Pesticides Burden in Neotropical Rivers: Costa Rica as a Case Study

Abstract

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.