Simultaneous poisoning of 48 birds of prey - bendiocarb determination with the use of UHPLC-ESI-MS/MS method in fatal case from Eastern Europe

Arch Med Sadowej Kryminol. 2022;72(2):67-80. doi: 10.4467/16891716AMSIK.22.009.16807.

Abstract

Aim: Bendiocarb is used against a wide range of insects but has already been withdrawn from the market in some countries. It poses a high risk to birds as they can accidentally ingest it while searching for food, followed by toxic effects. This paper presents the results of toxicological and histopathological studies of 48 cases of intentional birds of prey poisoning with bendiocarb in Eastern Europe, specifically Poland.

Material and methods: A novel ultra-high-performance liquid chromatography-triple quadrupole-tandem mass spectrometry (UHPLC-ESI-MS/MS) method for bendiocarb determination in animal liver samples was developed and fully validated. The sample preparation technique was based on one-step precipitation of proteins with cold acetonitrile. The internal standard used was carbaryl-d7. Full time of analysis was less than 10 minutes. The application of the UHPLC-ESI-MS/MS method allowed us to achieve the lowest LOQ (1 ng/g) of bendiocarb in biological samples to date.

Results: Necropsies and histopathological examinations of common ravens (Corvus corax), western marsh harriers (Circus aeruginosus), red kites (Milvus milvus), and a white-tailed eagle (Haliaeetus albicilla) revealed multi-organ toxicity manifested as congestion, oedema, or stagnation of blood. An analytical investigation confirmed the presence of bendiocarb in liver in the 1808-7721 ng/g range. Furthermore, the presence of this compound was qualitatively confirmed in the stomach and beak contents and also in the bait located near the deceased animals.

Conclusions: A comprehensive forensic examination is crucial to monitor wildlife fatalities, especially applying a combined analytical and histopathological approach to identify and eliminate highly toxic substances which pose a threat to the ecosystem.

Cel pracy: Bendiokarb jest insektycydem o szerokim spektrum działania, aczkolwiek w niektórych krajach został wycofany z użytku. Stanowi on duże zagrożenie dla ptaków jako że najczęściej ulegają one zatruciu na skutek zjedzenia padliny lub przynęty zawierającej bendiokarb. W pracy przedstawiono wyniki badań toksykologicznych i histopatologicznych obejmujące 48 przypadków celowego zatrucia ptaków drapieżnych bendiokarbem w Europie Wschodniej, a konkretnie w Polsce.

Materiał i metody: Nowa metoda do oznaczania bendiokarbu w próbkach wątrób ptaków została opracowana i zwalidowana z wykorzystaniem ultra-wysokosprawnej chromatografii cieczowej sprzężonej ze spektrometrią mas typu potrójny kwadrupol (UHPLC-ESI-MS/MS). Próbki zostały poddane jednoetapowej precypitacji białek zmrożonym acetonitrylem. Karbaryl-d7 został użyty jako wzorzec wewnętrzny. Zastosowanie metody UHPLC-QqQ-MS/MS umożliwiło uzyskanie najniższego jak dotąd parametru LOQ – na poziomie 1 ng/g bendiokarbu w próbkach biologicznych.

Wyniki: Sekcja zwłok oraz badania histopatologiczne kruków pospolitych (Corvus corax), błotniaków stawowych (Circus aeruginosus), kani rudej (Milvus milvus) oraz orła bielika (Haliaeetus albicilla) ujawniły toksyczność wielonarządową charakteryzującą się przekrwieniami, obrzękami lub zastojem krwi. Badania analityczne potwierdziły obecność bendiokarbu w wątrobie w zakresie stężeń 1808–7721 ng/g. Ponadto obecność tego związku potwierdzono jakościowo w treści żołądka i dziobie, a także w przynęcie znajdującej się w pobliżu padłych zwierząt.

Wnioski: Kompleksowe badania kryminalistyczne mają kluczowe znaczenie w monitorowaniu przypadków śmiertelnych zatruć wśród dzikich zwierząt. Zastosowanie połączonego podejścia analitycznego i histopatologicznego może pomóc w identyfikacji i eliminacji wysoce toksycznych substancji mogących stanowić zagrożenie dla ekosystemu.

Keywords: bendiocarb; carbamate pesticides; raptor poisoning; wildlife crime.