Field testing passive air samplers for current use pesticides in a tropical environment

Abstract

Air was sampled for one year in the central valley of Costa Rica using an active high-volume sampler as well as passive samplers (PAS) based on polyurethane foam (PUF) disks and XAD-resin filled mesh cylinders. Extracts were analyzed for pesticides that are either banned or currently used in Costa Rican agriculture. Sampling rates for PUF-based passive air samplers, determined from the loss of depuration compounds spiked on the disks prior to deployment, averaged 5.9 +- 0.9 m3 · d-1 and were higher during the windier dry seasonthan duringthe rainy season. Sampling ratesforthe XADbased passive sampler were determined from the slopes of linear relationships that were observed between the amount of pesticide sequestered in the resin and the length of deployment, which varied from 4 months to 1 year. Those sampling rates increased with decreasing molecular size of a pesticide, and their average of 2.1 +- 1.5 m3 · d-1 is higher than rates previously reported for temperate and polar sampling sites. Eventhoughthetrends ofthe sampling rate with molecular size and temperature are consistent with the hypothesis that molecular diffusion controls uptake in passive samplers, the trends are much more pronounced than a direct proportionality between sampling rate and molecular diffusivity would suggest. Air concentrations derived by the three sampling methods are within a factor of 2 of each other, suggesting that properly calibrated PAS can be effective tools for monitoring levels of pesticides in the tropical atmosphere. In particular, HiVol samplers, PUF-disk samplers, and XADbased passive samplers are suitable for obtaining information on air concentration variability on the time scale of days, seasons and years, respectively. This study represents the first calibration study for the uptake of current use pesticides by passive air samplers.

El aire se muestreó durante un año en el valle central de Costa Rica utilizando un muestreador activo de alto volumen, así como muestreadores pasivos (PAS) basados en discos de espuma de poliuretano (PUF) y cilindros de malla rellenos de resina XAD. Se analizaron los extractos para detectar plaguicidas prohibidos o utilizados actualmente en la agricultura costarricense. Las tasas de muestreo de los muestreadores pasivos de aire basados en PUF, determinadas a partir de la pérdida de compuestos de depuración que se espolvorearon en los discos antes de su despliegue, fueron en promedio de 5,9 +- 0,9 m3 - d-1 y fueron mayores durante la estación seca más ventosa que durante la estación lluviosa. Las tasas de muestreo para el muestreador pasivo basado en XAD se determinaron a partir de las pendientes de las relaciones lineales que se observaron entre la cantidad de plaguicida secuestrado en la resina y la duración del despliegue, que varió de 4 meses a 1 año. Esas tasas de muestreo aumentaron con la disminución del tamaño molecular del plaguicida, y su media de 2,1 +- 1,5 m3 - d-1 es superior a las tasas comunicadas anteriormente para los lugares de muestreo templados y polares. Aunque las tendencias de la tasa de muestreo con el tamaño molecular y la temperatura son coherentes con la hipótesis de que la difusión molecular controla la absorción en los muestreadores pasivos, las tendencias son mucho más pronunciadas que una proporcionalidad directa entre la tasa de muestreo y la difusividad molecular sugeriría. Las concentraciones en el aire derivadas de los tres métodos de muestreo están dentro de un factor de 2 entre sí, lo que sugiere que los PAS debidamente calibrados pueden ser herramientas eficaces para controlar los niveles de plaguicidas en la atmósfera tropical. En particular, los muestreadores HiVol, los muestreadores de disco PUF y los muestreadores pasivos basados en XAD son adecuados para obtener información sobre la variabilidad de la concentración en el aire en la escala temporal de días, estaciones y años, respectivamente. Este estudio representa el primer estudio de calibración de la captación de plaguicidas de uso corriente por muestreadores pasivos de aire.