Evaluación de plaguicidas en un ambiente acuático contaminado : su acumulación en biota y aplicación de biomarcadores para su detección

Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2015La importancia de la agricultura en nuestro país ha llevado a un aumento de la cantidad y variedad de químicos de uso agronómico, siendo los ecosistemas acuáticos los principales receptores de estos compuestos. El objetivo de esta tesis fue evaluar la contaminación con plaguicidas de uso frecuente en distintos compartimentos abióticos del hábitat acuático en la cuenca del río Suquía y realizar un análisis integral del efecto y acumulación de dos de los plaguicidas presentes en la cuenca considerados de mayor riesgo para la biota: cipermetrina y clorpirifós en la especie ictícola autóctona Jenynsia multidentata. Para el monitoreo temporal y espacial en la cuenca de río Suquía, fueron seleccionados los plaguicidas más utilizados: atrazina, acetoclor, clorpirifós, alfa-endosulfán, betaendosulfán, alfa-cipermetrina y glifosato. También se incluyeron dos productos de degradación como endosulfán sulfato, metabolito de endosulfán, y ácido aminometilfosfónico (AMPA), producto de degradación de glifosato. Las muestras se recolectaron en 5 sitios ubicados a lo largo del río Suquía con variado uso del suelo: La Calera, Villa Corazón de María, Río Primero, Santa Rosa de Río Primero y La Para. Los muestreos fueron realizados en períodos de baja y alta aplicación cubriendo la campaña agrícola 2010-2011. Para la determinación de plaguicidas apolares y semi-polares (atrazina, acetoclor, clorpirifós, alfa-endosulfán, beta-endosulfán, cipermetrina y el producto de degradación de endosulfán, endosulfán sulfato) en muestras de aguas naturales y sedimentos fue necesaria la optimización de la extracción y cuantificación. Para la extracción en muestras de aguas naturales se desarrolló una metodología combinada a partir de dos métodos consecutivos: extracción en fase sólida y microextracción en fase sólida. Para la extracción en sedimentos se ajustó una metodología de microextracción en fase sólida en espacio de cabeza. La cuantificación de estos analitos se realizó por cromatografía gaseosa acoplada a espectrometría de masas, para lo cual fue necesaria la optimización de la separación y detección. La determinación de glifosato y AMPA se realizó en muestras de agua, sedimentos y material particulado en suspensión. Las muestras de agua fueron derivatizadas sin previa extracción, a diferencia de las muestras de sedimentos y material particulado en suspensión que debieron someterse a una extracción y posterior derivatización. La cuantificación se realizó por cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas. De un total de 140 muestras analizadas el 47 % resultaron positivas. Además, al menos un plaguicida fue cuantificado en todos los sitios de monitoreo. Estos resultados muestran la amplia distribución de plaguicidas en la cuenca del río Suquía, denotando la alta probabilidad de ser encontrados en los distintos compartimentos abióticos de este recurso hídrico. Por otro lado, no se observaron variaciones temporales en relación a las épocas de baja y alta aplicación. Las mayores concentraciones de plaguicidas fueron encontradas en Villa Corazón de María donde se deduce que la contaminación podría provenir de dos fuentes: por su utilización en el cinturón verde y por uso urbano en la ciudad de Córdoba. Glifosato exhibió las mayores concentraciones en todas las matrices evaluadas, mientras que endosulfán, clorpirifós y cipermetrina presentaron valores en agua que sobrepasan los límites establecidos para protección de la biota acuática. Por medio de bioensayos se evaluó la acumulación y efecto de concentraciones subletales de cipermetrina y clorpirifós en forma individual, mezcla de productos puros y comerciales en hembras de J. multidentata. Se determinó la presencia de cipermetrina y clorpirifós acumulados en distintos órganos de los peces expuestos, evidenciando las mayores concentraciones en los órganos de ingreso del contaminante (intestino y branquias) y en el principal órgano de detoxificación (hígado). Además, en músculo se cuantificaron las menores concentraciones mientras que en cerebro y gónadas los niveles fueron siempre menores al límite de detección del método utilizado. La acumulación cuantificada en peces expuestos a mezclas fue mayor que la observada en peces expuestos a los compuestos de forma individual. Además, las mezcla técnica mostró un patrón de acumulación diferente a la mezcla comercial, siendo mayores las concentraciones acumuladas en este último tratamiento. La toxicidad de estos insecticidas se determinó a partir de biomarcadores de efecto a distintos niveles de organización. A nivel bioquímico se determinaron respuestas del sistema de biotransformación como la expresión de citocromo P4501A, expresión de Pglicoproteína y actividad de Glutatión S-transferasa, pudiendo asociarse estas respuestas con la acumulación observada. Las enzimas colinesterasas (acetilcolinesterasas y butirilcolinesterasas), fueron evaluadas en cerebro y músculo de J. multidentata,observándose cambios en su respuesta tanto a la exposición con clorpirifós, asociada a su mecanismo de acción, como a cipermetrina. Las respuestas indicativas de estrés oxidativo fueron evaluadas por la medición de la actividad de enzimas antioxidantes (Catalasa, Glutatión peroxidasa y Glutatión reductasa) y la generación de daño oxidativo (niveles de lípidos peroxidados y proteínas carboniladas). Se observó daño oxidativo en los peces expuestos clorpirifós y a las mezclas de compuestos puros y comerciales. A nivel de individuo se determinaron cambios en el comportamiento natatorio de los peces a 24 y 96 h de exposición a dos niveles de concentración mediante la filmación de los individuos, seguido por el procesamiento con un software específico. Finalmente, se evaluó la posibilidad de que estos insecticidas provoquen disrupción endócrina, interfiriendo en el proceso de esteroidogénesis por la alteración en la expresión de la enzima aromatasa. Considerando los resultados de los biomarcadores, se concluye que J. multidentata responde de forma diferente ante la exposición de clorpirifós y cipermetrina en forma individual y en mezclas. Las respuestas de los biomarcadores de efecto, integradas en un índice de respuesta, mostraron mayores cambios en los peces enfrentados a las mezclas en relación a los insecticidas en forma individual. Éste y otros estudios similares deberían ser considerados en evaluaciones de riesgo de ambientes naturales donde una gran variedad de contaminantes están presentes.Bonansea, Rocío Inés. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.Amé, María Valeria. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina.Wunderlin, Daniel Alberto. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Orgánica; Argentina.Bujan de Vargas, Elba Ines. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Orgánica; Argentina.Rivas, Gustavo Adolfo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Fisicoquímica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Fisicoquímica de Córdoba; Argentina.Ríos, María del Cármen. Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Cienicas Exactas y Naturales. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina