The Biologist
(Lima)
The Biologist (Lima), 2021, vol. 19 (1), 111-124.
ORIGINAL ARTICLE / ARTÍCULO ORIGINAL
1Laboratorio de Ingeniería Ambiental. Carrera de Ingeniería Ambiental. Universidad Científica del Sur (UCSUR), Lima,
Perú.
2Grupo de Investigación en Sostenibilidad Ambiental (GISA), Escuela Universitaria de Posgrado (EUPG), Laboratorio de
Ecología y Biodiversidad Animal (LEBA). Facultad de Ciencias Naturales y Matemática (FCCNM). Universidad Nacional
Federico Villarreal (UNFV), Lima, Perú.
3Laboratorio de Parasitología. Facultad de Ciencias Biológicas. Universidad Ricardo Palma. Lima, Perú.
*Corresponding author: joseiannacone@gmail.com
1 1,2,3,*
Elsa María Arrázola-Vásquez & José Iannacone
ABSTRACT
Keywords: ecotoxicity – Eisenia fetida – insecticides – pesticides – Toxic units
In the present study, the environmental risk (ERA) of alpha-cypermethrin and imidacloprid, individually
and as a mixture, was evaluated on Eisenia fetida (Savigny, 1826). The mean lethal concentration (LC )
50
-1 -1
values for alpha-cypermethrin and imidacloprid individually were 341.1 mg·kg and 2.34 mg·kg at 14 d
of exposure, respectively, being the most toxic imidacloprid. A reduction in dry and wet weight was
observed in E. fetida, for both pesticides. The mixture did not show a significant dose-response
relationship at LC ; However, the values of NOEC (concentration at which no effect is observed) and
50
LOEC (lowest concentration at which effect is observed), corresponding to wet and dry weight, presented
a significant relationship. The analysis of toxic units (TU) established an antagonistic behavior of both
pesticides. The evasion test showed a relationship with the presence of the toxin in the mixture, however
the same did not occur in the individual tests. In general, none of the chemical compounds is considered a
highly toxic compound and they do not represent a significant risk at an acute level based on mortality for
E. fetida, but sublethal effects could be presented in organisms due to growth impairment.
The Biologist (Lima)
ISSN Versión Impresa 1816-0719
ISSN Versión en linea 1994-9073 ISSN Versión CD ROM 1994-9081
doi:10.24039/rtb2021191898
111
EVALUATION OF THE ENVIRONMENTAL RISK OF THE MIX OF ALPHA-CYPERMETHRIN
AND IMIDACLOPRID ON THE EARTHWORM (EISENIA FETIDA) (SAVIGNY, 1826)
EVALUACIÓN DEL RIESGO AMBIENTAL DE LA MEZCLA DE ALFA-CIPERMETRINA E
IMIDACLOPRID SOBRE LA LOMBRIZ DE TIERRA (EISENIA FETIDA) (SAVIGNY, 1826)
https://orcid.org/0000-0003-3699-4732
D
La evaluación de riesgo ambiental (ERA) para
sustancias químicas es una herramienta útil que
provee información para el manejo de riesgos, y es
usada comúnmente en la toma decisiones en
relación a temas ambientales debido a que
proporciona una base para clasificar, comparar y
priorizar los riesgos. Estos resultados pueden ser
usados en el análisis de costo-beneficio y de costo-
efectividad; a través de un proceso iterativo, así
nueva información puede ser incorporada dentro
de la valoración de riesgo y mejorar la toma de
decisiones (EPA, 1998; Cáceres-Del Carpio &
Iannacone, 2021).
Esta herramienta es útil para determinar los riesgos
que se pueden generar por el uso de agroquímicos.
En la actualidad están aumentando las
investigaciones ecotoxicológicas enfocadas en
realizar un ERA para mezclas de plaguicidas en el
ambiente terrestre. Los estudios ecotoxicológicos
de mezclas de plaguicidas proporcionan una visión
mucha más cercana al campo, dado que la situación
real implica la combinación de diferentes
plaguicidas para controlar y/o mejorar las
condiciones agrícolas. Por lo general, estas
investigaciones contemplan todo tipo de
plaguicidas desde organofosforados hasta
neonicotinoides (Zhou et al., 2011; Escobar-
Chávez et al., 2019; Cáceres-Del Carpio &
Iannacone, 2021).
The Biologist (Lima). Vol. 19, Nº1, jan - jun 2021
INTRODUCCIÓN
112
Los piretroides son los principales insecticidas
neurotóxicos que existen, actúan sobre un amplio
rango de plagas y son usados comúnmente en
agricultura, salud pública e industria; además son
una alternativa a los insecticidas organofosforados
debido a su menor toxicidad en mamíferos y costo-
efectividad (Davies et al., 2007; Domingues et al.,
2007; Meeker et al., 2008; Lao et al., 2012). Uno de
los piretroides más usado en el sector agrícola es la
alfa-cipermetrina, un insecticida y acaricida para
el control de plagas en cultivos como cereales,
arroz, algodón, maíz, soya, tomates, entre otros
(Baronio et al., 2019).
El imidacloprid es un insecticida neonicotinoide de
aplicación en el suelo o la planta que es usado en
una gran variedad de cultivos y tiene tasas de
disipación variables en el suelo que dependen de la
degradación de sus metabolitos y de su
mineralización (Cox et al., 1998; Anhalt et al.,
2007; Farouk et al., 2014; Escobar-Chávez et al.,
2019). Este insecticida tiene una gran actividad en
pequeñas cantidades, sobre especies de
coleópteros, dípteros y lepidópteros; además es
efectivo en insectos que son resistentes a
carbamatos, organofosforados y piretroides
(Oliveira et al., 2000). Algunos estudios han
indicado que el imidacloprid puede persistir en el
suelo dependiendo de su granulometría, pH,
fertilizantes orgánicos y la presencia de cobertura
vegetal (Sharma & Singh, 2014; Escobar-Chávez
et al., 2019).
RESUMEN
Palabras clave: ecotoxicidad – Eisenia fetida – insecticidas – plaguicidas –Unidades tóxicas
En el presente estudio, se evaluó el riesgo ambiental (ERA) de la alfa-cipermetrina y del imidacloprid,
individualmente y en mezcla, sobre Eisenia fetida (Savigny, 1826). La concentración letal media (CL )
50
-1 -1
para la alfa-cipermetrina y el imidacloprid fue de 341,1 mg·kg y 2,34 mg·kg a los 14 d de exposición,
respectivamente, siendo más tóxico el imidacloprid. Se observó una reducción en el peso seco y húmedo
en E. fetida, para ambos plaguicidas. La mezcla de alfa-cipermetrina e imidacloprid no permitió calcular
la CL para la mortalidad; sin embargo, los valores subletales de NOEC (concentración a la cual no se
50
observa efecto) y LOEC (concentración más baja a la cual se observa efecto), para el peso húmedo y seco
de E. fetida, presentaron diferencias significativas con el control. Las unidades tóxicas (UT) mostraron un
comportamiento antagónico entre la alfa-cipermetrina y el imidacloprid. La prueba de evasión arrojó un
mayor efecto de la mezcla de alfa-cipermetrina e imidacloprid, lo que no ocurrió con los ensayos con los
plaguicidas individuales. En general, el alfa-cipermetrina y el imidacloprid son considerados compuestos
altamente tóxicos y no representaron un riesgo significativo a nivel agudo en base a la mortalidad de E.
fetida, pero se observaron efectos subletales por afectación del crecimiento.
Arrázola-Vásquez & Iannacone
113
Dentro de organismos usados como bioindicadores
de contaminación encontramos a las lombrices de
tierra, como Eisenia fetida (Savigny, 1826)
(Annelida). Las lombrices de tierra son organismos
importantes para la formación de los suelos y para
la descomposición de la materia orgánica, y han
sido considerados indicadores aptos para evaluar la
contaminación debido a su interacción con el
suelo; además las lombrices de tierra son expuestas
a diversos contaminantes químicos (Capowiez et
al., 2003; Lionetto et al., 2012; Pelosi et al., 2014;
Ávalos-Ruiz & Iannacone, 2020). La primera es a
través de la cutícula, dado que es extremadamente
permeable y está en continuo contacto con los
poros y el agua que hay en el suelo, por lo que hacen
que esta sea la principal ruta de exposición a los
contaminantes químicos. Otra vía de exposición a
los contaminantes, es a través de su sistema
digestivo, los cuales ingresan al interior de la
lombriz de tierra al descomponer la materia
orgánica y los agregados del suelo (Lionetto et al.,
2012; Ávalos-Ruiz & Iannacone, 2020).
Por lo tanto, la presente investigación evaluó el
riesgo ambiental (ERA) de los ingredientes activos
(ia) alfa-cipermetrina e imidacloprid,
individualmente y en mezcla, sobre E. fetida.
Preparación del sustrato artificial
El suelo artificial se preparó con: 1) 10% de musgo
de turba, 2) 20% de humus de lombriz, y 3) 70% de
arena industrial fina. La mezcla se pasó por un
tamiz de 2 mm, se puso un 1 kg de suelo en macetas.
Se realizó una caracterización del suelo y un
análisis granulométrico en el Laboratorio de
Ingeniería Ambiental de la Universidad Científica
del Sur, Lima, Perú. Los resultados obtenidos en la
caracterización del suelo, mostraron que es de tipo
arenoso y con un pH de 7,33. Es un suelo tipo
medio a bajo, en relación al porcentaje de materia
orgánica (MO), cuyo valor fue de 2,02. La
capacidad de intercambio catiónico (CIC) presentó
un valor de 7,77. Por otro lado, el análisis
granulométrico, mostró que la mayoría de las
partículas fueron de tipo arena con un 93%, siendo
la arena fina (0,25 - 0,10 mm) la de mayor
presencia. El limo tuvo un porcentaje de 3% y la
arcilla de 4%.
MATERIAL Y MÉTODOS
Selección de lombrices de tierra (Eisenia fetida)
Se escogieron individuos adultos de E. fetida con
clitelo visible y con un peso aproximado entre 200-
500 g, las cuales fueron adquiridas de un centro de
lombricultura de la ciudad de Lima, Perú. Las
lombrices seleccionadas fueron aclimatadas en el
suelo artificial previamente preparado.
Posteriormente se lavaron con agua y se pesaron
(Ávalos-Ruiz & Iannacone, 2020). La especie fue
identificada como E. fetida en base a las
características morfológicas señaladas por
Domínguez et al. (2005).
Plaguicidas
Fastac® (ia alfa-cipermetrina) (rac-(R)-cyano(3-
phenoxyphenyl)methyl (1S,3S)-3-(2,2-
dichloroetenyl)-2,2-dimethylcyclopropane-1-
carboxylate), C22H19Cl2NO3, PM=416,30). Se
utilizó el concentrado emulsionable (100 g·L-1
equivalentes de ia). Dentro de sus propiedades
físicas y químicas tiene un valor de pH= aprox. 7,2;
-3
densidad= aprox. 0,919 g·cm (20°C); y
solubilidad: emulsionable.
Lancer® (ia imidacloprid) (1-(6-cloro-pirid
ilmetil) N-nitroimidazolidin-2- ilideneamina,
C9H10ClN5O2, PM= 255,7). Se utilizó la
-1
suspensión concentrada (350 g·L equivalentes de
ia). Dentro de sus propiedades físicas y químicas
tiene un valor de pH= 6 (al 1%), densidad= 1,54
-1 -1
g·L (23°C), y solubilidad en agua: 610 g·L
(20°C).
Bioensayos
Se realizaron tres bioensayos de toxicidad, dos de
ellos en forma individual para alfa-cipermetrina y
imidacloprid, y un tercero usando la mezcla de
ambos plaguicidas. También se realizó la prueba de
evasión, la cual se efectuó para cada plaguicida
individualmente y para la mezcla.
Ensayos agudos y subletales
Alfa-cipermetrina
Se establecieron seis concentraciones de alfa-
-1
cipermetrina (2025, 675, 225, 75, 25 y 8,3 mg·L )
y un control, con cuatro repeticiones cada una.
Para la elaboración de las concentraciones, se
preparó una solución usando 5,06 mL de
plaguicida, obteniendo la máxima concentración
-1
(2025 mg·L ). A partir de la concentración 2025
-1
mg·L , se realizó un proceso de dilución para
obtener las demás concentraciones. Para el
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Evaluation of the environmental risk of pesticides
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bioensayo se usaron contenedores con 1 kg de
sustrato artificial, posteriormente se les
adicionaron 40 mL de cada sustancia al sustrato de
forma homogénea. Luego, se adicionaron 10
lombrices adultas, las cuales fueron previamente
climatizadas. La duración del bioensayo fue de 14
d, en donde se regó diariamente para mantener la
humedad del suelo. A los siete días de comenzar el
bioensayo se extrajeron las lombrices de cada
contenedor, se tomaron los puntos finales de
mortalidad, y tres efectos subletales
(fragmentación: partición de la lombriz y
oscurecimiento: cambio en el color de la lombriz) y
un peso húmedo (PH). Después de 14 d de
exposición, se procedió a la extracción de las
lombrices en su totalidad, se tomaron los puntos
finales de mortalidad, PH, peso seco (PS), para este
último parámetro subletal las lombrices de tierra
fueron llevadas al horno a una temperatura de 40°C
durante 72 h de exposición. También a los 14 días
se evaluaron dos efectos subletales: fragmentación
y oscurecimiento.
Imidacloprid
Se establecieron seis concentraciones de
-1
imidacloprid (128, 32, 8, 2, 0,5 y 0,125 mg·L ) y un
control, con cuatro repeticiones cada una. Para la
elaboración de la concentraciones, se preparó una
solución madre usando 0,5 mL de Lancer®,
-1
obteniendo una concentración de 175 mg·L .
Posteriormente, se extrajeron 183 mL de solución
madre y se adicionó agua hasta tener un volumen
de 250 mL, obteniendo así la máxima
-1
concentración de 128 mg·L . A partir de esta
concentración, se realizó un proceso de dilución
para obtener las demás concentraciones. El
montaje del bioensayo y la toma de puntos finales
para el imidacloprid fue el mismo que el usado con
la alfa-cipermetrina.
Mezclas
Para establecer la proporción de cada plaguicida en
la mezcla, se realizó previamente el bioensayo
individual para cada uno de los plaguicidas
identificando su CL (Concentración letal media).
50
Basado en estos datos, se establecieron cinco
concentraciones de las mezclas equitóxicas. Los
valores de CL de cada plaguicida se usaron en la
50
concentración penúltima más alta, la máxima
concentración de cada plaguicida fue dos veces la
CL y las tres concentraciones menores restantes,
50
fueron la mitad de la concentración anterior
sucesivamente (Chen et al., 2014; Schung et al.,
2015). Al igual que en los bioensayos individuales,
se realizó el mismo procedimiento en el montaje y
la toma de los diversos parámetros como puntos
finales.
Ensayos de evasión
Para el análisis de comportamiento de evasión de
E. fetida, se usó el método de la doble cámara
(OECD, 1984; Schaefer, 2003; Zhou et al., 2011),
se usaron recipientes plásticos cuadrangulares de 1
kg que contenían suelo contaminado y no
contaminado, se pusieron 10 lombrices y se tapó el
recipiente para dejarlas pasar libremente. Después
de 48 h, se separaron ambos suelos usando una
barrera, y se procedió a contabilizar el número de
individuos en cada lado. Esta prueba se realizó para
el imidacloprid, la alfa-cipermetrina y la mezcla, y
contó con siete repeticiones para cada una.
Se usó una sola concentración subletal para cada
-1
plaguicida, con un valor de 68,22 mg·L para alfa-
cipermetrina y para imidacloprid un valor de 0,468
-1
mg·L , obtenidas en los ensayos individuales. En
el caso de la mezcla, se realizó una combinación
con los valores anteriores. La prueba de evasión de
las lombrices de tierra a concentraciones
subletales, fue realizada de acuerdo a De Silva &
van Gestel (2009) y empleó la siguiente fórmula:
Donde NR es el porcentaje de evasión, C es el
número de lombrices en el suelo control, T es el
número de lombrices en el suelo contaminado, y N
es el número total de lombrices al comenzar la
prueba. Un porcentaje positivo indica evasión del
suelo contaminado, un cero significa no evasión, y
un porcentaje negativo indica atracción por el
plaguicida tratado (Alves et al., 2013).
Análisis de datos
La eficacia de los tratamientos y las repeticiones
para los bioensayos ecotoxicológicos de
mortalidad y subletales se evaluaron a través de un
análisis de varianza (ANOVA) de dos vías y con
una prueba a posteriori de Tukey para la
determinación del NOEC y LOEC. Previamente
para emplear estas pruebas paramétricas, la data
estadística fue verificada para el cumplimiento de
la normalidad con la prueba de Shapiro-Wilk y la
homocesticidad de varianzas con la prueba de
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Arrázola-Vásquez & Iannacone
segundo de los valores NOEC (concentración a la
cual no se observa efecto) o LOEC (concentración
más baja a la cual se observa efecto), con la
siguiente ecuación:
Siendo PEC, la concentración ambiental prevista
para cada plaguicida que se determinó de la
literatura científica, y se usaron los valores de CL ,
50
NOEC y LOEC obtenidos en esta investigación.
Asimismo, la toxicidad de la mezcla se determinó
de acuerdo a Iannacone et al. (2011a) empleando la
siguiente ecuación:
Aspectos éticos: Los autores señalan que se
cumplieron todos los componentes éticos
nacionales e internacionales.
Pruebas de toxicidad aguda
En general, el imidacloprid presentó una mayor
toxicidad, en términos de mortalidad en E. fetida,
en comparación a la alfa-cipermetrina (Tabla 1).
115
Levene. Los datos porcentuales de mortalidad
fueron previamente normalizados (transformación
a raíz cuadrada del arcoseno), y los datos de PH y
PS fueron transformados a √(X+1). Las CL
50
fueron determinadas usando el programa Probit
versión 1,5. El modelo de regresión lineal simple
fue verificado con el estadístico Chi-cuadrado (χ2).
Posteriormente para el ensayo de evasión se realizó
una prueba Chi-cuadrado (χ2) para verificar si
existe una dependencia entre la evasión y la
presencia de plaguicidas para los ensayos
individuales y para el de mezcla. Se usó el paquete
estadístico SPSS versión 25,00, para calcular los
estadísticos descriptivos e inferenciales a un nivel
de significancia de 0,05 (Iannacone et al., 2011b;
Stockemer, 2019).
Por otro lado, para determinar el posible impacto
ambiental de los plaguicidas en el estudio se usó el
criterio basado en los valores de toxicidad por
exposición (TER). Según el Anexo 6 de la
Directiva 91/414/EEC de la Comisión Europea
(CE), citada por Hartnik et al. (2008), si el valor del
TER agudo es menor a 10 y/o el TER crónico es
menor a cinco, por lo tanto en condiciones de
campo, no se debe dar una autorización para el
empleo del plaguicida evaluado porque ocasiona
efectos negativos en las lombrices de tierra. Se
calculó el valor del TER agudo y crónico, para el
primero se usaron los valores de CL y para el
50
RESULTADOS
Tabla 1. Efecto de los plaguicidas alfa-cipermetrina e imidacloprid sobre el porcentaje de mortalidad de
Eisenia fetida a 14 días de exposición.
Ingredientes
activos Parámetros
Concentración
(mg·kg-1)
Mortalidad (%)
Alfa-cipermetrina Control 0a
8,3
12,5a
25
16,67ab
75
25b
225
50c
675
54,17c
2025
75d
Imidacloprid
Control
0a
0,125
20,69b
0,5
27,59b
2 44,83c
8 48,28c
32 86,21d
128 100e
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En los ensayos individuales se obtuvieron valores
de CL para imidacloprid y alfa-cipermetrina a 14 d
50
de exposición (Tabla 2). Por otro lado, con
respecto a la CL de la mezcla para imidacloprid y
50
alfa-cipermetrina, al realizar el ANOVA, no se
encontró diferencias significativas entre las
concentraciones de la mezcla y la mortalidad, por
lo que no fue posible obtener este valor. Sin
embargo, se halló el NOEC y LOEC para la mezcla
en base a alfa-cipermetrina o a imidacloprid a 14 d
de exposición.
Tabla 2. Parámetros ecotoxicológicos (CL , límites superiores e inferiores, NOEC, LOEC) para los ensayos
50
individuales con los plaguicidas alfa-cipermetrina e imidacloprid sobre Eisenia fetida.
Parámetros Ingredientes activos
(mg·kg-1)
alfa-
cipermetrina imidacloprid Mezcla
CL50 341,1 2,34 -
CL50 Límite inferior (95%) 26, 8 1,66 -
CL50 Límite superior (95%) 1200, 5 11,7 -
NOEC 25 >0,125 341,1* o
2,34**
LOEC 75 0,125 682,2* o
4,68**
Cl = concentración letal media. NOEC = concentración a la cual no se observa efecto.
50
LOEC = concentración más baja a la cual se observa efecto. * en base a alfa-cipermetrina. ** en base a imidacloprid.
Prueba de evasión de lombrices
Los resultados obtenidos nos indican que el
porcentaje de evasión (NR) de E. fetida al
imidacloprid, la alfa-cipermetrina y la mezcla de
ambos, tienen valores de 2,85%, 7,14% y 22,85%,
respectivamente. Todos los porcentajes son
positivos, lo cual es un indi cador del
comportamiento de evasión, por parte de las
lombrices de tierra, en sentido opuesto al suelo
2
contaminado (Tabla 3). El análisis de χ, nos arrojó
un valor p de 0,77 y 0,40, para imidacloprid y alfa-
cipermetrina, respectivamente; dado que el
p>0,05, estos resultados nos indican que no hay una
relación entre la evasión de E. fetida y la presencia
de imidacloprid y alfa-cipermetrina, para las
pruebas individuales. Por otro lado, el p para la
mezcla tuvo un valor de 0,02, mostrando una
relación entre la evasión de E. fetida y la presencia
de la mezcla de imidacloprid y alfa-cipermetrina.
Tabla 3. Resultados de la prueba de evasión de Eisenia fetida para imidacloprid y alfa-cipermetrina, y para la mezcla
de ambos plaguicidas en relación al número de individuos y porcentajes.
Parámetros
Alfa-cipermetrina Imidacloprid Mezcla
Con tóxico 32
(45,8%) 34
(48,6%) 27 (38,6%)
Sin tóxico 38
(54,2%) 36
(51,4%) 43 (61,4%)
Otros puntos finales
Además de la mortalidad de E. fetida, se usaron
ot ros pun tos fina les sub let ale s co m o:
fragmentación, oscurecimiento, PH y PS. Para los
dos primeros parámetros subletales no se evidenció
un efecto en E. fetida relacionado al aumento de
concentraciones, y fue más bien aleatorio. En
primer lugar, respecto al PH de E. fetida, el cual fue
medido a los 7 d y 14 d, para el imidacloprid hubo
una disminución en el PH de las lombrices. Los
resultados para el PH a los 7 y 14 d de exposición,
presentaron diferencias significativas (P <0,05)
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-1
entre 128 mg·kg de imidacloprid y el control. De
igual modo, para la alfa-cipermetrina para el PH no
se presentaron diferencias significativas en todas
las concentraciones con relación al control, a
-1
excepción de 225 y 2025 mg·kg , a los siete y 14 d.
En general, para ambos ia, se presentó un efecto
que señala que a una mayor concentración hay un
aumento en la disminución de biomasa de E. fetida.
Por su parte, para las mezclas de ambos plaguicidas
se observó una mayor disminución de PH a 14 d en
E. fetida en la máxima concentración, con una
reducción de la masa de E. fetida, seguida de la
segunda concentración más alta en comparación al
control. En base a los resultados estadísticos, la
mezcla de ambos plaguicidas tiene un efecto en la
disminución del PH de las lombrices de tierra
(Tabla 4). En segundo lugar, el PS de E. fetida en el
imidacloprid presentó diferencias significativas
-1
entre la concentración de 32 mg·kg y el control;
esto mismo se evidenció en la alfa-cipermetrina,
siendo la máxima concentración la única que no
presentó esta diferencia con el control (Tabla 4).
Por otro lado, la mezcla de ambos plaguicidas al
igual que en los ensayos individuales, presentó una
disminución en el PS promedio de las lombrices de
tierra. Todas las concentraciones de la mezcla,
presentaron diferencias significativas con el
control, excepto la máxima concentración. En
general, resultado del PS de E. fetida, es una
corroboración de lo obtenido con el PH
mencionado anteriormente. Por lo cual, sí existe
una reducción en el PS de E. fetida a una mayor
concentración del plaguicida (Tabla 4).
Tabla 4. Pesos húmedos y secos de Eisenia fetida en ensayos individuales con alfa-cipermetrina e imidacloprid y con
la mezcla de ambos plaguicidas a 7 y 14 d de exposición. ia= ingredientes activos; PS= peso seco; PH= peso húmedo.
ingredientes
activos
Parámetros
(mg·kg-1)
PS
14 d
(mg)
PH
7d
(mg)
PH
14d
(mg)
alfa-cipermetrina
Control
0,070a
0,338a
0,416a
8,3
0,057ab
0,279ab
0,283ab
25
0,052ab
0,280ab
0,294ab
75
0,049ab
0,247ab
0,285ab
225
0,039ab 0,128b 0,180b
675
0,048ab 0,270ab 0,251ab
2025
0,020b 0,138b 0,120b
imidacloprid
Control
0,051a 0,291a 0,207a
0,125
0,059a 0,316a 0,264a
0,5
0,054a 0,286a 0,247a
2
0,048a 0,290a 0,266a
8
0,045a 0,285a 0,243a
32
0,033b 0,284a 0,185b
128
0c
0b
0c
mezcla
Control
0,056a
0,312a
0,267a
42,67*/0,29**
0,051a
0,252a
0,262a
85,27*/0,68**
0,047a
0,248a
0,227a
170,55*/1,17**
0,053a
0,270a
0,240a
341,1*/2,34**
0,043a
0,251a
0,187b
682,2*/4,68** 0,031b 0,219b 0,128c
* en base a alfa-cipermetrina. ** en base a imidacloprid.
The Biologist (Lima). Vol. 19, Nº1, jan - jun 2021
Evaluation of the environmental risk of pesticides
118
Evaluación del riesgo y toxicidad
Al realizar el ANOVA de la mezcla, arrojó ausencia
de diferencias significativas (P>0,05), por lo cual
no se presentó una relación entre la concentración
-1
del plaguicida (mg·kg ) y la mortalidad de E.
fetida, por lo cual un valor CL no fue posible
50
determinar. Por la razón anterior, se usó la máxima
concentración para cada plaguicida como la CL
50
de cada compuesto en la mezcla. Asimismo, se
analizaron los efectos subletales del PS y PH, los
cuales presentaron una relación con la
concentración, por lo cual se usaron los valores de
NOEC y LOEC, para realizar una evaluación de
riesgo. Los valores de TER hallados se muestran en
la Tabla 5.
Tabla 5. Valores de PEC y TER para la alfa-cipermetrina y el imidacloprid.
Parámetro Imidacloprid Alfa-cipermetrina
PEC (mg·kg-1) 0,33
(Capoweiz et al.,
2003)
0,0592 (BASF, 2014)
TERa
(CL50) 7,09 576,18
TERc
(NOEC) 24,24 1266,89
TERc (LOEC) 96,96 3800,67
PEC= concentración ambiental prevista; TERa= toxicidad por exposición aguda; TERc= toxicidad por
exposición crónica; CL = concentración letal media, NOEC= concentración de efecto no observado, LOEC=
50
concentración más baja donde se observa efecto.
Por otro lado, se halló la relación tóxica entre
ambos plaguicidas usando las unidades tóxicas
(UT), con la ecuación mencionada en el
procedimiento. Los resultados obtenidos se
muestran en la Tabla 6.
Tabla 6. Valores de unidades tóxicas (UT) para ambos plaguicidas sobre Eisenia fetida.
Parámetros UT
CL50
4
NOEC 4,84
LOEC 3,17
UT= unidades tóxicas, CL = concentración letal media, NOEC= concentración de efecto no observado,
50
LOEC= concentración más baja donde se observa efecto.
Los resultados obtenidos fueron superiores a uno,
lo cual representa un carácter antagónico entre
ambos plaguicidas, es decir que en conjunto, los
efectos que podrían generar ambos plaguicidas en
las lombrices, no aumentan sino disminuyen.
En este estudio, E. fetida presentó efectos en la
mortalidad y reducción de peso para el
. -1
imidacloprid (CL = 2,34 mg kg ). Resultados
50
simila r e s se ha n e n c o nt r ad o en ot r a s
investigaciones, Luo et al. (1999) obtuvieron un
-1
valor de CL = 2,30 mg·kg , Gomez-Eyles et al.
50
(2009) presentaron una mortalidad desde 1,91
-1 . -1
mg·kg (CL = 2,36 mgkg ), y Zang et al. (2000)
50
. -1
tuvieron valores de CL = 1,23 mgkg y 0,77
50
. -1
mg kg , en exposiciones a 24 h y 48 h de
exposición. Niveles semejantes se han encontrado
en los estudios de Wang et al. (2012) y Chen et al.
. -1
(2014) (CL = 2,82 mgkg , para ambos estudios)
50
en donde se evidenció una relación dependiente de
la concentración y la mortalidad que aumentan a un
mayor tiempo de exposición.
En base a la literatura científica se ha estimado que
el valor de CL para las lombrices de tierra
50
expuestas al imidacloprid se encuentra en un rango
-1
de 1-10 mg·kg dependiendo de la especie de
lombriz empleada (Capoweiz et al., 2003; Wang et
al., 2019). El valor obtenido en el presente trabajo
-1
fue de 2,34 mg·kg , y se encuentra dentro de este
rango.
DISCUSIÓN
The Biologist (Lima). Vol. 19, Nº1, jan - jun 2021
Arrázola-Vásquez & Iannacone
119
Se han identificado diversos factores como la
materia orgánica, pH, temperatura, humedad,
tiempo de exposición, textura, entre otros, que
influencian la variación del CL (Alves et al.,
50
2013; Wang et al., 2019). En este sentido, se ha
establecido que la cantidad de carbono orgánico
presente en el suelo tiene una relación directa con la
absorción del compuesto, es decir que a mayor
cantidad de carbono orgánico, mayor será la
absorción de éste. Esta correlación también aplica
para la CIC; sin embargo no ocurre lo mismo con el
pH y la cantidad de arcilla en el suelo (Cox et al.,
1998; Oliveira et al., 2000; Sharma & Singh,
2014). La cantidad de carbono orgánico y la CIC,
en la presente investigación, no son muy altas, por
lo cual no habría mucha absorción en las partículas
del suelo, y por ende el plaguicida estaría
disponible en el agua del suelo y podría ser
absorbido a través de la piel de la lombriz de tierra.
El imidacloprid, al ser catalogado como
ligeramente móvil a inmóvil (Oliveira et al., 2000),
se mantendría por largo tiempo en el suelo, por
ende estaría en mayor contacto con las lombrices.
En lo referido al pH y la textura, de acuerdo a
Oliveria et al. (2000), no habría una relación entre
la toxicidad y estas propiedades del suelo.
El imidacloprid, un compuesto neonicotinoide, es
uno de los más usados a nivel mundial debido a su
gran efectividad en el control de plagas. Al
comparar su toxicidad, usando E. fetida, con otros
tipos de plaguicidas (piretroides, insecticidas
antibióticos, carbamatos, insecticidas que regulan
el crecimiento de insectos y organofosforados),
éstos han mostrado ser más tóxicos (Wang et al.,
2012; Wang et al., 2019). Su alta toxicidad ha
podido ser verificada en el presente estudio, donde
-1
a las concentraciones bajas, por ejemplo 2 mg·kg
alcanzaba altos efectos. Esta alta toxicidad, se debe
al mecanismo de acción del imidacloprid, el cual
blo quea el recep tor de la ace tilcoli na
(neurotransmisor), acumulándola en el organismo
y por ende afectando el sistema nervioso, esto
deriva en parálisis de músculos y órganos, que
podría a largo plazo matar al individuo (Capoweiz
et al., 2003; Alves et al., 2013; Wang et al., 2019).
La pérdida de biomasa en las lombrices puede ser
un indicador de efectos subletales a la exposición
de un contaminante. Capowiez & Bérard (2006),
intentaron establecer una relación entre la pérdida
de peso y la longitud de las cavidades (indicador de
comportamiento) realizadas por las especies
Aporrec to de a noc tu rn a Evans, 1946 y
Allolobophora icterica (Savigny, 1826); sin
embargo, no se identificó una clara relación entre
ambas variables, dado que factores como, el poco
contenido intestinal por la falta de alimento, o una
afectación del esqueleto hidráulico de las
lombrices, podrían influenciar su comportamiento.
Algunas de estas investigaciones han identificado
otros efectos del imidacloprid en las lombrices, que
podrían estar relacionadas con una reducción del
peso. Al respecto, Luo et al. (1999) identificaron
una reducción en la actividad de la celulasa en E.
fetida, al aumentar su tiempo de exposición a bajas
concentraciones, puesto que la actividad de la
celulasa se relaciona con la eficiencia en la
alimentación, una afectación en ésta podría generar
una disminución en el peso (Alves et al., 2013).
Con respecto al análisis de evasión, Capowiez &
Bérard (2006), señalaron que las lombrices no
mostraron una evasión hacia el plaguicida, estos
resultados concuerdan con los observado en el
presente estudio. En este caso, las lombrices no
tienden a evadir el suelo contaminado; pero se debe
destacar que las especies empleadas son diferentes,
E. fetida es una lombriz epigea (vive en la
superficie del suelo, tamaño pequeño), mientras
que las usadas en las otras investigaciones fueron
anécicas (realizan túneles verticales, de gran
tamaño) y endogeicas (realizan túneles
horizontales, de tamaño variable).
Por otro lado, los resultados de la CL de la alfa-
50
cipermetrina se encuentran dentro del límite
establecido en investigaciones anteriores por
Inglesfield (1984), citado por Hartnik et al. (2008),
-1
en donde este valor debe ser superior a 100 mg·kg .
Wang et al. (2012), han encontrado valores para la
-1
cipermetrina de 1272 mg·kg . Hartnik &
Stryrishave (2008) tuvieron datos superiores a
-1
1000 mg·kg , dado que recién a esa concentración
se observó letalidad. Otras investigaciones han
-1
presentado valores inferiores a 100 mg·kg , como
Zhou et al. (2008) y Zhou et al. (2011) donde los
-1 -1
valores fueron 84,14 mg·kg y 86,04 mg·kg
respectivamente, y se evidenció una relación
concentración-respuesta positiva.
Dentro de las variables que influencian la
exposición del organismo a la alfa-cipermetrina se
tienen: la forma de presentación del químico en el
The Biologist (Lima). Vol. 19, Nº1, jan - jun 2021
Evaluation of the environmental risk of pesticides
120
suelo y la materia orgánica. Se ha demostrado que
esta última, tiene una gran absorción de la alfa-
cipermetrina y se prevé la presencia de poco
compuesto disuelto en los poros de agua. Es
necesaria su disponibilidad en fase acuosa para ser
tomada por la lombriz de tierra por medio de la
cutícula o la ingestión (Hartnik & Styrishave,
2008; Hartnik et al., 2008; Styrishave et al., 2010;
Patel & Prajapati, 2020). En este sentido, la
cantidad de MO en el suelo de la investigación se
encuentra en un rango medio-bajo, por lo cual no
habría mucha absorción del contaminante. Con
respecto a la forma de presentación, la usada en este
estudio se diluía en el agua, por lo cual el
compuesto se encontraba más disponible en el agua
del suelo y sus partículas, y habría mayor
exposición al contaminante por parte de las
lombrices.
También se ha establecido que los piretroides como
la cipermetrina, son compuestos fotodegradables y
al ser expuestos a la luz se degradan rápidamente
(Gupta et al., 2011). Otros factores como la forma
de alimentación influencian la acumulación de los
plaguicidas en el ambiente, y varía de acuerdo a
cada especie (Hartnik & Styrishave 2008; Patel &
Prajapati, 2020). Wang et al. (2012), identificaron
que estos compuestos son más fáciles de absorber a
través de la cutícula, dado que presentaron mayor
toxicidad en la prueba por contacto. Estos
resultados se asemejan a los obtenidos por Hartnik
et al. (2008), en donde se compararon las
toxicidades entre lombrices, caracoles y
colémbolos, siendo las lombrices las que
presentaron mayor toxicidad. Los autores
consideran que esto se da porque éstas tienen un
mayor contacto con el suelo y el agua que hay en
este, y las diferencias en la permeabilidad de la
membrana, que se dan entre las especies.
Según Wang et al. (2012), se ha demostrado que
muchos piretroides, familia de plaguicidas a la cual
pertenece la alfa-cipermetrina, no son tóxicos para
las lombrices. La baja toxicidad de la alfa-
cipermetrina, se pude dar por su rápido
metabolismo, el cual puede darse de dos formas:
que se metabolice antes de llegar al sistema
nervioso central o que se una al receptor y sea
redistribuido entre los receptores y el tejido;
también se cree que los metabolitos no se unen a las
biomoléculas, por lo cual se acumula y presenta
muy baja excreción (Hartnik & Styrishave 2008).
Por su parte, Diao et al. (2011) encontraron que la
alfa-cipermetrina era absorbida por la lombriz
rápidamente y de forma enantioselectiva, es decir
que tiene preferencia por algunos enantiómeros.
Además, se identificó que la degradación de éstos,
e n l o s s u e l o s , t a m b i é n p r e s e n t a
enantioselectividad.
En esta investigación, no se identificó una clara
evasión por parte de las lombrices hacia el suelo
contaminado. Este tipo de comportamiento difiere
a lo observado en los estudios de Zhou et al. (2008)
y Zhou et al. (2011), en donde se presentó una
evasión a mayores concentraciones de los
plaguicidas ensayados. Este comportamiento se
j u s t i f i c a p o r e l a m p l i o n ú m e r o d e
quimiorreceptores que tienen las lombrices en la
superficie de su cuerpo (Zhou et al., 2007).
En lo referido a la variación en los pesos, los
resultados muestran una reducción a una mayor
concentración, esto concuerda con los resultados
de Zhou et al. (2008), donde el peso muestra
efectos adversos de la cipermetrina. Sechi et al.
(2014) identificaron un efecto adverso en el peso
húmedo en E. fetida, por parte de la alfa-
cipermetrina a las cuatro semanas de exposición;
sin embargo, al aumentar su exposición a ocho
semanas su peso incrementó.
Para el ingrediente activo del imidacloprid, los
resultados obtenidos del TER agudo muestran
valores de alta toxicidad, esto se ha corroborado en
estudios de Wang et al. (2012) y de Chen et al.
(2014) en donde el imidacloprid siempre ha
mostrado altos valores de toxicidad al compararlo
con otros plaguicidas. De acuerdo a la normativa de
la Unión Europea (UE), este valor de TER agudo,
es inferior a 10, por lo cual el plaguicida
representaría un riesgo para el ambiente. Sin
embargo, sus valores de TER crónico tienen
valores superiores a cinco, lo cual no generaría un
efecto adverso.
Por otro lado, los valores de CL hallados son de 10
50
a 100 veces superiores a la concentración
ambiental esperada (PEC = 0,33); sin embargo, se
le clasificaría como un compuesto no dañino para
el ambiente, lo cual no sería concordante con otros
autores (Alves et al., 2013). Por ejemplo, al usar la
normativa de la República de China, los
plaguicidas considerados altamente tóxicos tiene
The Biologist (Lima). Vol. 19, Nº1, jan - jun 2021
Arrázola-Vásquez & Iannacone
121
-1 -1
un CL < 1 mg·kg , 1-10 mg·kg son plaguicidas
50 -1
medianamente tóxicos y > 10 mg·kg son poco
tóxicos (Zhou et al., 2008). El imidacloprid sería
un plaguicida con una toxicidad mediana.
Los resultados de toxicidad obtenidos en el ensayo
para la alfa-cipermetrina se encuentran por debajo
de los establecidos en el reporte de la UE, respecto
a este compuesto, en donde el valor del TER agudo
es de 1500, según lo citado por Hartnik et al.
(2008). Por su parte, el TER crónico para la alfa-
cipermetrina, no representaría un riesgo al
ambiente usando la normativa europea, dado que
sus valores no son inferiores a cinco.
En este sentido, los estudios de Hartnik et al.
(2008) y Hartnik & Styrishave (2010), obtuvieron
valores inferiores a los de la UE, por lo cual la alfa-
cipermetrina no representaría un riesgo para las
lombrices. Por otro lado, de acuerdo a los límites
establecidos por la normativa de china, para le
evaluación del riesgo ambiental de los plaguicidas,
la alfa-cipermetrina sería un compuesto con baja
toxicidad para el ambiente.
En los ensayos individuales, se ha establecido que
ninguno de los ia presenta una alta toxicidad al
ambiente. Por otro lado, se ha realizado el ensayo
de la mezcla de plaguicidas, dado que en el campo
se usan múltiples plaguicidas o una mezcla de
éstos, por su rápida acción, efectividad y
conveniencia; además se conoce que esta mezcla o
mixtura podría tener efectos sinérgicos, en otras
palabras podría aumentar la toxicidad (Zhou et al.,
2011; Wang et al., 2012; Chen et al., 2014).
En la mezcla de imidacloprid y alfa-cipermetrina,
no se encontró una relación entre la mortalidad y la
concentración de la mezcla. Por otro lado, los
valores de NOEC correspondieron al valor de la
CL de cada plaguicida en los ensayos
5 0
individuales, mientras que la LOEC correspondió
al doble de valor. En este caso en particular, los
resultados obtenidos son acordes con el análisis de
las UT, en donde se halló que la mezcla tiene un
carácter antagónico, por lo cual su efecto en la
mortalidad no aumentaría sino disminuiría.
Sin embargo, sí se presentó una relación con los
pesos húmedos y secos, en donde se evidenció una
leve reducción de éstos, al comparar los valores a
los 7 y 14 días. Con esto, se podría decir que la
mezcla tiene un efecto subletal en las lombrices. En
estudios realizados en mezcla de imidacloprid con
butaclor y clorpirifos, por Chen et al. (2014),
ambos han presentado una acción combinada
antagónica, y además se evidenció valores de CL
50
más tóxicos en imidacloprid que en los otros
compuestos en la mezcla a los siete días. Mientras
que a los 14 d, la acción fue una concentración de
adición, es decir que los efectos no presentan
ninguna interacción, simplemente son la suma de
sus efectos individuales.
Por otro lado, la investigación de la mezcla de
cipermetrina y cloropirifos, elaborado por Zhou et
al. (2011), ha mostrado tener mayor toxicidad en la
lombrices que la aplicación individual de los
plaguicidas. Además pudieron establecer que esta
mezcla, aumentó la toxicidad aguda y crónica,
siendo esta última la que mayores efectos tiene en
aspectos como la reproducción y el crecimiento,
por lo cual a largo plazo podría devenir en
afectación a la calidad de los suelos.
En general, según la evaluación del riesgo usando
los valores de toxicidad aguda, ambos plaguicidas
no representan un riesgo ambiental alto para el
ambiente. Basado en la literatura científica, se ha
establecido que los estudios de toxicidad aguda en
base a la mortalidad no representan los resultados a
largo plazo que se pueden presentar en el ambiente.
La consideración de puntos finales subletales, dan
más respuestas sobre el comportamiento de los
compuestos químicos en el ambiente, en el caso de
estudio, el uso de la reducción del peso
(crecimiento) y la evasión (comportamiento), han
arrojado que sí se presenta un efecto subletal en la
lombrices, lo cual a largo plazo podría devenir en
una afectación en la calidad del suelo por su
migración a sitios no contaminados y una posible
reducción de su población debido a una afectación
en su crecimiento.
Los resultados de la toxicidad aguda en base a la
mortalidad para imidacloprid, muestran que este
compuesto presenta una toxicidad alta para E.
fetida. Los efectos del imidacloprid, no solo
disminuyen la supervivencia de las lombrices, sino
también afectan su peso. La alfa-cipermetrina, ha
presentado una toxicidad evidente en E. fetida. Los
efectos de la alfa-cipermetrina, al igual que del
imidacloprid, se dan en la supervivencia de los
organismos, como en su peso. La mezcla tiene un
The Biologist (Lima). Vol. 19, Nº1, jan - jun 2021
Evaluation of the environmental risk of pesticides
122
carácter antagónico, no presentó una toxicidad
aguda (mortalidad) evidente, pero sí tuvo efectos
subletales en E. fetida. Con respecto al análisis de
evasión, los resultados obtenidos muestran un
comportamiento de repelencia por parte de las
lombrices en la mezcla; sin embargo no hay una
relación significativa entre evasión y presencia de
tóxico, a las concentraciones usadas, en los
ensayos individuales de alfa-cipermetrina e
imidacloprid. La ERA usando la toxicidad aguda,
arrojó como resultado de los ensayos individuales,
que la alfa-cipermetrina no representa un riesgo
para el ambiente, a diferencia del imidacloprid. Por
otro lado, al analizarlos usando la toxicidad
subletal en E. fetida, ninguno de estos compuestos
representa un notorio riesgo ambiental.
Se recomienda la elaboración de estudios crónicos
en E. fetida para establecer mejor cuál es el riesgo
real de la mezcla y de los compuestos individuales.
Esto daría mayores respuestas sobre el posible
comportamiento de las lombrices de tierra y otros
organismos del suelo hacia estos ia. Sería
importante analizar otros efectos subletales en E.
fetida como la elaboración de túneles, análisis de
ADN, esperma, o lisosomas, debido a que podrían
ampliar el conocimiento sobre los efectos de
ambos plaguicidas en las lombrices de tierra.
Finalmente sería importante evaluar estos
plaguicidas sobre otras especies de lombrices de
tierra, y así compararlos con resultados obtenidos
en esta investigación con E. fetida.
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Received October 28, 2020.
Accepted January 5, 2021.
The Biologist (Lima). Vol. 19, Nº1, jan - jun 2021
Arrázola-Vásquez & Iannacone
