Can a mixture of agrochemicals (glyphosate, chlorpyrifos and chlorothalonil) mask the perception of an individual chemical? A hidden trap underlying ecological risk

Abstract

As aquatic environments associated with conventional agriculture are exposed to various pesticides, it is important to identify any possible interactions that modify their effects when in a mixture. We applied avoidance tests with Danio rerio, exposing juveniles to three relevant current use pesticides: chlorpyrifos (CPF), chlorothalonil (CTL) and glyphosate (Gly), individually and in binary mixtures (CPF-Gly and CTL-Gly). Our goal was to identify the potential of contaminants to trigger the avoidance response in fish and detect any changes to that response resulting from binary mixtures. Avoidance was assessed for three hours using an open gradient system with six levels of increasing concentrations. Fish avoided environmentally relevant concentrations of the three compounds. The avoidance of CPF [AC50 = 7.95 (3.3–36.3) μg/L] and CTL [AC50 = 3.41 (1.2–41.6) μg/L] was evident during the entire period of observation. In the case of Gly, the response changed throughout the experiment: initially (until 100 min) the fish tolerated higher concentrations of the herbicide [AC50 = 52.2 (12.1–2700) μg/L] while during the later period (after 100 min) a clearer avoidance [1.5 (0.8–4.2) μg/L] was observed. The avoidance recorded using CPF and CTL alone was attenuated by the presence of Gly. Applying an additive concentration model, Gly initially acted synergistically with the other two compounds, although this interaction was not observed during the later period. Avoidance gives us an idea of how the distribution of populations may be altered by contamination, our results suggest that in some mixtures this response may be inhibited, at least temporarily, thus masking the ecological risk of the exposure.

Dado que los ambientes acuáticos asociados a la agricultura convencional están expuestos a diversos plaguicidas, es importante identificar las posibles interacciones que modifican sus efectos cuando se mezclan. Se aplicaron pruebas de evitación con Danio rerio, exponiendo juveniles a tres pesticidas de uso actual relevantes: clorpirifos (CPF), clorotalonil (CTL) y glifosato (Gly), individualmente y en mezclas binarias (CPF-Gly y CTL-Gly). Nuestro objetivo era identificar el potencial de los contaminantes para desencadenar la respuesta de evitación en los peces y detectar cualquier cambio en esa respuesta como resultado de mezclas binarias. La evitación se evaluó durante tres horas usando un sistema de gradiente abierto con seis niveles de concentraciones crecientes. Los peces evitaron concentraciones ambientalmente relevantes de los tres compuestos. La evitación de CPF [AC50 = 7,95 (3,3–36,3) μg/L] y CTL [AC50 = 3,41 (1,2–41,6) μg/L] fue evidente durante todo el período de observación. En el caso de Gly, la respuesta cambió a lo largo del experimento: inicialmente (hasta los 100 min) los peces toleraron concentraciones más altas del herbicida [AC50 = 52.2 (12.1–2700) μg/L] mientras que durante el período posterior (después de los 100 min) se observó una evitación más clara [1,5 (0,8-4,2) μg/L]. La evitación registrada usando CPF y CTL solos fue atenuada por la presencia de Gly. Aplicando un modelo de concentración aditiva, Gly inicialmente actuó sinérgicamente con los otros dos compuestos, aunque esta interacción no se observó durante el período posterior. La evitación nos da una idea de cómo la distribución de las poblaciones puede verse alterada por la contaminación, nuestros resultados sugieren que en algunas mezclas esta respuesta puede inhibirse, al menos temporalmente, enmascarando así el riesgo ecológico de la exposición.