Lower tier toxicity risk assessment of agriculture pesticides detected on the Río Madre de Dios watershed, Costa Rica

Abstract

Costa Rica is a tropical country with one of the highest biodiversity on Earth. It also has an intensive agriculture, and pesticide runoff from banana and pineapple plantations may cause a high toxicity risk to non-target species in rivers downstream the plantations. We performed a first tier risk assessment of the maximum measured concentrations of 32 pesticides detected over 4 years in the River Madre de Dios (RMD) and its coastal lagoon on the Caribbean coast of Costa Rica. Species sensitivity distributions (SSDs) were plotted in order to derive HC5 values for each pesticide, i.e., hazard concentrations for 5 % of the species, often used as environmental criteria values in other countries. We also carried out toxicity tests for selected pesticides with native Costa Rican species in order to calculate risk coefficients according to national guidelines in Costa Rica. The concentrations of herbicides diuron and ametryn and insecticides carbofuran, diazinon, and ethoprophos exceeded either the HC5 value or the lower limit of its 90 % confidence interval suggesting toxic risks above accepted levels. Risk coefficients of diuron and carbofuran derived using local guidelines indicate toxicity risks as well. The assessed fungicides did not present acute toxic risks according to our analysis. Overall, these results show a possible toxicity of detected pesticides to aquatic organisms and provide a comparison of Costa Rican national guidelines with more refined methods for risk assessment based on SSDs. Further higher tier risk assessments of pesticides in this watershed are also necessary in order to consider pesticide water concentrations over time, toxicity from pesticide mixtures, and eventual effects on ecosystem functions.

Costa Rica es un país tropical con una de las mayores biodiversidades de la Tierra. También tiene una agricultura intensiva, y la escorrentía de plaguicidas de las plantaciones de banano y piña puede causar un alto riesgo de toxicidad para las especies no objetivo en los ríos río abajo de las plantaciones. Realizamos una evaluación de riesgo de primer nivel de las concentraciones máximas medidas de 32 plaguicidas detectados durante 4 años en el río Madre de Dios (RMD) y su laguna costera en la costa caribeña de Costa Rica. Se trazaron las distribuciones de sensibilidad de las especies (SSD) con el fin de derivar los valores de HC5 para cada plaguicida, es decir, concentraciones de peligro para el 5% de las especies, que a menudo se utilizan como valores de criterios ambientales en otros países. También realizamos pruebas de toxicidad para plaguicidas seleccionados con especies nativas costarricenses con el fin de calcular los coeficientes de riesgo de acuerdo con los lineamientos nacionales en Costa Rica. Las concentraciones de herbicidas diurón y ametrina e insecticidas carbofurano, diazinón y etoprofos excedieron el valor de HC5 o el límite inferior de su intervalo de confianza del 90%, lo que sugiere riesgos tóxicos por encima de los niveles aceptados. Los coeficientes de riesgo de diurón y carbofurano derivados según las directrices locales también indican riesgos de toxicidad. Los fungicidas evaluados no presentaron riesgos tóxicos agudos según nuestro análisis. En general, estos resultados muestran una posible toxicidad de los plaguicidas detectados para los organismos acuáticos y proporcionan una comparación de las directrices nacionales de Costa Rica con métodos más refinados para la evaluación de riesgos basados ​​en SSD. También son necesarias más evaluaciones de riesgo de plaguicidas de nivel superior en esta cuenca para considerar las concentraciones de plaguicidas en el agua a lo largo del tiempo, la toxicidad de las mezclas de plaguicidas y los posibles efectos sobre las funciones del ecosistema.

A Costa Rica é um país tropical com uma das maiores biodiversidades da Terra. Também tem uma agricultura intensiva, e o escoamento de pesticidas das plantações de banana e abacaxi pode causar um alto risco de toxicidade para espécies não-alvo nos rios a jusante das plantações. Realizamos uma avaliação de risco de primeiro nível das concentrações máximas medidas de 32 pesticidas detectados ao longo de 4 anos no rio Madre de Dios (RMD) e sua lagoa costeira na costa caribenha da Costa Rica. Distribuições de sensibilidade de espécies (SSDs) foram plotadas a fim de derivar valores de HC5 para cada pesticida, ou seja, concentrações de perigo para 5% das espécies, frequentemente usadas como valores de critérios ambientais em outros países. Também realizamos testes de toxicidade para pesticidas selecionados com espécies nativas da Costa Rica para calcular os coeficientes de risco de acordo com as diretrizes nacionais da Costa Rica. As concentrações de herbicidas diuron e ametryn e inseticidas carbofuran, diazinon e etoprofos excederam o valor de HC5 ou o limite inferior de seu intervalo de confiança de 90%, sugerindo riscos tóxicos acima dos níveis aceitos. Os coeficientes de risco de diuron e carbofuran derivados de acordo com as diretrizes locais também indicam riscos de toxicidade. Os fungicidas avaliados não apresentaram riscos tóxicos agudos de acordo com nossa análise. No geral, esses resultados mostram uma possível toxicidade dos pesticidas detectados para os organismos aquáticos e fornecem uma comparação das diretrizes nacionais da Costa Rica com métodos mais refinados para avaliação de risco com base em SSDs. Outras avaliações de risco de nível mais alto de pesticidas nesta bacia hidrográfica também são necessárias para considerar as concentrações de pesticidas na água ao longo do tempo, a toxicidade de misturas de pesticidas e os eventuais efeitos nas funções do ecossistema.