Dinámica de los residuos de pesticidas empelados en la cadena citrícola

La agricultura posee un rol preponderante en el desarrollo humano, resultando de importancia sustancial la investigación que promueva su desarrollo y comprenda en su campo de acción el control de enfermedades que puedan afectar su rendimento y productividad o amenazar la salud humana como por ejemplo, la contaminación microbiana o la presencia de micotoxinas. En este sentido, la industria citrícola cumple con estrictas prácticas de sanitización durante el cultivo y packing de las frutas frescas de forma de prevenir y controlar la contaminación microbiana que puede causar el deterioro de la fruta. Sumado al deteriodo de la calidad de los frutos que son afectados por pestes en el campo, las pérdidas durante el almacenamiento y transporte de los frutos cítricos, provocadas directamente por ataques de hongos patógenos en postcosecha, han sido estimadas en un 90 ,% en aquellos casos en que no se aplican fungicidas. Es por ello, que los productos químicos utilizados en la producción se han convertido en una herramienta que permite la obtención de niveles de rendimiento y calidad. El estudio de la dinámica de los residuos de pesticidas resultantes en las distintas etapas de la cadena productiva, su distribución en los productos procesados y en los compartimentos ambientales es crítica para comprobar el cumplimiento de las buenas prácticas agrícolas, la sustentabilidad del sistema productivo global y la inocuidad de los alimentos y sub-productos que resulten. Para realizar este estudio, la instrumentación de alta sensibilidad junto a modernos tratamientos de muestra, permiten trabajar con metodologías analíticas con límites de cuantificación a nivel de trazas. El objetivo de esta tesis fue estudiar la dinámica de los residuos de pesticidas en la cadena citrícola. Los objetivos específicos, contemplando la cadena globalmente fueron: 1) Desarrollo de metodologías analíticas y estudio de los factores que influyen en la eficiencia de las determinaciones como ser el Efecto Matriz; 2) Estudio de la disipación de pesticidas de precosecha en el campo; 3) Adecuación de los tratamientos de pre y poscosecha en las condiciones de producción para cumplir con las disposiciones vigentes y asegurar la inocuidad de los productos; 4) Estudio de la eficacia de nuevas alternativas para la disminución del uso de RESUMEN 19 fungicidas de poscosecha; 5) Caracterización de los niveles de residuos de pesticidas en los efluentes de los packings nacionales y estudio de posibles vías para su remediación empleando procesos de oxidación avanzada. Durante todo el período de trabajo en estos estudios de posgrado 1. Se desarrollaron y validaron metodologías analíticas para la determinación de residuos de pesticidas en fruta fresca (naranja, mandarina y limón), en aceites esenciales y en jugo concentrado de limón. Estas metodologías permiten determinar la mayoría de los pesticidas seleccionados a niveles adecuados para cada matriz estudiada, lográndose en todos los casos, límites de cuantificación menores que los límites máximos de residuos establecidos para cada matriz. Las metodologías desarrolladas se emplearon para el análisis de muestras reales así como también para determinar el residuo remanente sobre muestras de ensayos realizados a campo y en poscosecha. 2. Se desarrolló una base de datos de alta resolución para el monitoreo de residuos de pesticidas en naranja con un sistema instrumental de alta resolución GC-ToF. Por otro lado, uno de los aspectos que influyen en la determinación analítica de residuos de pesticidas con espectrometría de masas utilizando ionización por electospray es el Efecto Matriz, esto es la influencia de los coextractivos de la matriz en estudio sobre la determinación. El Efecto Matriz se estudió durante el análisis de pesticidas utilizando una metodología acetato de etilo desarrollada (que fuera previamente validada) y trabajando con un sistema instrumental de alta resolución LC-ToF. Los resultados obtenidos indican que para una correcta cantificación de residuos de pesticidas, es necesario trabajar con curvas de calibración preparadas en la misma matriz que la muestra o en su defecto, utilizando una variedad de la misma especie. Se pudo determinar que la coelucion de analitos y metabolitos coextraídos de la matriz, es una de las causas más importantes del Efecto Matriz y que este efecto de la coelución puede minimizarse al trabajar con masas exactas de alta resolución. 2. Se desarrollaron experimentos a campo sobre variedades de mandarinas y naranja para establecer las curvas de disipación de 5 pesticidas utilizados habitualmente en instancias de precosecha y para los mismos se establecieron los tiempos de vida media bajo las condiciones del estudio. Los resultados mostraron que abamectina, spinosad, piraclostrobina, difenoconazol e imidacloprid se disipan en las condiciones de la producción nacional, alcanzando concentraciones menores que sus respectivos LMR al RESUMEN 20 momento de la cosecha. Se evaluó también cómo influye el almacenamiento en frío de la fruta durante la poscosecha de mandarinas Clementinas, sobre el nivel de residuos de pesticidas que fueron aplicados a nivel de campo. El nivel de residuo luego de 30 días de almacenamiento en frío no fue significativamente diferente para los activos estudiados en dicha variedad. 4. Se evaluó la utilización de NaHCO3 conjuntamente con imazalil como tratamiento de poscosecha en la línea de empaque buscando disminuir la carga de pesticida a ser utilizado y de esta forma influir sobre la generación de resistencia y disminución de su impacto ambiental. La incorporación de la sal no mostró diferencias significativas entre los tratamientos ni en el nivel de residuo de imazalil obtenido sobre la fruta. 5. Se ajustó la determinación de pesticidas de poscosecha en efluentes de packings y se analizaron muestras reales. En base a los compuestos detectados, se evaluó a escala de laboratorio la utilización de fotocatálisis heterogena utilizando TiO2 como catalizador como herramienta para remediar efluentes. Los resultados obtenidos muestran una degradación de más del 97 % de cada pesticida trabajando con el estándar puro a una concentración de 10 mg L-1. Los aportes de este trabajo sirven, por un lado para comprender mejor aspectos de la dinámica de pesticidas en el marco de las actividades productivas y tecnologías que la industria citrica realiza, que llevan a obtener los niveles de residuos observados. Se corrobora en estas condiciones, el cumplimiento de los límites máximos de residuos y por lo tanto, la inocuidad de la fruta producida. Por otro lado, se plantean estrategias de remediación de los residuos de pesticidas generados en los packing cítricos para disminuir el impacto ambiental de la producción citrícola sobre el ambiente acuatic

Detection of Pesticides in Active and Depopulated Beehives in Uruguay

The influence of insecticides commonly used for agricultural purposes on beehive depopulation in Uruguay was investigated. Honeycombs, bees, honey and propolis from depopulated hives were analyzed for pesticide residues, whereas from active beehives only honey and propolis were evaluated. A total of 37 samples were analyzed, representing 14,800 beehives. In depopulated beehives only imidacloprid and fipronil were detected and in active beehives endosulfan, coumaphos, cypermethrin, ethion and chlorpyrifos were found. Coumaphos was present in the highest concentrations, around 1,000 μg/kg, in all the propolis samples from active beehives. Regarding depopulated beehives, the mean levels of imidacloprid found in honeycomb (377 μg/kg, Standard Deviation: 118) and propolis (60 μg/kg, Standard Deviation: 57) are higher than those described to produce bee disorientation and fipronil levels detected in bees (150 and 170 μg/kg) are toxic per se. The other insecticides found can affect the global fitness of the bees causing weakness and a decrease in their overall productivity. These preliminary results suggest that bees exposed to pesticides or its residues can lead them in different ways to the beehive

Dissipation of Pre-Harvest Pesticides on ‘Clementine’ Mandarins after Open Field Application, and Their Persistence When Stored under Conventional Postharvest Conditions

The dissipation of field-applied difenoconazole, imidacloprid, pyraclostrobin and spinosad on Clementine mandarins (Citrus clementina Hort. ex Tan.) under controlled conditions throughout the citrus production chain was assessed. At harvest, 42 days after application, the dissipation of these pesticides were 80, 92, and 48% for difenoconazole, imidacloprid, pyraclostrobin, respectively, and spinosad was below the level of detectability. At day 28 after application, spinosad was no longer detected. The model equations that best describe the dissipation curves of these pesticides on Clementine mandarins showed different patterns. Their half-life on Clementine, calculated by the best-fitted experimental data, were 19.2 day (1st-order model) for difenoconazole, 4.1 day (Root Factor (RF) 1st-order model) for imidacloprid, 39.8 day (2nd-order model) for pyraclostrobin and 5.8 day (1st-order model) for spinosad. These results are the first record of pyraclostrobin persistence on mandarins, showing a longer half-life in this matrix than those reported for any other fruit. The treated fruit were harvested and submitted to the usual postharvest treatments: first, a hypochlorite drenching was performed; as a second step, imazalil and wax were applied, and then the mandarins were stored at 4 °C. After 32 days, cold storage caused no significant effects on the residue levels of the four pesticides compared with those determined on freshly harvested mandarins. All residues were below their Codex and European Union (EU) maximum residue limit (MRL) for mandarin since the spray application day

Preliminary evaluation of emerging contaminants presence in sewage waters in Montevideo, Uruguay

La preocupación sobre la contaminación contemporánea se ha expandido recientemente de los contaminantes convencionales a los llamados “contaminantes emergentes” o “nuevos contaminantes”, que no están regulados y cuya presencia en el medioambiente no es necesariamente nueva aunque sus implicancias son aún desconocidas. Dentro de éstos se incluyen productos biológicamente activos tales como los fármacos y productos de cuidado personal, de uso domestico o todos aquellos relacionados con la vida moderna. Este trabajo presenta el primer monitoreo de contaminantes emergentes en aguas residuales de la planta de pre tratamiento de Punta Carretas, Montevideo que descarga sobre el Rio de la Plata. Los compuestos analizados incluyen fármacos (por ej. ibuprofeno, acetaminofeno (paracetamol), dipirona, diclofenac, carbamazepina), estimulantes (cafeína, nicotina y sus principales productos de degradación), pesticidas (atrazina y sus principales productos de degradación, clorfenvinfos, clorpirifos, DEET, simazina, trifluralina), un antimicrobiano (triclosan), y plastificantes (bisphenol A, bis(2-etilhexil) ftalato). Fue empleado un método analítico multiresiduo adaptado, basado en extracción en fase solida (SPE) en cartuchos de HLB (balance hidrofilicolipofílico) con determinación por GC-MS (cromatografía de gases – detector espectrométrico de masas). El desempeño del método fue medido a través de ensayos de recuperaciones a dos niveles (1 y 10 μg/L), linealidad, límites de detección y cuantificación (LODs y LOQs) así como precisión (medida en forma de desviación estándar relativa (DSR, %). Mediante el esquema propuesto, se obtuvieron recuperaciones en el rango 74-114 % para la mayoría de los compuestos, con variabilidades menores a 20% y LODs inferiores a 0.2 μg/L. La aplicación de este método en muestras reales permitió la identificación y caracterización de los contaminantes estudiados en muestras discretas de efluentes e influentes de agua residual. Son mostradas además las frecuencias de detección y evolución de estos compuestos según el transcurso del día, mediante un monitoreo intensivo realizado cada 4 horas en la planta de tratamiento durante una semana completa. Se destaca la ubicuidad de residuos de cafeína, nicotina paraxantina, teobromina, carbamazepina, ibuprofeno y acetaminofeno en las muestras analizadas, así como la insuficiente degradación en el tratamiento realizado para evitar su esparcimiento (diseminación) en el medio ambiente.Asociación de Universidades Grupo Montevide

Matrix Effects and Interferences of Different Citrus Fruit Coextractives in Pesticide Residue Analysis Using Ultrahigh-Performance Liquid Chromatography–High-Resolution Mass Spectrometry

The matrix effects of ethyl acetate extracts from seven different citrus fruits on the determination of 80 pesticide residues using liquid chromatography coupled to high-resolution time-of-flight mass spectrometry (UHPLC-(ESI)-HR-TOF) at 4 GHz resolution mode were studied. Only 20% of the evaluated pesticides showed noticeable matrix effects (ME) due to coelution with natural products between <i>t</i>_R = 3 and 11 min. Principal component analysis (PCA) of the detected coextractives grouped the mandarins and the orange varieties, but separated lemon, oranges, and mandarins from each other. Matrix effects were different among species but similar between varieties, forcing the determination of pesticide residues through matrix-matched calibration curves with the same fruit. Twenty-three natural products (synephrine, naringin, poncirin, glycosides of hesperitin, limonin, nomilin, and a few fatty acids, among others) were identified in the analyzed extracts. Twelve of the identified compounds coeluted with 28 of the pesticides under study, causing different matrix effects

Informe final del proyecto: Desarrollo de un sistema de biopurificación a campo para la biorremediación del paquetes tecnológicos usados en agricultura extensiva

La contaminación ambiental provocada por las aguas de lavados generadas por la aplicación de pesticidas es conocida y preocupante. En los últimos años se han estudiado diferentes opciones para su tratamiento, Uruguay, como solución, sugiere en la Guía de Buenas Prácticas Agrícolas el uso de biocamas en horti-fruticultura. Pero para la producción extensiva no existe una solución recomendada para los pesticidas utilizados en la agricultura de secano. Considerando que la agricultura extensiva es uno de los sectores productivos más desarrollados en el país, basados en la experiencia de investigaciones anteriores exitosas del grupo de trabajo, se propuso el estudio de la biodegradación de pesticidas aplicados en cultivos de soja utilizando Lechos Biológicos en condiciones ambientales a escala de semicampo y campo. En el primer experimento se diseñó un cronograma de aplicación convencional de 15 agroquímicos empleados en el cultivo de soja. Se instalaron siete contenedores con 15 y 10 kg de biomezcla (afrechillo, turba y tierra en 2:1:1% v) en un invernadero. Los biolechos instalados biodegradaron en un 75-98% los pesticidas aplicados. Luego se instaló un lecho biológico en un campo productivo diseñado con cuatro tanques de 1000L: uno con las aguas de lavado, 2 con biomezcla y uno enterrado para recoger por gravedad los lixiviados y recircularlos al biorreactor. La degradación en todos los experimentos se evaluó con metodologías analíticas desarrolladas y validadas para este fin, utilizando HPLC-MS/MS, GC-MS/MS e IC-MS/MS. Se comprobó que las biocamas son una herramienta útil como solución a la contaminación puntual generada a lo largo del ciclo productivo de soja. Se logró un vínculo estrecho con los productores involucrados que manifestaron entusiasmo con la utilización del biorreactor. Se realizaron instancias de divulgación con otros agricultores, mostrando la aplicabilidad de los Biolechos como herramientas de remediación.Agencia Nacional de Investigación e Innovació

Occurrence and Distribution Study of Residues from Pesticides Applied under Controlled Conditions in the Field during Rice Processing

The results of an experiment to study the occurrence and distribution of pesticide residues during rice cropping and processing are reported. Four herbicides, nine fungicides, and two insecticides (azoxystrobin, byspiribac-sodium, carbendazim, clomazone, difenoconazole, epoxiconazole, isoprothiolane, kresoxim-methyl, propanil, quinclorac, tebuconazole, thiamethoxam, tricyclazole, trifloxystrobin, λ-cyhalotrin) were applied to an isolated rice-crop plot under controlled conditions, during the 2009–2010 cropping season in Uruguay. Paddy rice was harvested and industrially processed to brown rice, white rice, and rice bran, which were analyzed for pesticide residues using the original QuEChERS methodology and its citrate variation by LC-MS/MS and GC-MS. The distribution of pesticide residues was uneven among the different matrices. Ten different pesticide residues were found in paddy rice, seven in brown rice, and eight in rice bran. The highest concentrations were detected in paddy rice. These results provide information regarding the fate of pesticides in the rice food chain and its safety for consumers