Coast). The watershed is over 165,000 km2 (64,000 miles2), and includes portions of six states (Delaware, Maryland, New York, Pennsylvania, Virginia, and West Virginia) and the District of Columbia. The population of the watershed exceeds 15 million people. There are 150 rivers and streams in the Chesapeake drainage basin. Within the watershed, five major rivers - the Susquehanna, Potomac, Rappahannock, York and James - provide almost 90% of the freshwater to the Bay. The Bay receives an equal volume of water from the Atlantic Ocean. In the upper Bay and tributaries, sediments are fine-grained silts and clays. Sediments in the middle Bay are mostly made of silts and clays derived from shoreline erosion. In the lower Bay, by contrast, the sediments are sandy. These particles come from shore erosion and inputs from the Atlantic Ocean. The introduction of European-style agriculture and large scale clearing of the watershed produced massive shifts in sediment dynamics of the Bay watershed. As early as the mid 1700s, some navigable rivers were filled in by sediment and sedimentation caused several colonial seaports to become landlocked. Toxic contaminants enter the Bay via atmospheric deposition, dissolved and particulate runoff from the watershed or direct discharge. While contaminants enter the Bay from several sources, sediments accumulate many toxic contaminants and thus reveal the status of input for these constituents. In the watershed, loading estimates indicate that the major sources of contaminants are point sources, stormwater runoff, atmospheric deposition, and spills. Point sources and urban runoff in the Bay proper contribute large quantities of contaminants. Pesticide inputs to the Bay have not been quantified. Baltimore Harbor and the Elizabeth River remain among the most contaminated areas in the Unites States. In the mainstem, deep sediment core analyses indicate that sediment accumulation rates are 2-10 times higher in the northern Bay than in the middle and lower Bay, and that sedimentation rates are 2-10 times higher than before European settlement throughout the Bay (NOAA 1998). The core samples show a decline in selected PAH compounds over the past several decades, but absolute concentrations are still 1 to 2 orders of magnitude above 'pristine' conditions. Core data also indicate that concentrations of PAHs, PCBs and, organochlorine pesticides do not demonstrate consistent trends over 25 years, but remain 10 times lower than sediments in the tributaries. In contrast, tri-butyl-tin (TBT) concentrations in the deep cores have declined significantly since it=s use was severely restricted. (PDF contains 241 pages)

Magnitude and extent of sediment toxicity in selected estuaries of South Carolina and Georgia

Toxic chemicals can enter the marine environment through numerous routes: stormwater runoff, industrial point source discharges, municipal wastewater discharges, atmospheric deposition, accidental spills, illegal dumping, pesticide applications and agricultural practices. Once they enter a receiving system, toxicants often become bound to suspended particles and increase in density sufficiently to sink to the bottom. Sediments are one of the major repositories of contaminants in aquatic envronments. Furthermore, if they become sufficiently contaminated sediments can act as sources of toxicants to important biota. Sediment quality data are direct indicators of the health of coastal aquatic habitats. Sediment quality investigations conducted by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) and others have indicated that toxic chemicals are found in the sediments and biota of some estuaries in South Carolina and Georgia (NOAA, 1992). This report documents the toxicity of sediments collected within five selected estuaries: Savannah River, Winyah Bay, Charleston Harbor, St. Simons Sound, and Leadenwah Creek (Figure 1). (PDF contains 292 pages)

Impact of fertlizers and pesticides on soil and water quality

[ES]En la presente tesis se ha estudiado el impacto de diferentes fertilizantes y pesticidas utilizados en la Zona Vulnerable de Vitoria-Gasteiz en la calidad del suelo y las aguas de dicha zona. Se ha podido constatar que hoy en día siguen lixiviándose cantidades significativas de nitratos y pesticidas (e.g., etofumesato y difenoconazol) a las aguas de la Zona Vulnerable, durante el cultivo de remolacha azucarera (Beta vulgaris L.), muy característico de la zona de estudio. Se comprobó que el alto contenido en nitratos de las aguas subterráneas en la Zona Vulnerable es mitigado, al menos en parte, por la acción de la actividad microbiana desnitrificante que alberga la zona riparia del humedal de Salburua. Dicho proceso, sin embargo, supone la emisión a la atmósfera de importantes cantidades de gases de efecto invernadero (CO2 y N2O), y puede verse afectado negativamente por la presencia de pesticidas (e.g., deltametrina) en el medio.Por otra parte, hemos observado que diversos pesticidas (deltametrina, etofumesato, difenoconazol) aplicados en concentraciones similares a las dosis de aplicación en campo inducen cambios, de carácter limitado y transitorio, en las comunidades microbianas edáficas, siendo más significativos en el caso del fungicida difenoconazol. El efecto de los pesticidas fue más acusado a medida que aumentaba su concentración en el medio. Finalmente, encontramos que la aplicación de abonos orgánicos (avicompost), en lugar de los fertilizantes sintéticos tradicionales (NPK), además de mejorar la degradación de los pesticidas y disminuir el impacto de éstos sobre la calidad del suelo, podría ayudar a reducir las pérdidas de nitratos por lixiviación.

Investigation of unusual mortalities of bottlenose dolphins along the mid-Texas coastal bay ecosystem during 1992

An investigation was conducted into the deaths of more than 220 bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) that occurred within the coastal bay ecosystem of mid-Texas between January and May 1992. The high mortality rate was unusual in that it was limited to a relatively small geographical area, occurred primarily within an inshore bay system separated from the Gulf of Mexico by barrier islands, and coincided with deaths of other taxa including birds and fish. Factors examined to determine the potential causes of the dolphin mortalities included microbial pathogens, natural biotoxins, industrial pollutants, other environmental contaminants, and direct human interactions. Emphasis was placed on nonpoint source pesticide runoff from agricultural areas, which had resulted from record rainfall that occurred during the period of increased mortality. Analytical results from sediment, water, and biota indicated that biotoxins, trace metals, and industrial chemical contamination were not likely causative factors in this mortality event. Elevated concentrations of pesticides (atrazine and aldicarb) were detected in surface water samples from bays within the region, and bay salinities were reduced to <10 ppt from December 1991 through April 1992 due to record rainfall and freshwater runoff exceeding any levels since 1939. Prolonged exposure to low salinity could have played a significant role in the unusual mortalities because low salinity exposure may cause disruption of the permeability barrier in dolphin skin. The lack of established toxicity data for marine mammals, particularly dermal absorption and bioaccumulation, precludes accurate toxicological interpretation of results beyond a simple comparison to terrestrial mammalian models. Results clearly indicated that significant periods of agricultural runoff and accompanying low salinities co-occurred with the unusual mortality event in Texas, but no definitive cause of the mortalities was determined. (PDF file contains 25 pages.)

Acute toxicity of Gammalin 20 to Chrysichthys nigrodigitatus (Lacepede)

The impact of acute exposure of Gammalin 20 (an organochlorine pesticide) was investigated in a static bioassay test over a 96-(4-day) period on the fingerlings of Chrysichthys nigrodigitatus (lacepede). The 96-hLC sub(50) of Gammalin 20 was determined as 2.31 Ug/l with lower and upper limits of toxicities as 2.10 and 4.44 Ug/l respectively. At higher concentrations, the colour of the exposed fish became darker, opercular movement slowed down while pigmentation pattern increased and respiratory distress was observed, erratic swimming, tonic convulsion and no response to gentle prodding, and finally death. The implications of these results were discussed with a suggestion of the total ban on the use of Gammalin 20 in capture fisheries due to its harmful and persistence nature in the aquatic environment

Monitoramento do agrotóxico mancozeb no solo em diferentes sistemas de plantios de tomate

O presente trabalho tem por objetivo monitorar o agrotóxico Mancozeb no solo em diferentes sistemas de plantios de tomate utilizando a metodologia de decomposição dos ditiocarbamatos (DTCs) com geração de dissulfeto de carbono (CS2). Este método é amplamente utilizado na determinação dos resíduos de DTCs em alimentos, tendo sido adaptado para trabalhar com amostras de solo artificiais e reais. O método foi avaliado utilizando amostras contaminadas artificialmente a partir de uma amostra de solo controle, proveniente da Amazônia. A contaminação foi realizada com uma solução de campo (2 g.L-1 em água) do agrotóxico Manzate 800 (Mancozeb). A partir do momento em que foram determinadas as condições ideais de operação do método de decomposição dos DTCs, analisou-se o teor de Mancozeb em amostras reais, provenientes de uma área cultivada com tomate, no Município de São José de Ubá (RJ), sob sistemas de Plantios Convencional, Mínimo e Direto. Foi possível constatar a presença de teores de Mancozeb nas amostras reais de solo em estudo, coletadas nas profundidades 0 - 5 cm; 5 - 10 cm; 10 - 20 cm e 20 - 40 cm. Os resultados mostraram que os solos provenientes dos sistemas convencional e mínimo apresentaram, na camada superficial, um teor de Mancozeb de (7,44 mg.kg-1 e 5,70 mg.kg-1) superior ao obtido no sistema direto, que apresentou teores de (1,14 mg.kg-1 e 1,95 mg.kg-1) de Mancozeb

Analysis and adsorption of phosalone on aquatic sediment

Phosalone is a non systematic, wide spectrum organophosphate pesticide which was discovered in 1961 in the laboratories of the Societe des Usines Chimique Rhone-Poulenc in France. It has been approved for commercial use since 1964 in France, in Australia since 1966, in the United Kingdom in 1967 and in many other countries including Japan, Egypt, USSR and the USA. This study provides a full literature review on all aspects of phosalone including its physical, biological and chemical characteristics, and analytical methods of analysis with particular reference to soils/sediments. Furthermore, it aims to develop a method for the determintion of phosalone in aquatic sediments and to determine the adsorption of phosalone onto kaolinite.

A cidade dos Meninos: educação e política na Baixada Flulminense/RJ

O presente trabalho tem como objetivo analisar alguns dos ideários sócio moralizantes que foram repercutidos na construção do pensamento social brasileiro, através das políticas pró-educação implementadas na década de 1940. O processo histórico que culminou com a edificação da Cidade dos Meninos, em Duque de Caxias no Rio Janeiro, surge, portanto, como um locus privilegiado para a investigação deste modelo educacional. Nesse contexto, as reflexões da intelectualidade à época, eram revestidas de uma expectativa moralizadora: "salvação pelo trabalho". Desta forma, surgiram espaços escolares que funcionavam em regime de internato e semi-internato, como a Cidade dos Meninos. Tratava-se de uma instituição destinada para essas populações "desvalidas", que seriam alvo de uma política educacional direcionada para a oferta do ensino "das letras" e do ensino profissionalizante de caráter elementar. Contudo, em 1950, ao ter uma fábrica de pesticidas instalada em seu interior, e com o posterior abandono desta, em virtude da mesma ter se tornado inviável economicamente em 1960, esse espaço foi alvo de uma contaminação ambiental e humana. Somente cerca de 30 anos depois, a referida contaminação foi trazida a público a partir de denúncias jornalísticas. A principal conseqüência foi o fechamento das escolas e a interrupção dos projetos de assistência social prejudicando muitos dos assistidos e antigos funcionários que assentaram residência na localidade, fazendo com que o problema social e de saúde pública se desdobrasse também numa questão fundiária. Todo esse movimento parece ter levado os atores sociais envolvidos no processo à uma elaboração pragmática sobre o papel da educação, do Estado, da pesquisa científica e do tipo de política que se destina a populações em situação de "periculosidade". A análise das memórias e das "trajetórias exemplares" de alguns moradores contribuíram para a compreensão da relação entre as políticas sociais e a perspectiva dos assistidos. Esse fato denota a possibilidade, na atualidade, de que os pressupostos que idealizaram tais políticas "sócio moralizantes" ainda apresentem vestígios no discurso e na ação tanto das autoridades, quanto dos próprios pesquisadores, desqualificando seus interlocutores e obscurecendo a solução do problema no referido local

Aplicação de processos com membranas na remoção de piretróides de efluentes industriais

O tratamento de efluentes industriais tem sido objeto de estudos no sentido da busca de soluções que minimizem impactos ambientais e promovam a conservação do bem natural que é a água. Nesta linha de pensamento, o presente trabalho propôs-se avaliar a viabilidade de recuperação de efluentes industriais contaminados com pesticidas do tipo piretróides em específico: a deltametrina e beta-ciflutrina. A justificativa na escolha deste tipo de componente está fundamentada na alta demanda alimentícia por parte da população mundial e o consequente acréscimo no uso dos agrotóxicos a fim de garantir a eficiência e o elevado volume de produção de alimentos. O objetivo deste trabalho foi estudar a remoção da deltametrina e da beta-ciflutrina de efluentes sintéticos aquosos por meio dos processos de osmose inversa e nanofiltração, com a utilização de membranas de poliamida. O presente estudo se justifica pelo atendimento aos padrões ambientais de concentração de piretróides no meio ambiente e reafirma o uso do sistema com membranas no tratamento de efluentes e remoção destes contaminantes. Para caracterização das membranas, foi realizado o teste de permeabilidade hidráulica, constatando diferentes linearidades de fluxo entre os dois processos, com a variação de pressão de trabalho. O desempenho dos processos foi verificado pela variação de parâmetros de meio reacional, variando a concentração dos piretróides em solução, analisando os princípios ativos isolados e também em mistura de ambos piretróides. Primeiramente se estudou a remoção da deltametrina e da beta-ciflutrina isoladamente em solução, nas concentrações de 5, 25, 50 e 100 mg L-1, sob a pressão de 5 bar. Posteriormente, avaliou-se o desempenho das membranas na remoção dos piretróides em mistura nas soluções sintéticas, com ambos os princípios ativos na concentração de 50 mg L-1, na pressão de 5 bar. Foi estudada a remoção da deltametrina e da beta-ciflutrina nos dois processos: osmose inversa e nanofiltração. Os resultados foram tratados estatisticamente por análise de variância (ANOVA) e pela análise por comparação de amostras independentes a fim de verificar a significância dos valores obtidos e a influência da variação dos parâmetros analisados. Para a faixa de concentração estudada (5, 25, 50 e 100 mg L-1) os valores encontrados de concentração de permeado foram todos consideravelmente baixos. O maior valor encontrado foi de 0,026 mg L-1 no ensaio de nanofiltração com concentração inicial de 5 mg L-1 de beta-ciflutrina em água. Os resultados apresentaram excelentes rejeições em todos os testes, seja com princípio ativo isolado ou em mistura, com rejeições maiores que 99,5% para ambos os piretróides nas concentrações testadas, sob a pressão de 5 bar. O processo de nanofiltração apresentou maiores e melhores fluxos de permeado do que a osmose inversa. Contudo, no que diz respeito à eficácia da separação, ambos processos indicaram ótimo desempenho na remoção dos piretróides, viabilizando assim, a escolha destes métodos para tratamento de efluentes contaminados com este pesticida

Carboxilesterase como biomarcador de hipoxia em peixes

Quando as esterases acetilcolinesterase (AChE), butirilcolinesterase (BChE) e carboxilesterase (CarbE) hidrolisam ésteres de fosfato seus sítios ativos sofrem fosfatação inibitória. Por isto, tal fosfatação pode proteger seres vivos contra o espalhamento de xenobióticos organofosforados dentro de seus corpos, já que estas enzimas têm a capacidade de captar moléculas de pesticidas organofosforados estequiometricamente. Os organismos terrestres vivem em um ambiente com mais oxigênio do que os organismos aquáticos. Na água, quando o nível de oxigênio atinge aproximadamente 2,6 mg/L o ambiente está em hipoxia. Este fenômeno afeta ecossistemas aquáticos, uma vez que muitos organismos não conseguem se adaptar à baixa do oxigênio. Estudamos peixes em hipoxia e hiperoxia para entender melhor a bioquímica do funcionamento de suas enzimas captadoras de organofosforados quando eles estão expostos às variações físico-químicas de seus habitats. Dois grupos de no mínimo seis pacus (Piaractus mesopotamicus), seis peixes dourados (Carassius auratus auratus), seis tilápias (Oreochromis niloticus niloticus), seis piavussus (Leporinus macrocephalus), seis apaiaris (Astronotus ocellatus), ou seis carpas (Cyprinus carpio carpio) foram aclimatados à temperatura ambiente em dois aquários de 250 L. No primeiro aquário, pelo menos três animais ensaio de cada espécie sofreram hipoxia por diminuição da concentração de oxigênio até 0,5 mg/L através de borbulhamento de nitrogênio na água. Quando estes animais atingiram a hipoxia foram mantidos a 0,5 mg/L de oxigênio por 6, 8, 24 ou, no máximo, por 42 horas. Três peixes controle de cada espécie foram mantidos em normoxia (4,5 até 7,0 mg/L de oxigênio). Após estes tempos houve a retirada de cerca de 3,5 mL de sangue e dos fígados. Depois de coagular, o sangue foi centrifugado para retirada do soro sobrenadante, que foi usado como amostra para ensaios das esterases. Os fígados foram armazenados em freezer a -70 C e, no momento do ensaio, homogeneizados e centrifugados para obter as frações citosólica e microssomal. As atividades das esterases foram ensaiadas em espectrofotômetro com os substratos acetiltiocolina, butiriltiocolina ou p-nitrofenilacetato. As atividades sobre p-nitrofenilacetato (CarbE) do soro e do fígado sofreram queda em todos os exemplares das espécies submetidos à hipoxia. Tipicamente, esta atividade caiu cerca de 50% nos soros de pacus mantidos por 42 h sob concentrações de oxigênio abaixo de 1,0 mg/L. O tempo para que ocorresse a queda desta atividade enzimática variou de espécie para espécie.

Choosing the best model in the presence of zero trade: a fish product analysis

The purpose of the paper is to test the hypothesis that food safety (chemical) standards act as barriers to international seafood imports. We use zero-accounting gravity models to test the hypothesis that food safety (chemical) standards act as barriers to international seafood imports. The chemical standards on which we focus include chloramphenicol required performance limit, oxytetracycline maximum residue limit, fluoro-quinolones maximum residue limit, and dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) pesticide residue limit. The study focuses on the three most important seafood markets: the European Union’s 15 members, Japan, and North America.

Distribution and potential bioeffects of atrazine in coastal waters

Estuaries provide critical nursery habitat for many commercially and recreationally important fish and shellfish species. These productive, diverse ecosystems are particularly vulnerable to pollution because they serve as repositories for non–point-source contaminants from upland sources, such as pesticide runoff. Atrazine, among the most widely used pesticides in the United States, has also been one of the most extensively studied. There has not, however, been a specific assessment of atrazine in marine and estuarine ecosystems. This document characterizes the presence and transformation of atrazine in coastal waters, and the effects of atrazine on marine organisms. Review of marine and estuarine monitoring data indicate that atrazine is chronically present in U.S. coastal waters at relatively low concentrations. The concentrations detected have typically been below acute biological effects levels, and below the U.S. EPA proposed water quality criteria for atrazine. While direct risk of atrazine impacts are low, uncertainty remains regarding the effects of long-term low levels of atrazine in mixture with other contaminants. It is recommended that best management practices, such as the use of vegetative buffers and public education about pesticide use, be encouraged in the coastal zone to minimize runoff of atrazine into marine and estuarine waters.