A case is presented of a fatal ingestion of Furadan (carbofuran), a cholinesterase-inhibiting carbamate insecticide. A 26-year-old white male was found dead with a partially filled 1-gal (3.8-L) container of Furadan 4F insecticide-nematocide (44.9% carbofuran). The individual had ingested approximately 345 mL of the mixture. Analysis of cholinesterase activity in various biological fluids was performed spectrophotometrically using propionylthiocholine and 5,5'-dithiobis-2-nitrobenzoic acid [Sigma Diagnostics, cholinesterase procedure No. 422 (PTC)] which was measured at 405 nm and 30°C in a Gilford Stasar III Spectrophotometer. The cholinesterase activities were as follows: plasma, 245 units (U)/L (93% inhibition/7% normal activity); serum, 208 U/L (95.3% inhibition/4.7% normal activity); whole blood, 297 U/L (92.8% inhibition/7.2% normal activity); erythrocytes, 58 U/L (99% inhibition/1% normal activity); vitreous humor, 7 U/L; and bile, 148 U/L. Carbofuran was detected in the blood and gastric contents by thin-layer chromatography. No alcohol or other drugs were detected in the blood, urine, or gastric contents. Ingestion of the carbofuran produced acute visceral congestion and pulmonary edema. Death was caused by anoxia due to respiratory paralysis produced by cholinesterase inhibition from Furadan (carbofuran) ingestion.

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No. of bitstreams: 1 TeseASM.pdf: 6858970 bytes, checksum: 83be7f6c0d85cb91801e150418917482 (MD5) Previous issue date: 2016-03-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The aim of this study was to evaluate the effects of diuron and carbofuran, isolated and mixed, on Raphidocelis subcapitata, Paramecium caudatum and Ceriodaphnia silvestrii and carry out a preliminary risk assessment of these pesticides for Brazilian water bodies. For this, acute and chronic toxicity tests were performed with individual compounds and in combination, in its standard form and commercial formulations. The results showed that in individual action, these pesticides significantly inhibited the R. subcapitata population growth and caused physiological (chlorophyll a content) and morphological (complexity and cell size) changes in the cells. For this alga, the toxicity of standard active ingredients and their commercial formulations showed no significant differences. For the protozoan P. caudatum, acute toxicity tests evidenced an increase of mortality with increasing exposure time for the selected compounds. Moreover, these pesticides caused a significant decrease in population growth, number of generations and biomass of P. caudatum. The toxicity of standard diuron and its commercial formulation was similar for this protozoan, while commercial carbofuran was more toxic than its standard form, suggesting a synergistic interaction with “inert” ingredients. In contrast, for the cladoceran C. silvestrii, acute toxicity tests showed that diuron commercial product was 7.2 times more toxic than its standard active ingredient, whereas for carbofuran, commercial product was 1.5 times less toxic than its standard active ingredient. Regarding chronic toxicity of diuron herbicide, both standard and commercial form caused hormetic effects on fertility of C. silvestrii female. Carbofuran significantly reduced the reproduction of C. silvestrii at concentrations from 0.38 μg L-1 onwards. The tropical species C. silvestrii was more sensitive to these pesticides than cladocerans commonly used in temperate regions, and in addition, for carbofuran, this species was the most sensitive organism already tested (EC50-48h = 0,86 μg L-1). According to the toxicity tests results of diuron and carbofuran mixtures, acute and chronic exposures on all selected test organisms caused significant deviations from the toxicity predicted by Concentration Addition and Independent Action reference models. For P. subcapitata, data indicated the occurrence of synergism in the mixture of these compounds, especially when diuron is the dominant chemical in combination. For P. caudatum, dose ratio dependent deviation (synergism caused by carbofuran and antagonism caused by diuron) was observed in acute exposure and deviation for antagonism was verified for population growth at sublethal concentrations of the standard compounds mixtures. For C. silvestrii, antagonism was observed in low doses and synergism at high doses, predominating synergism in acute exposures of standard pesticides mixtures, while for reproduction the deviation for antagonism was found. The commercial product mixtures of diuron and carbofuran showed significantly different effects and more severe than the standard compounds mixtures for P. caudatum and C. silvestrii. Therefore, diuron and carbofuran mixture can interact and cause toxic responses different from those predicted for individual compounds. According to the concentrations found in water bodies in Brazil, these compounds can cause direct and indirect toxic effects on communities of algae, protozoa and cladocerans and may change the structure and functioning of aquatic ecosystems. In a preliminary risk assessment of these pesticides, risk quotients were larger than 1, indicating that diuron and carbofuran represent potential ecological risks to Brazilian water bodies. Given the above, it is concluded that the pesticides studied alone and in combination, caused toxicity to test organisms and represent potential ecological risk for aquatic environments, which suggests the implementation by the regulatory agencies of more stringent measures for the use of pesticides to improve the protection of aquatic biota. / O objetivo desta pesquisa foi avaliar os efeitos do diuron e do carbofuran, isolados e em mistura, sobre as espécies Raphidocelis subcapitata, Paramecium caudatum e Ceriodaphnia silvestrii e realizar uma avaliação de risco preliminar destes agrotóxicos para os corpos d’água brasileiros. Para isso, testes de toxicidade aguda e crônica foram realizados com os compostos isolados e em mistura, nas suas formas padrão e comercial. Os resultados mostraram que, em ação individual, estes agrotóxicos inibiram significativamente o crescimento populacional de R. subcapitata e causaram alterações fisiológicas (conteúdo de clorofila a) e morfológicas (complexidade e tamanho celular) nas células. Para esta espécie de alga, a toxicidade dos ingredientes ativos nas formas padrão e comercial não apresentaram diferenças significativas. Para o protozoário P. caudatum, os testes de toxicidade aguda evidenciaram um aumento da mortalidade com o aumento do tempo de exposição aos compostos selecionados. Além disso, estes agrotóxicos causaram uma diminuição significativa no crescimento populacional, no número de gerações e na biomassa de P. caudatum. A toxicidade do diuron padrão e de sua formulação comercial foi similar para este protozoário, enquanto que o carbofuran comercial foi mais tóxico do que a sua forma padrão, sugerindo a ocorrência de interações sinérgicas com os ingredientes “inertes”. Diferentemente, para o cladócero C. silvestrii, os testes de toxicidade aguda mostraram que o produto comercial de diuron foi 7,2 vezes mais tóxico do que o seu ingrediente ativo padrão, enquanto que para o carbofuran, o produto comercial foi 1,5 vezes menos tóxico do que o seu ingrediente ativo padrão. Em relação à toxicidade crônica, o herbicida diuron, tanto na forma padrão como comercial, causou efeitos horméticos sobre a fertilidade das fêmeas de C. silvestrii. Já o carbofuran reduziu significativamente a reprodução de C. silvestrii em concentrações a partir de 0,38 μg L-1. A espécie tropical C. silvestrii foi mais sensível a estes agrotóxicos do que cladóceros comumente utilizados em regiões temperadas, e além disso, para o carbofuran, esta espécie foi o organismo-teste mais sensível já registrado na literatura (CE50-48h = 0,86 μg L-1). De acordo com os resultados dos testes de toxicidade das misturas de diuron e carbofuran, exposições agudas e crônicas sobre todos os organismos-teste selecionados causaram desvios significativos da toxicidade prevista pelos modelos de referência de Adição de Concentração e Ação Independente. Para a alga R. subcapitata, os dados evidenciaram a ocorrência do sinergismo na mistura destes compostos, principalmente quando o diuron é o produto químico dominante na mistura. Para o P. caudatum, o desvio dependente da proporção da dose (sinergismo causado pelo carbofuran e antagonismo causado pelo diuron) foi observado em exposições agudas e desvio para o antagonismo foi verificado para o crescimento populacional em concentrações subletais das misturas dos compostos padrões. Para a C. silvestrii, observou-se o antagonismo em baixas doses e o sinergismo em altas doses, prevalecendo o sinergismo nas exposições agudas das misturas dos agrotóxicos padrões, enquanto que para a reprodução foi encontrado o desvio para o antagonismo. As misturas dos produtos comerciais de diuron e carbofuran apresentaram efeitos significativamente diferentes e mais graves do que as misturas dos compostos padrões para o P. caudatum e a C. silvestrii. Portanto, diuron e carbofuran em mistura podem interagir e causar respostas tóxicas diferentes das previstas para os compostos individuais. De acordo com as concentrações encontradas nos corpos d’água brasileiros, estes compostos podem causar efeitos tóxicos diretos e indiretos sobre as comunidades de algas, protozoários e cladóceros, podendo alterar a estrutura e o funcionamento dos ecossistemas aquáticos. Na avaliação de risco preliminar destes agrotóxicos, os quocientes de risco foram maiores do que 1, indicando que o diuron e o carbofuran representam riscos ecológicos potenciais para os corpos d’água brasileiros. Diante do exposto, conclui-se que os agrotóxicos estudados, isolados e em mistura, causaram toxicidade aos organismos avaliados e representam riscos ecológicos potenciais para os ambientes aquáticos, o que sugere a implantação pelas agências reguladoras de medidas mais restritivas para o uso destes agrotóxicos, visando uma melhor proteção da biota aquática.