Comparison of Environmental Risk Indices Related to Pesticide Spray Drift in Extensive Agriculture in Uruguay

Abstract

Pesticide spray drift is an off-target pathway in extensive cropping systems that can lead to the exposure of non-target organisms and nearby human populations. This study compared drift-related risk indices for pesticides commonly used in Uruguay using two indicator-based methodologies: POCER (terrestrial organisms and human health) and HAIR (aquatic organisms). Risk indices were calculated using locally derived drift deposition percentages measured at 5, 15, 30, 50, 75, and 100 m downwind under a conservative operational scenario (boom height 120 cm; mean wind speed 20 km h⁻¹) over residue-covered soil. Risk patterns varied according to active ingredient, droplet size, and distance. For bees, chlorpyrifos exceeded the risk threshold (RI ≥ 1) at all distances, while lambda-cyhalothrin exceeded this threshold with fine and medium droplets but not with very coarse droplets. Earthworm risk indices remained below the threshold (RI < 1) at 5 m for all active ingredients. For aquatic organisms, pyraclostrobin and several insecticides exceeded RI ≥ 1 at 15 m, and the use of coarser droplets reduced but did not always eliminate risk. For human health, most substances showed RI < 1 for bystanders and children, whereas paraquat required larger buffer distances under fine and medium droplets. Overall, the results support the use of scenario-based risk indices as comparative tools and suggest that fixed buffer distances may be insufficient for some active ingredients. Product-specific buffer zones and complementary drift mitigation practices should be considered.

La deriva de pulverización de pesticidas constituye una vía relevante de dispersión fuera del blanco en sistemas agrícolas extensivos, pudiendo generar exposición de organismos no objetivo y de poblaciones humanas cercanas. El presente estudio comparó índices de riesgo asociados a la deriva para pesticidas de uso frecuente en Uruguay mediante dos metodologías basadas en indicadores: POCER (organismos terrestres y salud humana) y HAIR (organismos acuáticos). Los índices se calcularon a partir de porcentajes de deposición por deriva obtenidos localmente, medidos a 5, 15, 30, 50, 75 y 100 m a sotavento, bajo un escenario operativo conservador (altura de botalón de 120 cm y velocidad media del viento de 20 km h⁻¹) sobre suelo cubierto con rastrojo. Los resultados mostraron que el riesgo dependió del principio activo, el tamaño de gota y la distancia. En abejas, clorpirifos superó el umbral de riesgo (RI ≥ 1) en todas las distancias evaluadas, mientras que lambda-cihalotrina lo superó con gotas finas y medias. En lombrices, los índices se mantuvieron por debajo del umbral a 5 m. En organismos acuáticos, piraclostrobina y varios insecticidas superaron RI ≥ 1 a 15 m, observándose una reducción del riesgo con gotas más gruesas. En salud humana, la mayoría de las sustancias presentó bajo riesgo, aunque paraquat requirió mayores distancias de amortiguamiento bajo gotas finas y medias. En conjunto, los resultados destacan la utilidad de los índices de riesgo como herramientas comparativas y la necesidad de estrategias de mitigación específicas por producto.

A deriva de pulverização de pesticidas constitui uma via relevante de dispersão fora do alvo em sistemas agrícolas extensivos, podendo resultar na exposição de organismos não alvo e de populações humanas próximas. Este estudo comparou índices de risco associados à deriva para pesticidas amplamente utilizados no Uruguai, utilizando duas metodologias baseadas em indicadores: POCER (organismos terrestres e saúde humana) e HAIR (organismos aquáticos). Os índices foram calculados a partir de percentuais de deposição por deriva obtidos localmente, medidos a 5, 15, 30, 50, 75 e 100 m a sotavento, sob um cenário operacional conservador (altura da barra de pulverização de 120 cm e velocidade média do vento de 20 km h⁻¹) em solo coberto por resíduos culturais. Os resultados indicaram que o risco variou conforme o ingrediente ativo, o tamanho de gota e a distância. Para abelhas, o clorpirifós excedeu o limiar de risco (RI ≥ 1) em todas as distâncias avaliadas, enquanto a lambda-cialotrina o excedeu sob gotas finas e médias. Para minhocas, os índices permaneceram abaixo do limiar a 5 m. Em organismos aquáticos, a piraclostrobina e diversos inseticidas superaram RI ≥ 1 a 15 m, com redução do risco ao utilizar gotas mais grossas. Para a saúde humana, a maioria das substâncias apresentou baixo risco, embora o paraquat tenha exigido maiores distâncias de amortecimento em determinadas condições. De modo geral, os resultados reforçam a utilidade dos índices de risco como ferramentas comparativas e a necessidade de medidas de mitigação específicas por produto.