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A preliminary study of the content and distribution of pesticide residues in soil samples from the Kathmandu valley, Nepal Estudio preliminar sobre el contenido y distribución de residuos de pesticidas en suelos del valle de Katmandú, Nepal Estudo preliminar sobre o teor e distribuição de resíduos de pesticidas em amostras de solos do vale de Kathmandu, Nepal

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Author(s): Nirita Giri | Axel Mentler | Monika Sieghardt | Winfried E.H. Blum | Celine Lesueur

Journal: Spanish Journal of Soil Science
ISSN 2253-6574

Volume: 2;
Issue: 3;
Date: 2012;
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Keywords: Agricultural soils | pesticides | contamination | QuEChERS method | LC-MS/MS | food security | Suelos agrícolas | pesticidas | contaminación | método QuEChERS | LC-MS/MS | seguridad alimentaria | Solos agrícolas | pesticidas | contaminação | método QuEChERS | LC-MS/MS | segurança alimentar

ABSTRACT
The increasing use of pesticides for agricultural production is causing soil pollution problems in different parts of Nepal. Uncontaminated agricultural soils are of great importance as they have a direct impact on food security and human health. The objective of this study was to investigate the quality and quantity of pesticides in soil samples from districts near the capital city of Kathmandu, from where fruit and vegetables are brought to the city for consumption. A questionnaire survey was carried out in four districts around Kathmandu city to investigate the types of pesticides that are most commonly used in these districts. A total of 15 soil samples were taken at a depth of 10 cm and four complete soil profiles were sampled at three different depths (10 cm, 30 cm and 50 cm) on the farms of those who were interviewed. A total of four replicates of each soil sample were extracted and analyzed. The pH, soil texture and organic carbon content of the soil samples were analyzed to understand the general soil characteristics. The QuEChERS method used for the analysis of food samples was modified and applied to the soil samples. An HPLC-MS/MS was used for the qualification and quantification of the pesticide residues in the soil samples. The questionnaire survey revealed that carbendazim, chlorpyrifos-methyl, parathion-methyl, imidacloprid, metalaxyl, dimethoate, omethoate and dichlorvos were the most commonly used pesticides in the area studied. The chemical analysis showed that soil samples from all the districts except Kathmandu city were contaminated with various pesticides. The soil samples collected at the depth of 10 cm were found to be contaminated with the fungicide carbendazim and the insecticide chlorpyrifos-methyl at rates of up to 0.038 mg kg-1 and the systemic insecticide imidacloprid was found at up to 0.016 mg kg-1. The study of soil samples taken at different depths (10 cm, 30 cm and 50 cm) showed that pesticides were homogenously distributed with soil depth. The recovery between 77.5-112%, linearity between 0.01 mg kg-l - 2 mg kg-l with correlation factors R2 higher than 0.99 and LOQ between 0.2 µg kg-1- 6.25 µg kg-l were found. Some samples were contaminated with parathion-methyl, a highly carcinogenic organophosphorous insecticide, even though these pesticides had already been banned. For the first time, this study provides information about soil contamination levels due to pesticides in Central Nepal and shows that further research and information campaigns for farmers are necessary.El uso creciente de pesticidas para la producción agrícola está ocasionando problemas de contaminación de suelos en diferentes partes de Nepal. Los suelos agrícolas no contaminados son de gran importancia puesto que tienen un impacto directo sobre la seguridad alimentaria y la salud humana. El objetivo de este estudio fue investigar la calidad y cantidad de pesticidas en muestras de suelo de distintos distritos cercanos a la capital de Nepal, Katmandú, que abastecen de fruta y verdura a esta ciudad. Se llevó a cabo un cuestionario en cuatro distritos de los alrededores de Katmandú para evaluar los tipos de pesticidas de uso más común en ellos. Se tomaron 15 muestras de suelo a una profundidad de 10 cm y se muestrearon cuatro perfiles de suelos a tres profundidades distintas (10, 30 y 50 cm) en las granjas de las personas encuestadas. Se tomaron cuatro réplicas de cada muestra de suelo, analizando pH, textura y contenido en carbono orgánico. Para el análisis de las muestras de suelos se utilizó una modificación del método QuEChERS aplicado a alimentos y la caracterización y cuantificación de los residuos de pesticidas en suelos se llevó a cabo por HPLC-MS/MS. El cuestionario realizado reveló que los pesticidas más comunes utilizados en el área de estudio eran carbendazim, chlorpyrifos-methyl, parathion-methyl, imidacloprid, metalaxyl, dimethoate, omethoate y dichlorvos. El análisis químico mostró que todas las muestras de suelo de todos los distritos estaban contaminadas con varios pesticidas excepto las procedentes de la ciudad de Katmandú. Las muestras de suelo a 10 cm estaban contaminadas con el fungicida carbendazim y el insecticida chlorpyrifos-methyl en valores de hasta 0,038 mg kg-1. El insecticida sistemático imidacloprid se encontró en concentraciones de hasta 0,016 mg kg-1. El estudio realizado con suelos muestreados a varias profundidades (10, 30 y 50 cm) mostró que los pesticidas analizados estaban distribuidos homogéneamente a lo largo de todo el perfil. Se obtuvo una recuperación entre el 77,5% y 112%, con una linearidad entre 0,01 y 2 mg kg-1 con factores de correlación R2 superiores a 0,99 y un LOQ entre 0.2 µg kg-1 y 6.25 µg kg-1. Algunas muestras de suelo estaban contaminadas con parathion-methyl, un insecticida organofosforado con alto poder cancerígeno, a pesar de que su uso está prohibido. Este trabajo representa el primer estudio realizado sobre niveles de contaminación en suelos debidos a pesticidas en la zona de Nepal Central y muestra que son necesarios futuros estudios y campañas informativas para los agricultores de estas áreas.A utilização crescente do uso de pesticidas em produção agricola tem conduzido a situações de poluição em diferentes zonas do Nepal. Os solos agrícolas não contaminados desempenham um importante papel uma vez que têm um impacto direto na segurança alimentar e saúde humana. O objetivo deste trabalho foi investigar a qualidade e quantidade de pesticidas em amostras de solo dos distritos vizinhos da capital, cidade de Kathmandu, locais onde têm origem as frutas e legumes consumidos na capital. Foi realizado um inquérito em quatro distritos em redor da cidade de Kathmandu para investigar os tipos de pesticidas que são mais comumente usados. Recolheu-se um total de 15 amostras de solo com uma profundidade de 10 cm e amostraram-se nas fazendas dos agricultores entrevistados quatro perfis de solo completos a três profundidades diferentes (10 cm, 30 cm e 50 cm). Extraíu-se e analisou-se um total de quatro repetições de cada amostra de solo. Determinou-se o pH, textura do solo e teor de carbono orgânico nas amostras de solo analisadas para uma melhor compreensão das características gerais do solo. O método QuEChERS utilizado para a análise de amostras de alimentos foi modificado e aplicado para a análise dos solos. Para a qualificação e quantificação dos resíduos de pesticidas nas amostras de solo usou-se a HPLC-MS/MS. O questionário revelou que o carbendazim, cloropirifos-metilo, paratião-metilo, imidacloprid, metalaxil, dimetoato, ometoato e diclorvos eram os pesticidas mais utilizados na área estudada. A análise química demonstrou que as amostras de solo de todos os distritos, exceto as da cidade de Kathmandu, estavam contaminadas com vários pesticidas. As amostras de solo recolhidas a uma profundidade de 10 cm apresentavam contaminação com o fungicida carbendazim e com o insecticida clorpirifos-metilo até valores de 0,038 mg kg-1 e com o inseticida sistémico imidaclopride até 0,016 mg kg-1. O estudo de amostras de solo a diferentes profundidades (10 cm, 30 cm e 50 cm) demonstrou que ocorreu uma distribuição homogénea dos pesticidas com a profundidade de solo. Foi encontrada uma recuperação entre 77,5-112%, linearidade entre 0,01 mg kg-1 - 2mg kg-1 com fatores de correlação R2 superiores a 0,99 e LOQ entre 0,2 µg kg-1 - 6,25 µg kg-1. Algumas amostras foram contaminadas com paratião-metilo, um inseticida organofosforado altamente cancerígeno, embora estes pesticidas já tenham sido retirados do mercado e proíbido o seu uso. Este estudo forneceu pela primeira vez informações sobre os níveis de contaminação do solo devido a pesticidas no Nepal Central e mostra a necessidade de uma investigação mais profunda bem como de realização de campanhas de informação junto dos agricultores.
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