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1.
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Presence of pesticides and toxicity assessment of agricultural soils in the Quintana Roo mayan zone, Mexico using biomarkers in earthworms (Eisenia fetida)
Andrade Herrera, Moisés (autor) ; Escalona Segura, Griselda (autora) ; González Jáuregui, Mauricio (autor) ; Reyna Hurtado, Rafael Ángel (autor) ; Vargas Contreras, Jorge Albino (autor) ; Rendón von Osten, Jaime (autor) ;
Disponible en línea
Contenido en: Water, Air, & Soil Pollution Vol. 230, no. 59 (March 2019), p. 1-13 ISSN: 0049-6979
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Resumen en inglés

Agriculture intensification and the use of pesticides have led to biodiversity loss due to soil toxic compounds. Thus, soil contamination studies are important to understand the negative effects in the physicochemical interactions. The use of biomarkers through bioindicators is a useful tool for assessing toxicity in agricultural environments complemented with the determination of pesticides. The objectives of this study were to determine the presence of organochlorine (OCPs) and organophosphate (OPPs) pesticides and the soil’s potential toxicity in agricultural fields with different crops from the center of Quintana Roo State, using a set of enzymatic biomarkers (BMs), such as acetylcholinesterase (AChE), glutathione-S-Transferase (GST), and catalase (CAT) on earthworms (Eisenia fetida). Earthworms were exposed for 96 h on nine different agricultural soils as well as on a reference soil from a conservation area. Within all samples of soils, only OCPs were detected in low concentrations (ranged from non-detected to 1.40 ppm). However, no correlation was observed between these pesticides and the BMs activity. AChE and CAT activity was significantly inhibited in at least one agricultural soil if compared to the conservation area, while no significant differences of GST were observed. The AChE activity observed suggests the presence of anticholinergic substances (that were neither detected nor determined analytically) in the sampled soils. The characterization of oxidative stress BMs was not correlated with the OCPs analyzed. Our results demonstrate that further studies of toxicity under field conditions are required, given the complexity of environmental conditions outside the laboratory.


2.
Tesis - Doctorado
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Índice | Resumen en: Español |
Resumen en español

La utilización de plaguicidas sintéticos para combatir las plagas influyen en la salud de diversos organismos incluyendo al hombre. Para conocer su impacto se utilizan herramientas de evaluación como especies bioindicadoras, y biomarcadores (BM) para evaluar el daño derivado de la exposición. En este sentido, diversos invertebrados del suelo (lombrices de tierra) y pequeños mamíferos silvestres pueden ser bioindicadores adecuados para este propósito debido a sus propiedades ecológicas. En la zona maya de Quintana Roo, los campos agrícolas están aledaños a zonas forestales y se utilizan paquetes tecnológicos basados en el uso de plaguicidas y fertilizantes sintéticos para el cultivo de sandía y papaya principalmente, los cuales son aplicados sin las medidas de seguridad necesarias por lo que el contacto con las especies silvestres es casi inevitable. Por lo tanto, los objetivos del presente trabajo fueron documentar la toxicidad de diferentes suelos agrícolas y su influencia en la fauna silvestre expuesta accidentalmente, tanto a escala espacial (zona de aplicación y zona conservada) y a escala temporal (lluvias-secas). Se obtuvieron muestras de suelo (análisis de presencia de plaguicidas) y se usaron lombrices de tierra, ratones y murciélagos, como bioindicadores, en los que se evaluó la toxicidad a través de biomarcadores (BM) enzimáticos como la acetilcolinesterasa (AChE), glutatión-S-Transferasa (GST) y catalasa (CAT). Se detectaron bajas concentraciones de algunos plaguicidas organoclorados tanto en el suelo como en el tejido hepático (ratones), lo que no representa un riesgo a corto plazo debido a esta condición. Asimismo, el análisis de BM mostró que la toxicidad por la exposición es moderada. También se registró una disminución en la actividad de la AChE (tanto en ratones como en murciélagos) para la temporada lluviosa, lo que sugiere una influencia de compuestos anticolinérgicos para esta temporada.

Sin embargo, a escala espacial, no se encontraron diferencias significativas en la actividad de los BM (en murciélagos), lo que sugiere que la toxicidad en este estudio se encuentra modulada por la temporalidad, más que por la distancia a la zona de aplicación de plaguicidas. Finalmente, este es el primer trabajo que documenta los efectos subletales en fauna silvestre derivados de la exposición accidental a plaguicidas en la región. Asimismo, se recomienda realizar más estudios complementando baterías de BM y comparando con sitios más alejados para tener un escenario más completo.

Índice

Resumen
Capítulo 1. Introducción General
Introducción
Justificación
Hipótesis
Objetivo General
Objetivos particulares
Metodos Generales
Literatura Citada
Capítulo 2
Abstract
Introduction
Materials and Methods
2.1 Soil samples
2.2 Texture, pH. and Organic matter soil determination
2.3 Pesticide determination
2.4 Soil preparation for exposure
2.5 Bioassay
2.6 Statistical Analysis
Results and Discussion
Conclusions
References
Capítulo 3
Literatura Citada
Peso Húmedo
Peso Seco
Capítulo 4
Introducción
Materiales y Métodos
Área de estudio
Capturas
Análisis de los Biomarcadores
Análisis estadísticos
Resultados y Discusión
Conclusiones
Literatura Citada
Capítulo 5
Conclusiones


3.
- Artículo con arbitraje
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Resumen en: Español | Inglés |
Resumen en español

El uso de plaguicidas en cultivos aledaños a áreas de conservación, significa un riesgo para la fauna silvestre expuesta accidentalmente cuyos efectos son desconocidos, particularmente en la Península de Yucatán, México. Los ratones silvestres que habitan las regiones agrícolas, desempeñan un papel ecológico importante, además pueden servir como bioindicador de exposición a contaminantes. Los objetivos del presente trabajo fueron determinar la presencia de plaguicidas organoclorados (OC) en hígado y evaluar la exposición a partir de la respuesta temporal de los biomarcadores enzimáticos (BM), tales como acetilcolinesterasa (AChE), glutatión-S-transferasa (GST) y catalasa (CAT). Ratones silvestres (Mus musculus) fueron capturados entre junio de 2015 y abril de 2016 en un cultivo de sandía de una comunidad agrícola, en Quintana Roo, México. Los individuos fueron sacrificados in situ y se le diseccionaron los tejidos (hígado, cerebro y músculo esquelético). La presencia de plaguicidas se determinó por cromatografía de gases. La actividad de los BM se determinó por espectofotometría. Se capturaron 35 individuos, con un éxito de captura de 2.33%. Los OC más detectados fueron los drines en ambas temporadas climáticas. La temporada lluviosa influyó más en la actividad de los biomarcadores, ya que la AChE mostró menor actividad (16 y 40 % en cerebro y músculo respectivamente), la GST aumentó su actividad para la misma temporada (77 % mayor), y finalmente la CAT no mostró diferencias significativas entre temporadas. No hubo correlación significativa entre las concentraciones de OC y la actividad de BM, a excepción de los drines y la AChE en cerebro.

Las concentraciones de OC encontradas en el presente trabajo, están por debajo (entre 2 y 20 veces) de las reportadas en otros trabajos con roedores en condiciones controladas. La actividad de los BM refleja que las lluvias parecen acentuar los efectos de los plaguicidas sobre los ratones, sin embargo, puede no representar un escenario de riesgo para su sobrevivencia. La utilización de ratones silvestres como bioindicadores, es una herramienta útil y práctica para vislumbrar disturbios ocasionados por el uso de plaguicidas en zonas agrícolas. Se recomiendan trabajos complementarios y ampliar la batería de BM, para poder determinar con mayor precisión cuales son los contaminantes que afectan en mayor medida la fisiología de los animales silvestres expuestos accidentalmente.

Resumen en inglés

The use of pesticides in crops bordering conservation areas poses risks for wildlife incidentally exposed; its effects in the Yucatan Peninsula, Mexico, are still unknown. Wild mice that inhabit farming land play a key ecological role, and can also be used as bioindicators of wildlife exposure to pollutants. The objectives of this work were to determine the presence of organochlorine pesticides (OC) in liver and evaluate the seasonal response of enzymatic biomarkers (BM) such as acetylcholinesterase (AChE), glutathione-S-transferase (GST), and catalase (CAT). Wild mice (Mus musculus) were captured between June 2015 and April 2016 in a watermelon crop of a rural community in Quintana Roo, Mexico. Individual mice were sacrificed in situ, followed by tissue dissection (liver, brain and skeletal muscle). Pesticides were determined by gas chromatography; BM activity was estimated by spectrophotometry. We captured 35 individuals, with a capture success of 2.33%. The prevailing OCs detected were drines in both climatic seasons. The rainy season influenced the activity of biomarkers to a greater extent, since AChE showed a lower activity (16% and 40% in brain and liver, respectively). GST was activated during the same season (77% higher), while CAT did not show significant differences between seasons. There was no significant correlation between OC concentrations and biomarker activity, except for drines and AChE in the brain. OC concentrations recorded in the present work are below (2- and 20-fold lower) those reported in other works on rodents under controlled conditions.

BM activity suggests that rainfall seem to exacerbate the effects of pesticides on mice; however, it seemingly does not pose a risk for their survival. The use of wild mice as bioindicators is a valuable and practical tool to detect disturbances derived from the use of pesticides in agricultural areas. Further research is recommended using a broader BM battery to identify those pollutants with the most severe effect on the physiology of wild animals incidentally exposed to pesticides.