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IRET ICOMVIS Neotropical ecosystems are highly biodiverse; however, the excessive use of pesticides has polluted freshwaters, with deleterious effects on aquatic biota. This study aims to analyze concentrations of active ingredients (a.i) of pesticides and the risks posed to freshwater Neotropical ecosystems. We compiled information from 1036 superficial water samples taken in Costa Rica between 2009 and 2019. We calculated the detection frequency for 85 a.i. and compared the concentrations with international regulations. The most frequently detected pesticides were diuron, ametryn, pyrimethanil, flutolanil, diazinon, azoxystrobin, buprofezin, and epoxiconazole, with presence in >20% of the samples. We observed 32 pesticides with concentrations that exceeded international regulations, and the ecological risk to aquatic biota (assessed using the multi-substance potentially affected fraction model (msPAF)) revealed that 5% and 13% of the samples from Costa Rica pose a high or moderate acute risk, especially to primary producers and arthropods. Other Neotropical countries are experiencing the same trend with high loads of pesticides and consequent high risk to aquatic ecosystems. This information is highly valuable for authorities dealing with prospective and retrospective risk assessments for regulatory decisions in tropical countries. At the same time, this study highlights the need for systematic pesticide residue monitoring of fresh waters in the Neotropical region. Los ecosistemas neotropicales son altamente biodiversos; sin embargo, el uso excesivo de plaguicidas ha contaminado el agua dulce, con efectos deletéreos sobre la biota acuática. Este estudio tiene como objetivo analizar las concentraciones de los ingredientes activos (a.i) de los plaguicidas y los riesgos que plantean los ecosistemas neotropicales de agua dulce. Recopilamos información de 1036 muestras de agua superficial tomadas en Costa Rica entre 2009 y 2019. Calculamos la frecuencia de detección para 85 a.i. y comparó las concentraciones con las regulaciones internacionales. Los plaguicidas detectados con mayor frecuencia fueron diurón, ametrina, pirimetanil, flutolanil, diazinon, azoxistrobina, buprofezina y epoxiconazol, con presencia en> 20% de las muestras. Observamos 32 plaguicidas con concentraciones que excedían las regulaciones internacionales, y el riesgo ecológico para la biota acuática (evaluado usando el modelo de fracción potencialmente afectada de múltiples sustancias (msPAF)) reveló que el 5% y el 13% de las muestras de Costa Rica presentan un alto o riesgo agudo moderado, especialmente para los productores primarios y los artrópodos. Otros países neotropicales están experimentando la misma tendencia con altas cargas de pesticidas y el consecuente alto riesgo para los ecosistemas acuáticos. Esta información es muy valiosa para las autoridades que se ocupan de evaluaciones de riesgo prospectivas y retrospectivas para decisiones regulatorias en países tropicales. Al mismo tiempo, este estudio destaca la necesidad de un monitoreo sistemático de residuos de plaguicidas en aguas dulces en la región Neotropical. Doctorado en Ciencia Naturales de para el Desarrollo (DOCINADE), Costa Rica Universidad Nacional, Costa Rica Centro Nacional de Alta Tecnología (CeNAT), Costa Rica Instituto Regional de Estudios en Sustancias Tóxicas Instituto Internacional de Conservación y Manejo de Vida Silvestre

The Caño Negro Ramsar wetland is a conservation area of great natural and societal value, located in the lower part of the Frío River watershed in the north of Costa Rica. Its aquatic ecosystems may be considered vulnerable to pollution due to recent changes in land use toward agriculture. In 2011 and 2012, quarterly sampling was done at ten sites located in the middle and lower sections of the Frío River Basin that pass through crop areas and later drain into Caño Negro wetland. Pesticide residues, nitrates, sediment concentrations, and diversity of benthic macroinvertebrates and fish biomarkers were studied in the selected sites. Additionally, risk of toxicity was calculated in two different ways: (1) by using a ratio of MEC to hazard concentrations threshold for 5% of species (HC5) to calculate a risk quotient (RQ), and (2) by using a ratio of MEC to available ecotoxicity data of native fish and cladocera for diazinon and ethoprophos, to obtain a risk quotient for native species (RQns). Results indicated that three out of the ten sites (rivers Thiales, Mónico, and Sabogal) showed variable levels of pollution including six different active ingredients (a.i.) of pesticide formulations (herbicides ametryn, bromacil, and diuron; insecticides cypermethrin, diazinon, and ethoprophos). Moreover, potential adverse effects on fishes in Thiales and Mónico rivers were indicated by cholinesterase (ChE) inhibition and glutathione S-transferase (GST) enhancement. Risk evaluations indicated pesticide residues of ametryn, bromacil, and ethoprophos to be exceeding the limits set by MTR, also RQ was high (>1) in 70% of the positive samples for diuron (most frequently found pesticide in water samples), cypermethrin, diazinon, and ethoprophos, and RQns was high for diazinon. Therefore, these substances might be of major concern for the ecological health of aquatic ecosystems in the middle basin of the Frío River. The most critical site was Mónico River, which had the highest pollution (75% detection samples with 3–5 a.i.) and highest calculated risk (RQ > 1 in 75% of the samples). This is also the river that most directly drains into the protected wetland. Even though pesticide pollution in this area is not as severe as in other parts of Costa Rica, it is imperative that measures are taken, particularly in the surroundings of Mónico River, in order to diminish and mitigate possible detrimental effects to biota in Caño Negro Ramsar Site. El humedal Ramsar Caño Negro es un área de conservación de gran valor natural y social, ubicado en la parte baja de la cuenca del río Frío en el norte de Costa Rica. Sus ecosistemas acuáticos pueden considerarse vulnerables a la contaminación debido a cambios recientes en el uso de la tierra hacia la agricultura. En 2011 y 2012 se realizaron muestreos trimestrales en diez sitios ubicados en los tramos medio y bajo de la cuenca del río Frío que atraviesan áreas de cultivo y luego desembocan en el humedal de Caño Negro. Se estudiaron residuos de plaguicidas, nitratos, concentraciones de sedimentos y diversidad de macroinvertebrados bentónicos y biomarcadores de peces en los sitios seleccionados. Además, el riesgo de toxicidad se calculó de dos formas diferentes: (1) utilizando una relación de MEC a las concentraciones de peligro para el 5% de las especies (HC5) para calcular un cociente de riesgo (RQ), y (2) utilizando una relación de MEC a los datos de ecotoxicidad disponibles de peces nativos y cladóceras para diazinón y etoprofos, para obtener un cociente de riesgo para especies nativas (RQns). Los resultados indicaron que tres de los diez sitios (ríos Thiales, Mónico y Sabogal) mostraron niveles variables de contaminación, incluidos seis ingredientes activos (ia) diferentes de formulaciones de plaguicidas (herbicidas ametrina, bromacil y diurón; insecticidas cipermetrina, diazinón y etoprofos). ). Además, los posibles efectos adversos en los peces de los ríos Thiales y Mónico fueron indicados por la inhibición de la colinesterasa (ChE) y la mejora de la glutatión S-transferasa (GST). Las evaluaciones de riesgo indicaron que los residuos de plaguicidas de ametrina, bromacilo y etoprofos excedían los límites establecidos por el MTR, además, la RQ era alta (> 1) en el 70% de las muestras positivas para diurón (plaguicida que se encuentra con mayor frecuencia en muestras de agua), cipermetrina, diazinón y etoprofos, y la RQns fue alta para el diazinón. Por tanto, estas sustancias pueden ser de gran preocupación para la salud ecológica de los ecosistemas acuáticos de la cuenca media del río Frío. El sitio más crítico fue el río Mónico, que tuvo la mayor contaminación (75% de muestras de detección con 3-5 a.i.) y el mayor riesgo calculado (RQ> 1 en el 75% de las muestras). Este es también el río que desemboca más directamente en el humedal protegido. Si bien la contaminación por plaguicidas en esta zona no es tan severa como en otras partes de Costa Rica, es imperativo que se tomen medidas, particularmente en los alrededores del río Mónico, con el fin de disminuir y mitigar los posibles efectos perjudiciales a la biota en Caño Negro Ramsar Sitio. O Pantanal Caño Negro Ramsar é uma área de preservação de grande valor natural e social, localizada na parte baixa da bacia do rio Frío, no norte da Costa Rica. Seus ecossistemas aquáticos podem ser considerados vulneráveis ​​à poluição devido às recentes mudanças no uso da terra para a agricultura. Em 2011 e 2012, a amostragem trimestral foi feita em dez locais localizados nas seções média e baixa da Bacia do Rio Frío, que passam por áreas de cultivo e depois drenam para o pantanal de Caño Negro. Resíduos de pesticidas, nitratos, concentrações de sedimentos e diversidade de macroinvertebrados bentônicos e biomarcadores de peixes foram estudados nos locais selecionados. Além disso, o risco de toxicidade foi calculado de duas maneiras diferentes: (1) usando uma proporção de MEC para o limite de concentrações de perigo para 5% das espécies (HC5) para calcular um quociente de risco (RQ), e (2) usando uma proporção de MEC para dados de ecotoxicidade disponíveis de peixes nativos e cladóceros para diazinon e etoprofos, para obter um quociente de risco para espécies nativas (RQns). Os resultados indicaram que três dos dez locais (rios Thiales, Mónico e Sabogal) apresentaram níveis variáveis ​​de poluição, incluindo seis diferentes ingredientes ativos (ai) de formulações de pesticidas (herbicidas ametryn, bromacil e diuron; inseticidas cipermetrina, diazinon e etoprophos ) Além disso, potenciais efeitos adversos em peixes nos rios Thiales e Mónico foram indicados pela inibição da colinesterase (ChE) e aumento da glutationa S-transferase (GST). As avaliações de risco indicaram que os resíduos de pesticidas de ametrina, bromacil e etoprofos excediam os limites estabelecidos pela MTR, também RQ foi alto (> 1) em 70% das amostras positivas para diuron (pesticida mais frequentemente encontrado em amostras de água), cipermetrina, diazinon e etoprofos, e RQns foi alto para o diazinon. Portanto, essas substâncias podem ser uma grande preocupação para a saúde ecológica dos ecossistemas aquáticos na bacia média do rio Frío. O local mais crítico foi o rio Mónico, que teve a maior poluição (75% das amostras de detecção com 3–5 a.i.) e o maior risco calculado (RQ> 1 em 75% das amostras). Este também é o rio que deságua mais diretamente na área úmida protegida. Embora a poluição por agrotóxicos nesta área não seja tão severa como em outras partes da Costa Rica, é imprescindível que sejam tomadas medidas, especialmente nas proximidades do rio Mónico, a fim de diminuir e mitigar possíveis efeitos prejudiciais à biota em Caño Negro Ramsar Local. Universidad Nacional, Costa Rica Instituto Regional de Estudios en Sustancias Tóxicas

IRET, DEEP The River Madre de Dios (RMD) and its lagoon is a biodiversity rich watershed formed by a system of streams, rivers, channels, and a coastal lagoon communicating with the Caribbean Sea. This basin sustains a large area of agricultural activity (mostly banana, rice, and pineapple) with intensive use of pesticides, continually detected in water samples. We investigated in situ the toxicological effects caused by pesticide runoff from agriculture and the relation of pesticide concentrations with different biological organization levels: early responses in fish biomarkers (sub-organismal), acute toxicity to Daphnia magna (organismal), and aquatic macroinvertebrate community structure. The evaluation was carried out between October 2011 and November 2012 at five sites along the RMD influenced by agricultural discharges and a reference site in a stream outside the RMD that receives less pesticides. Acute toxicity to D. magna was observed only once in a sample from the RMD (Caño Azul); the index of biomarker responses in fish exposed in situ was higher than controls at the same site and at the RMD-Freeman. However, only macroinvertebrates were statistically related to the presence of pesticides, combined with both physical-chemical parameters and habitat degradation. All three groups of variables determined the distribution of macroinvertebrate taxa through the study sites. El río Madre de Dios (RMD) y su laguna es una cuenca rica en biodiversidad formada por un sistema de arroyos, ríos, canales y una laguna costera que se comunica con el mar Caribe. Esta cuenca sustenta una gran área de actividad agrícola (principalmente banano, arroz y piña) con uso intensivo de pesticidas, continuamente detectados en muestras de agua. Investigamos in situ los efectos toxicológicos causados ​​por la escorrentía de plaguicidas de la agricultura y la relación de las concentraciones de plaguicidas con diferentes niveles de organización biológica: respuestas tempranas en biomarcadores de peces (suborganismos), toxicidad aguda para Daphnia magna (organismo) y estructura comunitaria de macroinvertebrados acuáticos. . La evaluación se realizó entre octubre de 2011 y noviembre de 2012 en cinco sitios a lo largo de la RMD influenciados por descargas agrícolas y un sitio de referencia en un arroyo fuera de la RMD que recibe menos pesticidas. La toxicidad aguda para D. magna se observó solo una vez en una muestra del RMD (Caño Azul); el índice de respuestas de biomarcadores en peces expuestos in situ fue más alto que los controles en el mismo sitio y en el RMD-Freeman. Sin embargo, solo los macroinvertebrados se relacionaron estadísticamente con la presencia de plaguicidas, combinados tanto con parámetros físico-químicos como con la degradación del hábitat. Los tres grupos de variables determinaron la distribución de taxones de macroinvertebrados a través de los sitios de estudio. O Rio Madre de Dios (RMD) e sua lagoa é uma bacia hidrográfica rica em biodiversidade, formada por um sistema de riachos, rios, canais e uma lagoa costeira que se comunica com o Mar do Caribe. Essa bacia sustenta uma grande área de atividade agrícola (principalmente banana, arroz e abacaxi) com uso intensivo de agrotóxicos, continuamente detectados em amostras de água. Nós investigamos in situ os efeitos toxicológicos causados ​​pelo escoamento de pesticidas da agricultura e a relação das concentrações de pesticidas com diferentes níveis de organização biológica: respostas iniciais em biomarcadores de peixes (suborganismo), toxicidade aguda para Daphnia magna (organismo) e estrutura da comunidade de macroinvertebrados aquáticos . A avaliação foi realizada entre outubro de 2011 e novembro de 2012 em cinco locais ao longo do RMD influenciados por descargas agrícolas e um local de referência em um riacho fora do RMD que recebe menos pesticidas. A toxicidade aguda para D. magna foi observada apenas uma vez em uma amostra do RMD (Caño Azul); o índice de respostas de biomarcadores em peixes expostos in situ foi maior do que os controles no mesmo local e no RMD-Freeman. No entanto, apenas macroinvertebrados foram estatisticamente relacionados à presença de pesticidas, combinados com parâmetros físico-químicos e degradação do habitat. Todos os três grupos de variáveis ​​determinaram a distribuição dos táxons de macroinvertebrados nos locais de estudo. Universidad Nacional, Costa Rica Wageningen University, The Netherlands Wageningen University and Research Centre, The Netherlands Stockholm University, Sweden Instituto Regional de Estudios en Sustancias Tóxicas, Universidad Nacional, Costa Rica

This study aimed to characterize environmental hazards of pesticides from pineapple production in riparian communities along the Jimenez River watershed. To achieve our objectives riparian ecological quality indices on riparian habitat and macroinvertebrate assemblages were combined with toxicity assays, fish biomarkers, physico-chemical water analysis and pesticide environmental hazards. During two consecutive years and two periods (July and October), three reference and four impacted sites were monitored. The ecological quality of benthic macroinvertebrates and of riparian habitats deteriorated from the reference sites downstream to the polluted reaches along the Jimenez River area affected by pineapple plantations. The toxicity of water to Daphnia magna also increased towards downstream reaches. Biomarkers of fish of the species Poecilia gillii and Bryconamericus scleroparius transplanted across the studied sites evidenced a clear anticholinergic effect towards downstream sites as well as increased levels of lipid peroxidation. Different pesticide residues were frequently detected in water samples collected across the Jimenez River watershed with herbicides (ametryn, bromacil, diuron), organophosphorus insecticides (diazinon and ethoprophos) and triazole fungicides being the greatest reaching levels above 1 μg L(-1) in downstream sites. Principal component and environmental hazard analysis of physico-chemical and biological responses established clear relationships among habitat deterioration and the ecological quality of macroinvertebrate communities, high levels of herbicides and poor plant growth, high levels of organophosphorus insecticides in water and anticholinesterase effects on fish, D. magna mortality and deterioration of macroinvertebrate communities. Fungicide and herbicide residue levels were also related with high levels of lipid peroxidation and high activities of glutathione S transferase in fish liver, respectively. These results indicated, thus, that riparian habitat deterioration due to deforestation and land use for agriculture and pesticide contamination are affecting river ecosystems.