Influence of climatic factors and microcosm complexity on the fate and effects of pesticides

Abstract

Apesar dos estudos de microcosmo e mesocosmo terem um papel importante no procedimento de registo dos pesticidas, a extensão pelos quais os resultados dos diferentes estudos de modelos de ecossistema poderem ser extrapolados para outros casos é ainda um assunto de debate. Esta tese pretende contribuir para a discussão sobre a influência local, temporal e dos factores metodológicos nos resultados dos estudos do microcosmo. Para este efeito, foram efectuados estudos do microcosmo com água doce em condições experimentais distintas e os efeitos do tratamento e o destino comparados com os reportados em experiências similares. As experiências com pequenos microcosmos laboratoriais com aplicações únicas de clorpirifos, linurão e carbendazim nem sempre previram as respostas exactas, tal como observado em experiências com modelos de ecossistema em larga escala. Uma vez que os sistemas utilizados eram fechados e não continham sedimento nem macrófitas, os pesticidas eram mais persistentes e os valores de toxicidade calculados tornaram-se mais comparáveis com os estabelecidos nas experiências com exposição prolongada. As implicações e as recomendações para a metodologia de estudos de avaliação de risco aquático são discutidos na secção discussão geral. Uma experiência do microcosmo na Tailândia, lidando com múltiplas aplicações de clorpirifos, conduziu à conclusão que o tempo de aplicação tem uma elevada influência nos efeitos do insecticida nas comunidades de água doce. Isto é explicado em relação às fases da população das comunidades de zooplâncton no momento da aplicação. Os valores de toxicidade calculados nos estudos do microcosmo tropical depois de aplicações únicas de pesticida estavam dentro da gama (clorpirifos e carbendazim) ou mais elevado (linurão) que os reportados em estudos temperados. Assim, estes resultados suportam o uso de dados de toxicidade de estudos de ecossistemas modelo levados a cabo em zonas temperadas para a avaliação de risco ambiental em países tropicais.

Although micro- and mesocosm studies play an important role in the registration procedure of pesticides, the extent by which the results of different model ecosystem studies may be extrapolated to one another is still a matter of debate. This thesis aims to contribute to the discussion concerning the influence of spatial, temporal and methodological factors on the outcome of microcosm studies. For this purpose, freshwater microcosm studies were carried out under different experimental conditions and fate and treatment effects compared with those reported in similar experiments. Small indoor microcosm studies with single applications of chlorpyrifos, linuron and carbendazim did not always predict the exact responses as was observed in larger-scale model ecosystem studies. Since closed systems were used that did not contain sediment and macrophytes, pesticides were more persistent and calculated toxicity values were therefore generally more comparable with those reported in studies with long-term exposure. Implications and recommendations for the methodology of aquatic risk assessment studies are discussed in the general discussion section. A microcosm study in Thailand dealing with multiple chlorpyrifos applications led to the conclusion that the time of application has a large influence on the effects of the insecticide on freshwater communities. This is explained in relation to the population phase of zooplankton communities at the time of application. Threshold values calculated in tropical microcosm studies after single pesticide applications were well in range (chlorpyrifos and carbendazim) or higher (linuron) than those reported in temperate studies. These findings thus support the use of toxicity data from model ecosystem studies carried out in the temperate zone for the environmental risk assessment in tropical countries.