Biota toxicity to herbicide Paraquat in Brazilian Northeast littoral reservoirs: need for a biomonitoring program for watershed management

Abstract

We present the original results of set of toxicity tests of the herbicide Paraquat, used in sugar cane fields, and the cultivation of pineapple and, Eucalyptus, on zooplankton and benthos organisms from reservoirs of the Brazilian Northeast Littoral Zone. We demonstrate that Macrobrachium amazonicum (prawn), Pomacea lineata (snail) and Daphnia similis (cladoceran) are several orders of magnitude more sensitive than test organisms (aquatic insects, amphipods, and cladocerans) classically used in temperate regions. Combining typical herbicide application data together with rainfall and water level seasonality of Gramame Reservoir, we emphasize highly fluctuation patterns of toxicity for the other reservoirs in the region. Therefore, they urge the enforcement of management policies based on the implementation of a watershed-scaled biomonitoring program using the here employed test organisms. Reservoirs of the Brazilian Northeast was deteriorating (eutrophication, pollution; including frequent cyanobacteria blooming, often toxic), and multi-use management, particularly to meet the water drinking demand of rural and urban populations, is now a crucial need. The suggestion of implementing a biomonitoring program based on toxicity tests of particularly sensitive organisms are then more appropriate than a costly large-scale high technology program. The use of locally dominant organisms instead of temperate standards is essential. The demonstrated high sensitivity of Daphnia species to Paraquat may well explain why rotifers often dominate the zooplankton in reservoirs of this region, as herbicides and pesticides are widely as well as intensively used in the Northeast Semi-Arid Regions (e.g. Agreste and Sertão).

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“…Gil-Diaz et al (2021) obtained 0.31 µl L -1 , with a 95% confidence interval with a lower limit of 0.26 µl L -1 and an upper limit of 0.35 µl L -1 for the M. olfersii shrimp. Likewise, Barbosa et al (2014) mentions that Daphnia similis had LC 50 of 4 mg L -1 and Macrobrachium sp. of 5 mg L -1 .…”

TOXICIDAD AGUDA DEL HERBICIDA PARAQUAT EN Oreochromis niloticus (CICHLIDAE) Y Macrobrachium olfersii (PALAEMONIDAE).

“…En mamíferos es de 110 mg Kg -1 (ratas) y en aves de 35 mg Kg -1 , mientras que en peces la toxicidad aguda en la trucha arcoiris alcanza una CL 50 de 19 mg L -1 (UNEP, 2012). En invertebrados acuáticos como los neonatos de Daphnia similis la CL 50 es de 0,017 μg L -1 a < 24 h (Barbosa et al, 2014).…”

“…La CL 50 encontrada para M. olfersii (0,31 µl L -1 ) utilizando la forma comercial Dasurquat® fue menor al rango encontrado por otros autores para distintos invertebrados acuáticos (desde 1,4 ppm hasta 100 ppm) con el catión Paraquat. En contraste, Barbosa et al (2014) indicaron que los juveniles M. amazonicum presentaron una CL 50 de 5,0 μg L -1 después de 96 horas. Lo mencionado destaca la variabilidad de la respuesta de la toxicidad aguda, aún entre especies del mismo género, y permite destacar que el langostino M. olfersii tiene una mayor sensibilidad al herbicida al reportar una CL 50 casi 56 veces más baja que la determinada para O. niloticus.…”

“…Se requiere evaluar más detalladamente la sensibilidad al tóxico en diversas especies de organismos acuáticos. Los estudios realizados por Barbosa et al (2014) establecieron que el langostino Macrobrachium amazonicum, el caracol Pomacea lineata y el cladócero Daphnia similis mostraron diferencias en su susceptibilidad en las pruebas toxicológicas de varios órdenes de magnitud, y que fueron más sensibles que los organismos de prueba correspondientes a grupos como los insectos acuáticos, los anfípodos y los cladóceros utilizados habitualmente en regiones templadas. Es necesario conocer el potencial toxicológico del herbicida para identificar las afectaciones en especies silvestres y cultivadas.…”