Evaluation of behavioral and neurochemical changes induced by carbofuran in zebrafish (Danio rerio).

Carbofuran (CF) is a carbamate class pesticide, widely used in agriculture for pest control in crops. This pesticide has high toxicity in non-target organisms, and its presence in the environment poses a threat to the ecosystem. Research has revealed that this pesticide acts as an inhibitor of acetylcholinesterase (AChE), inducing an accumulation of acetylcholine in the brain. Nonetheless, our understanding of CF impact on the central nervous system remains elusive. Therefore, this study explored how CF influences behavioral and neurochemical outcomes in adult zebrafish. The animals underwent a 96-hour exposure protocol to different concentrations of CF (5, 50, and 500 µg/L) and were subjected to the novel tank (NTT) and social preference tests (SPT). Subsequently, they were euthanized, and their brains were extracted to evaluate neurochemical markers associated with oxidative stress and AChE levels. In the NTT and SPT, CF did not alter the evaluated behavioral parameters. Furthermore, CF did not affect the levels of AChE, non-protein sulfhydryl groups, and thiobarbituric acid reactive species in the zebrafish brain. Nevertheless, further investigation is required to explore the effects of environmental exposure to this compound on non-target organisms.

Degradation of carbofuran and acetamiprid in wolfberry by dielectric barrier discharge plasma: Kinetics, pathways, toxicity and molecular dynamics simulation.

Carbofuran and acetamiprid pose the highest residual risk among pesticides found in wolfberries. This study aimed to degrade these pesticides in wolfberries using a multi-array dielectric barrier discharge plasma (DBD), evaluate the impact on safety and quality and explore their degradation mechanism. The results showed that DBD treatment achieved 90.6% and 80.9% degradation rates for carbofuran and acetamiprid, respectively, following a first-order kinetic reaction. The 120 s treatment successfully reduced pesticide contamination to levels below maximum residue limits. Treatment up to 180 s did not adversely affect the quality of wolfberries. QTOF/MS identification and degradation pathway analysis revealed that DBD broke down the furan ring and carbamate group of carbofuran, while replacing the chlorine atom and oxidizing the side chain of acetamiprid, leading to degradation. The toxicological evaluation showed that the degradation products were less toxic than undegraded pesticides. Molecular dynamics simulations revealed the reactive oxygen species (ROS) facilitated the degradation of pesticides through dehydrogenation and radical addition reactions. ROS type and dosage significantly affected the breakage of chemical bonds associated with toxicity (C4-O5 and C2-Cl1). These findings deepen insights into the plasma chemical degradation of pesticides.

Effects of the Pesticide Carbofuran on Two Species of Chlorophyceae (Desmodesmus communis and Pseudopediastrum boryanum) and Their Pesticide Bioremediation Ability.

Carbofuran is one of the most toxic broad-spectrum pesticides. We evaluated the effects of carbofuran on two species of microalgae, Pseudopediastrum boryanum and Desmodesmus communis, through measurements of cell viability, biomass, chlorophyll content, and the production of reactive oxygen species (ROS). The ability of these algae to remove carbofuran dissolved in the media was also determined. For the evaluations, both microalgae species were exposed to carbofuran (FURADAN 350 SC®) at concentrations of 100, 1000, and 10,000 µg L-1 for 7 days. Algae cell viability and chlorophyll-a concentration were not affected by the presence of carbofuran. Both species grew when exposed to the pesticide; however, the microalgae D. communis grew less than its respective control when exposed to the highest concentration (10,000 µg L-1 of carbofuran), indicating an adverse effect of the pesticide on this species. A significant increase in ROS production was observed in D. communis and P. boryanum when exposed to the highest concentration tested. The microalgae P. boryanum completely removed carbofuran in the media within 2 days, regardless of the concentration, whereas D. communis achieved the same result only after 5 days of exposure. Growth inhibition was observed only until the disappearance of carbofuran from the media. The present study suggests the use of microalgae, mainly P. boryanum, as potential tools for the remediation of environments contaminated by carbofuran because of their resistance to the insecticide and their ability to remove it rapidly from water. Environ Toxicol Chem 2024;43:926-937. © 2023 SETAC.

The adsorption effects of biochar on carbofuran in water and the mixture toxicity of biochar-carbofuran in rats.

Carbofuran, a widely used carbamate insecticide, is frequently detected in water. In this study, a high-performance adsorbent (WAB4) for carbofuran was obtained from laboratory-synthesized biochars. The maximum adsorption of carbofuran by WAB4 reaches 113.7 mg/g approximately. The adsorption of carbofuran by biochar was a multi-molecular layer and the adsorption process conforms to the pseudo-second-order kinetic model (R2 = 0.9984) and Freundlich isotherm model (R2 = 0.99). Importantly, an in vivo rat model was used to assess the combined toxicological effects of biochar-carbofuran complexes. The toxicity of the complexes (LD50 > 12 mg/kg) is lower than that of carbofuran (LD50 = 7.9 mg/kg) alone. The damage of biochar-carbofuran complex on rat liver and lung is significantly less than that of carbofuran. The Cmax and bioavailability of carbofuran were found to be reduced by 64% and 68%, respectively, when biochar was present, by UPLC-MS/MS analysis of carbofuran in rat plasma. Furthermore, it was confirmed that the biochar-carbofuran complex is relatively stable in the gastrointestinal tract, by performing a carbofuran release assay in artificial gastrointestinal fluids in vitro. Collectively, biochar is a bio-friendly material for the removal of carbofuran from water.

Sublethal toxicity of carbofuran in cattle egret (Bubulcus ibis coromandus): hematological, biochemical, and histopathological alterations / Toxicidade subletal do carbofurano na garça-vaqueira (Bubulcus ibis coromandus): alterações hematológicas, bioquímicas e histopatológicas

Abstract This study was aimed to investigate Carbofuran (CF)-induced pathological changes in cattle egret. Two hundred cattle egrets were reared and equally divided into four groups and given different CF concentrations (0.03 mg/L, 0.02 mg/L, 0.01 mg/L and 0 mg/L (control group)). Hematology, serum biochemistry, histopathology, and immunological markers were studied. Our results confirm that CF induces anemic conditions, leukocytosis, elevated liver enzymatic activity, and alterations in renal biomarkers. Moreover, specific microscopic lesions such as multifocal necrosis, pyknotic nuclei, hemorrhages, congestion, and inflammatory cell proliferation were observed in the liver, kidney, spleen, and thymus. These findings suggest that CF can induce harmful effects, so the application of this pesticide in the field must be strictly monitored to mitigate the possibility of exposure to non-target species.

Resumo Este estudo teve como objetivo investigar as alterações patológicas induzidas por carbofurano (CF) em garças-vaqueiras. Duzentas dessas garças foram criadas e divididas igualmente em quatro grupos e receberam diferentes concentrações de CF: 0,03 mg/L; 0,02 mg/L; 0,01 mg/L; e 0 mg/L (grupo controle). Foram realizadas análises de hematologia, bioquímica sérica, histopatologia e marcadores imunológicos. Nossos resultados confirmaram que CF induz condições anêmicas, leucocitose, atividade enzimática hepática elevada e alterações nos biomarcadores renais. Além disso, lesões microscópicas específicas, como necrose multifocal, núcleos picnóticos, hemorragias, congestão e proliferação de células inflamatórias, foram observadas no fígado, rim, baço e timo. Esses achados sugerem que o CF pode causar efeitos nocivos, portanto a aplicação desse agrotóxico no campo deve ser rigorosamente monitorada para mitigar a possibilidade de exposição a espécies não alvo.

Avaliação do efeito combinado de carbofurano e temperatura para Ceriodaphnia dubia / Evaluation of the combined effect of carbofuran and temperature to Ceriodaphnia dubia

Desde 2008, o Brasil ocupa a posição de maior consumidor de agrotóxicos do mundo. Em 2001 o grupo dos agrotóxicos mais usados foi o grupo dos inseticidas. O Carbofurano é um inseticida carbamato sistêmico de amplo espectro, utilizado em todo o mundo. O Carbofurano possui meia vida no meio ambiente relativamente curta e sendo relativamente estável em condições neutras ou ácidas. Ele possui baixa tendência a volatilizar e é altamente móvel no solo, podendo lixiviar para águas subterrâneas e cursos d’água. O Carbofurano inibe a colinesterase, estimulando o sistema nervoso e causa efeitos cancerígenos, teratogênicos e genotóxicos. Estresses físicos como a mudança de temperatura podem afetar a susceptibilidade dos organismos à químicos, alterando a toxicodinâmica da interação química com o organismo, a toxicocinética, o metabolismo e estado fisiológico dos mesmos. As mudanças climáticas e o aquecimento global causados pela emissão de gases de efeito estufa, representam estressores que afetam a ocorrência de espécies levando à redução da biodiversidade. Acredita-se o aumento de 1,5-2,5oC nas temperaturas médias globais aumentam em 20-30% o risco de extinção de espécies e estudos indicam que um aumento na escala de 3oC é passível de ocorrer até o ano de 2100. Para a liberação e avaliação dos efeitos ambientais de agrotóxicos, são geralmente exigidos testes de toxicidade e o monitoramento através da avaliação ecotoxicológica é recomendado por diversos autores. Ceriodaphnia dubia é um microcrustáceos zooplanctônico muito utilizado como bioindicador, são filtradores, vivem em água doce e ocupam uma posição chave na cadeia alimentar. Dentre os fatores ambientais que influenciam as comunidades zooplanctônicas, a temperatura altera o ciclo de vida de muitos organismos, podendo modificar a taxa de reprodução e de filtração de várias espécies. Alterações nestes fatores podem influenciar a toxicidade de contaminantes para bioindicadores planctônicos. Diversos estudos encontraram relação entre o aumento da temperatura e o aumento da sensibilidade dos organismos e, consequentemente, da toxicidade dos contaminantes químicos. No entanto, esta toxicidade depende do contaminante testado. Não foram encontrados estudos sobre a avaliação do efeito combinado de Carbofurano e Temperatura sobre Ceriodaphnia dubia. O presente estudo visa avaliar este efeito combinado. Os resultados deste estudo, corroboraram com os de outros estudos, demostrando que temperaturas fora da faixa ótima influenciam a reprodução, desenvolvimento e alimentação de C. dubia, assim como influenciam negativamente na sensibilidade do organismo ao Carbofurano. Este efeito não pode ser observado apenas através de testes agudos, no entanto, os testes crônicos possibilitaram a observação do efeito combinado. Independente da temperatura, os resultados obtidos no presente estudo demonstram que as CL50 estão em concentrações inferiores às encontradas em ambientes naturais no Brasil e às estabelecidas pela OMS como padrão. Assim, conclui-se que os testes crônicos podem ser ferramentas interessantes para aplicação e uso rotineiro por agências ambientais. Esta avaliação deve ser realizada de acordo com as características ambientais locais e estes fatores devem ser levados em consideração durante a compilação de legislações, já que legislações nacionais podem não ser suficientes para evitar impactos a nível local.

Evaluación del riesgo ambiental de carbofurano en bioensayos con organismos no blanco / Environmental risk assessment of carbofuran in bioassays with non-target organisms

El carbofurano es uno de los plaguicidas más empleado en la agricultura peruana. El objetivo de este trabajo fue evaluar el riesgo ambiental del carbofurano en bioensayos de toxicidad, sobre once especies no destinatarias. La siguiente secuencia relativa de mayor a menor cocientes de riesgo (CR) del carbofurano para los 19 puntos finales de efecto en once especies fue encontrada: Daphnia magna (mortalidad) > Lemna minor (inhibición de formación de las hojas) > Paracheirodon innesi (nado extraño) = P. innesi (incremento del movimiento opercular) > Chironomus calligraphus (mortalidad) > L. minor (necrosis) > P. innesi (mortalidad) > L. minor (clorosis) > Tetrapygus niger (inhibición de la fecundación) > Coturnix japonica (mortalidad) > Oncorhynchus mykiss (incremento de coloración) > Ceraeochrysa cincta (no eclosión de huevos) > O. mykiss (mortalidad con oxígeno) > O. mykiss (mortalidad sin oxígeno) > Trichogramma pretiosum (mortalidad) > C. cincta (mortalidad) > T. pretiosum (no emergencia de adultos) > Trichogramma pintoi (mortalidad) > Beauveria bassiana (inhibición del crecimiento). Los cocientes de riesgo (CR) indicaron en todos los casos un alto riesgo del carbofurano principalmente en el ambiente acuático en comparación con el terrestre.

Carbofuran is one of the most employed pesticides in Peruvian agriculture. This research aimed to evaluate the risk assessment in bioassays of carbofuran on eleven non-target species. The following relative sequence in decreasing ecotoxicity order in terms of RQ (Risk quotient) to carbofuran to 19 end points on 11 species was found: Daphnia magna (mortality) > Lemna minor (inhibition of new fronds) > Paracheirodon innesi (strange swim) = P. innesi (increase of opercula movement) > Chironomus calligraphus (mortality) > L. minor (necrosis) > P. innesi (mortality) > L. minor (chlorosis) > Tetrapygus niger (inhibition of fertilization)> Coturnix japonica (mortality) > Oncorhynchus mykiss (increase of coloration) > Ceraeochrysa cincta (not hatch of eggs) > O. mykiss (mortality without oxygen) > O. mykiss (mortality with oxygen) > Trichogramma pretiosum (mortality) > C. cincta (mortality) > T. pretiosum (not emergence of adults) > Trichogramma pintoi (mortality) > Beauveria bassiana (inhibition of growth). Risk quotient (RQ) indicated that carbofuran is highly risky mainly to aquatic environment than terrestrial.

Toxicidade aguda de alguns herbicidas e inseticidas utilizados em lavouras de arroz irrigado sobre o peixe Danio rerio / Acute toxicity of some herbicides and insecticides used in paddy rice on the fish Danio rerio

Este trabalho teve como objetivo determinar a CL50 48h de alguns herbicidas e inseticidas utilizados na cultura do arroz irrigado e estimar os coeficientes de risco (análise de risco determinístico), usando como organismo-teste o peixe paulistinha (Dario rerio). Os herbicidas 2,4-D, metsulfurom-metílico, carfentrazonaetílica, bentazona, quincloraque, clomazona, oxadiazona, oxifluoefem, bispiribaque-sódico, pirazossulfurom-etílico, apresentaram valores de CL50 48h em mg.L-1 (ingrediente ativo) de: 237,1; maior que 100,0; 2,5; 1150.0; 300,0; 13,8; 3,0; 1,2; maior que 100,0; 67,56, respectivamente. Os herbicidas betaciflutrina, carbofurano, fipronil e lambdacialotrina apresentaram valores de CL50 48h em mg.L (ingrediente ativo) de: 0,004; 1,3; 0,2 e 0,002, respectivamente. Os resultados deste trabalho indicaram que os herbicidas oxifluorfem, oxadiazona e clomazona e os inseticidas lambdacialotrina, betaciflutrina, carbofurano e fipronil apresentam maior potencial de risco de impacto ecológico sobre o bioindicador D. rerio. Os herbicidas metsulfurom, pirazossulfuron, bispiribaque, bentazona e quincloraque revelaram risco mínimo a leve de impacto sobre peixes da espécie D.rerio.

Envenenamientos e intoxicaciones de fauna silvestre y doméstica en la región de murcia durante el bienio 2005-2006 / Intentional and unintentional poisonings of wild and domestic fauna in the Region of Murcia during biennium 2005-2006

El presente estudio afronta la revisión y análisis de los datos obtenidos a partir de los casos sospechososde envenenamiento o intoxicación en animales silvestres (y domésticos en menor medida), recibidos duranteel bienio 2005-2006 en el Servicio de Toxicología del Centro de Recuperación de Fauna Silvestre “El Valle”(Murcia). Dicha revisión permite ofrecer información epidemiológica acerca de los principales agentes tóxicosrelacionados con envenenamientos de animales de vida silvestre en el Sureste de España, así como de las causasque conducen a provocarlos. De los 94 casos recibidos y analizados, 41 fueron positivos, con un balance totalde 122 cadáveres. Plaguicidas, sobre todo insecticidas y rodenticidas, fueron las sustancias más frecuentementeinvolucradas. En concreto, aldicarb (29,54%), fentión (25,00%), carbofurano (15,90%) y monocrotofos(9,09%) son los compuestos más utilizados en la preparación de cebos para envenenamientos. La primavera yel invierno son las épocas del año en las que los envenenamientos son más numerosos, y mayoritariamente seproducen en zonas rurales y de tradición cinegética

Data of chemical toxicological analyses carried out over a two year period (2005-2006) by the WildlifeRecovery Center “El Valle” of Murcia (Spain). These results allow to perform an epidemiologic information conclusioaboutthe main toxic agents of poisoning wildlife (and domestic animals in some cases) of Southeastern Spain.From 94 cases received and analyzed, 41 were positive to intentional poisoning (a total of 122 dead animals).Pesticides, especially insecticides and rodenticides, were frequently involved. Aldicarb (29,54%), fenthion(25,00%), carbofuran (15,90%) and monocrotophos (9,09%) were the most usual toxic agents in baits preparedfor intentional poisonings. Spring and winter are the seasons of the year in which the poisonings are morecommon, and mainly they take place in rural zones and those of hunting areas

Biossensor amperométrico para detecção screening de inseticidas carbamatos em águas de abastecimento / Amperometric biosensor to detect screening of carbamate insecticides in drinking water

Biossensor amperométrico, baseado em enzimas colinesterases (AChE) imobilizadas em eletrodo do tipo screen-printing, foi utilizados na investigação de teores de pesticidas carbamatos (carbofuran e carbaril) em amostras de águas de abastecimento. Inicialmente, efetuou-se o estudo dos constantes de inibição dos pesticidas carbaril (1x10 elevado à sétima potência) e carbofuran (5x10 elevado à quarta potência). Utilizou-se sistema com eletrodo de dois canais, composto de grafite modificada com TCNQ e Ag/AgCl, como eletrodos de trabalho e referência, respectivamente. Dois processos, visando otimização do biossensor. A metodologia de fotopolimerização com álcool polivinílico modificado com grupos estirilpiridínicos (PVS-SbQ) e a de glutaraldeido foram selecionadas para o estudo, sendo que a imobilização com PVS-SbQ apresentou melhores resultados (CV=6,5por cento). Curvas analíticas foram plotadas após os ensaios de inibição com os pesticidas e os limites de detecção (LD) determinados. Carbaril apresentou curva linear (LD de 18 ug L -1), enquanto o carbofuran demonstrou curva com comportamento logarítmico (LD de 0,05 ug L-1). Para avaliar a precisão, amostras de água de abastecimento foram fortificadas com os pesticidas estudados em três níveis de fortificação. As recuperações variaram de 93,3 por cento a 102,7 por cento. Os biossensores a base de AChE atenderam às exigências analíticas para a direta aplicação de sensores descartáveis em amostras reais

Estudio de seis suicidios consumados por ingestión de carbamatos en el partido judicial de La Laguna (Tenerife) durante el período 1998-2002 / A study of six cases of suicide by ingestion of car- bonates in La Laguna, Tenerife (Spain), between 1998-2002

Las Islas Canarias son una de las regiones españolas con mayor incidencia de intoxicaciones por plaguicidas (1). En este trabajo se han estudiado los suicidios consumados por carbamatos en el Partido Judicial de La Laguna entre 1998 y 2002. De un total de 96 muertes suicidas, el 25% (24 casos) fueron causados por productos agrícolas. De éstos, el 62,5% (15 casos) fueron debidos a Paraquat, el 12,5% (3 casos) a organofosforados y el 25% (6 casos) a carbamatos. Centramos este estudio en este 25% de muertes por carbamatos profundizando en la letalidad de los mismos. A pesar de no estar incluidos en los programas de productos muy peligrosos por su menor letalidad, en relación a los otros insecticidas, en este trabajo presentamos seis casos clínicos de intoxicación aguda por carbamatos culminados con fallecimientos. El producto comercial más utilizado fue el Lannate. Mayoritariamente fueron varones con antecedentes psiquiátricos y consumo de alcohol. Los hechos ocurrieron en su domicilio y en el medio rural. Constatamos que, a pesar de la normativa sobre la prevención de riesgos laborales, continuamos con una elevada incidencia de esta casuística en las islas canarias (AU)

The Canary Islands are one of the Spanish regions with greater incidence of poisoning by plaguicides (6). In this work we have studied the suicides committed in La Laguna Judicial County between 1998 and 2002. Of the 96 suicide deaths, 25% (24 cases) were caused by agricultural products. Of these, 62.5% (15 cases) were caused by Paraquat, 12.5% (3 cases) by organophosphorates and 25% (6 cases) by carbamates. We will focus this study on the 25% of deaths by carbamates deaths paying special attention to their lethality. In spite of not being included in the very dangerous product programs due to its low degree of lethality, with respect to other insecticides, in this work we presented six clinical cases of acute poisoning by carbamatos that culminated in deaths. The commercial product most often used was Lannate. For the most part, the subjects were males with psychiatric and alcohol consumption precedents. The events took place in their homes in rural areas. We stated that, in spite of the norm on the prevention of labour risks, we still have a high incidence of this poisoning in the Canary Islands (AU)

Incidencia de plaguicidas en relación con el 'Catálogo Nacional de especies amenazadas'

El uso de venenos para eliminar predadores a las especies de caza, es uno de los métodos no selectivos e ilegales utilizado para la revalorización de los cotos de caza, y constituye una de las principales causas del proceso de regresión y extinción, sufrido por una amplia variedad de especies de aves y mamíferos, incluidas en el 'Catálogo Nacional de Especies Amenazadas' (CNEA). Se ha llevado a cabo un control sobre intoxicaciones de plaguicidas en el territorio del Estado Español, y observado principalmente la presencia de carbamatos en las muestras recibidas para su análisis. Se ha identificado y establecido la presencia de estos compuestos, en buche e hígado, tanto a concentraciones letales como a niveles insuficientes de por sí para ocasionar la muerte por envenenamiento. Sin embargo, puede señalarse que, no obstante que estos compuestos, tres o más a pequeñas concentraciones en sus vísceras incluido el sistema nervioso, debilitan la salud del animal afectado, abocándole a la muerte por diversas causas. Según los datos obtenidos en los análisis, un 59 por ciento de las intoxicaciones diagnosticadas fue debida al plaguicida carbofurano, comercializado en nuestro país con los nombres Furadan y Curaterr por las firmas FMC y Bayer, respectivamente. En segundo lugar, en orden de importancia, se identifica el tóxico aldicarb y sus metabolitos, que aparecen en un 24 por ciento de las muestras analizadas, conocido por el nombre comercial de Temik. Le sigue el metomilo, presente en un 10 por ciento de las intoxicaciones, comercializado con el nombre de Lannate por la casa Du Pont, y otros cinco compuestos (AU)

Animales envenenados: La experiencia de diez años del Servicio de Toxicologia de la Universidad de Murcia / Animals intentionally poisoned: the 10-year experience of the toxicology service of the University of Murcia

Se revisan los datos seleccionados de 10 años de análisis químico toxicológico realizados en el Servicio de Toxicología de Murcia (España), por la sospecha de envenenamientos en animales domésticos y silvestres. De los 123 casos seleccionados y confirmados como intencionados, se pudieron analizar 102 de los cuales 50 fueron positivos a envenenamiento, con un balance de 107 animales muertos. Plaguicidas, sobre todo insecticidas (72 por ciento) y rodenticidas (26 por ciento), fueron los más frecuentemente involucrados. Aldicarb (n=15), rodenticidas anticoagulantes (n=8) y estricnina (n=4) fueron los tóxicos más utilizados en la preparación de cebos para envenenamientos; también se encontró carbofurano, metomilo, endosulfán o paraquat. Siete de los nueve Laboratorios de Toxicología de las Facultades de Veterinaria de España coinciden en señalar que la creación de una red coordinada de colaboración entre dichos centros, mejoraría la calidad de los servicios ofertados. (AU)

Assessment of the genotoxicity potential of the nematicide insecticide carbofuran in wheat cells

Carbofuran (Furadan), an insecticide-nematicide, is widely used for seed treatment in Brazil, against pests in crops such as wheat, rice and corn. It was assessed for its cytotoxic and or clastogenic potential in root meristems of Triticum aestivum (tested in vivo). Seed samples (1OO grams each) were individually treated with one, two, four and eight liters of the pure commercial product/lOO kg seed and germinated on three substrates: virgin soil, sterilized soil and growth chamber (on paper). For all treatments, no cytotoxic or clastogenic effects were observed in the meristem root cells.