The influence of time on lead toxicity and bioaccumulation determined by the OECD earthworm toxicity test

Internationally agreed standard protocols for assessing chemical toxicity of contaminants in soil to worms assume that the test soil does not need to equilibrate with the chemical to be tested prior to the addition of the test organisms and that the chemical will exert any toxic effect upon the test organism within 28 days. Three experiments were carried out to investigate these assumptions. The first experiment was a standard toxicity test where lead nitrate was added to a soil in solution to give a range of concentrations. The mortality of the worms and the concentration of lead in the survivors were determined. The LC(50)s for 14 and 28 days were 5311 and 5395 mug(Pb) g(soil)(-1) respectively. The second experiment was a timed lead accumulation study with worms cultivated in soil containing either 3000 or 5000 mug(Pb) g(soil)(-1). The concentration of lead in the worms was determined at various sampling times. Uptake at so' Sol both concentrations was linear with time. Worms in the 5000 mug g(-1) soil accumulated lead at a faster rate (3.16 mug Pb g(tissue)(-1) day(-1)) tiss than those in the 3000 mug g(-1) soil (2.21 mug Pb-tissue g(-1) day(-1)). The third experiment was a timed experiment with worms cultivated in tiss soil containing 7000 mugPb g(soil)(-1). Soil and lead nitrate solution were mixed and stored at 20 degreesC. Worms were added at various times over a 35-day period. The time to death increased from 23 h, when worms were added directly after the lead was added to the soil, to 67 It when worms were added after the soil had equilibrated with the lead for 35 days. In artificially Pb-amended soils the worms accumulate Pb over the duration of their exposure to the Pb. Thus time limited toxicity tests may be terminated before worm body load has reached a toxic level. This could result in under-estimates of the toxicity of Pb to worms. As the equilibration time of artificially amended Pb-bearing soils increases the bioavailability of Pb decreases. Thus addition of worms shortly after addition of Pb to soils may result in the over-estimate of Pb toxicity to worms. The current OECD acute worm toxicity test fails to take these two phenomena into account thereby reducing the environmental relevance of the contaminant toxicities it is used to calculate. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Application of micronucleus test and comet assay to evaluate BTEX biodegradation

The BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylene) mixture is an environmental pollutant that has a high potential to contaminate water resources, especially groundwater. The bioremediation process by microorganisms has often been used as a tool for removing BTEX from contaminated sites. The application of biological assays is useful in evaluating the efficiency of bioremediation processes, besides identifying the toxicity of the original contaminants. It also allows identifying the effects of possible metabolites formed during the biodegradation process on test organisms. In this study, we evaluated the genotoxic and mutagenic potential of five different BTEX concentrations in rat hepatoma tissue culture (HTC) cells, using comet and micronucleus assays, before and after biodegradation. A mutagenic effect was observed for the highest concentration tested and for its respective non-biodegraded concentration. Genotoxicity was significant for all non-biodegraded concentrations and not significant for the biodegraded ones. According to our results, we can state that BTEX is mutagenic at concentrations close to its water solubility, and genotoxic even at lower concentrations, differing from some described results reported for the mixture components, when tested individually. Our results suggest a synergistic effect for the mixture and that the biodegradation process is a safe and efficient methodology to be applied at BTEX-contaminated sites. © 2012 Elsevier Ltd.

Toxicity on aquatic organisms exposed to secondary effluent disinfected with chlorine, peracetic acid, ozone and UV radiation

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Influence of Baculovirus anticarsia on the growth rate and survival of some nontarget aquatic organisms.

Recently, microbial pest control agents (MPCAs) have been worldwide used to reduce chemical pesticide use and to diminish the high risk of those compounds in the environment. Among various MPCAs, the nuclear polyhedrosis virus Baculovirus anticarsia is widely used in Brazil in the biological control of the velvet bean caterpillar. Although literature data do not show adverse effects of baculoviruses to nontarget organisms, it is necessary to evaluate their toxicity or patogenicity in order to study th environmental risk of those products and to register the formulations in the Brazilian Environmental Regularory Agency - IBAMA. In the presente work, the influence of a Baculovirus anticarsia formulation was evaluted to measure the consequences in the growth rateof the green algae Selenastrum capricornutum, the duckweed Lemna valdiviana and the microcrustacean Daphnia similis. The survival of the fish Hyphessobrycon scholzei exposed during 28 days was also evaluated. No significative adverse effects (P > 0.05) were observed in the test organisms which were exposed to 1-1000 times the maximum calculated pesticide concentration following a direct application to 15 cm layer of water.

Fabrication of corrosion resistant, bioactive and antibacterial silver substituted hydroxyapatite/titania composite coating on Cp Ti

The present work is aimed at developing a bioactive, corrosion resistant and anti bacterial nanostructured silver substituted hydroxyapatite/titania (AgHA/TiO(2)) composite coating in a single step on commercially pure titanium (Cp Ti) by plasma electrolytic processing (PEP) technique. For this purpose 2.5 wt% silver substituted hydroxyapatite (AgHA) nanoparticles were prepared by microwave processing technique and were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy and transmission electron microscopy (TEM) methods. The as-synthesized AgHA particles with particle length ranging from 60 to 70 nm and width ranging from 15 to 20 nm were used for the subsequent development of coating on Cp Ti. The PEP treated Cp Ti showed both titania and AgHA in its coating and exhibited an improved corrosion resistance in 7.4 pH simulated body fluid (SBF) and 4.5 pH osteoclast bioresorbable conditions compared to untreated Cp Ti. The in vitro bioactivity test conducted under Kokubo SBF conditions indicated an enhanced apatite forming ability of PEP treated Cp Ti surface compared to that of the untreated Cp Ti. The Kirby-Bauer disc diffusion method or antibiotic sensitivity test conducted with the test organisms of Escherichia coli (E. coli) for 24 h showed a significant zone of inhibition for PEP treated Cp Ti compared to untreated Cp Ti. (C) 2011 Elsevier Ltd and Techna Group S.r.l. All rights reserved.

Acute toxicity of atrazine to Oreochromis niloticus fingerlings

Acute toxicity of atrazine to Oreochromis niloticus was undertaken to find the lethal concentration (LC) 50 of atrazine using fingerlings. Different concentrations were prepared in mg/L. There were six different concentrations with a control and each treatment was replicated three times. A total number of twenty-one aquaria were used. The highest concentration was 30mg/L. Ten test organisms were used in each aquarium. At 24, 48, 72 and 96 hours there were LC 50 of 15.6mg/L, 14mg/L, 11mg/L and 9.4, respectively. At 24, 48, 72 and 96 hours there were mean survivals of 49.0%, 34.3%, 28.6% and 28.1%, respectively

Determinação do potencial tóxico de cobre e níquel e seus complexos com EDTA frente à Daphnia similis

Quando se trata de efluentes muito complexos e de amostras de água ou de sedimento de locais poluídos, é inviável ou até mesmo impossível detectar a presença de todas as substâncias presentes. Os principais contaminantes associados à poluição das águas naturais, tem-se os metais pesados, uma classe de compostos de toxicidade elevada e que são bioacumulados nos seres vivos. Desses metais, o cobre e o níquel se destacam, tanto por seu amplo uso em processos industriais, o que acarreta sua presença em diversos tipos de despejos, quanto por sua toxicidade elevada. O objetivo deste trabalho foi determinar o potencial tóxico do sulfato de cobre e sulfato de níquel, de sua mistura e seus complexos com EDTA frente a Daphnia similis para utilização na avaliação do desempenho do processo de separação com membranas no tratamento de efluentes. Em um estudo de toxicidade, as interações do metal com o organismo-teste são influenciadas pela espécie testada, pela combinação dos metais ou pela composição do meio aquoso. O íon Cu2+ apresentou toxicidade superior ao Ni2+, sendo que na mistura desses dois íons, prevaleceu o resultado obtido para o Cu2+, decorrente de sua maior toxicidade. A complexação dos metais reduz significativamente o potencial tóxico dos metais

Toxicidade e bioacumulação de cobre em micro-organismos fotoautotróficos

Microalgas e cianobactérias têm sido amplamente recomendadas para biomonitoração de metais pesados e outros poluentes, sendo considerados indicadores sensíveis às alterações ambientais e utilizados como organismos testes na regulamentação dos níveis de metal. Estes micro-organismos fotossintetizantes são produtores primários da base da cadeia alimentar aquática e são os primeiros a serem afetados pela poluição por metais pesados. O cobre é um metal normalmente considerado como nutriente essencial para a vida aquática mas pode ser tóxico para algumas espécies. Portanto, neste estudo foram avaliados o efeito tóxico e a bioacumulação de cobre (II) em quatro espécies de micro-organismos fotoautotróficos componentes do fitoplâncton dulcícola, duas cianobactérias filamentosas (Anabaena sp. e Oscillatoria sp) e duas microalgas da classe das clorofíceas (Monorraphidium sp. e Scenedesmus sp.). O meio de cultivo utilizado nos ensaios foi o ASM-1 com e sem a presença de cobre (0,6 mg/L a 12 mg Cu2+/L) onde, o efeito tóxico do metal foi monitorado por contagem celular para as microalgas e por peso seco para as cianobactérias. A bioacumulação do metal foi avaliada da mesma forma para todos os micro-organismos, através de coletas de amostras no decorrer do experimento e determinação da concentração de cobre em solução por espectrometria de absorção atômica com chama. Os resultados obtidos mostram que o efeito tóxico do metal é diretamente proporcional à concentração inicial para os micro-organismos estudados, mas que o cobre (II) foi mais tóxico para as cianobactérias que para as microalgas verdes. A bioacumulação teve uma relação direta com o efeito tóxico do metal sobre os micro-organismos. Os resultados obtidos permitem sugerir que cobre (II) tem efeito negativo no fitoplâncton, inibindo o crescimento e alterando parâmetros metabólicos como a fotossíntese. A bioacumulação do metal pode comprometer os níveis tróficos da cadeia alimentar, afetando seu transporte para seres superiores

Avaliação da toxicidade aguda do lixiviado tratado pelos processos de wetland e nanofiltração.

No Brasil, o tratamento do lixiviado, proveniente da disposição dos resíduos sólidos urbanos, ainda é um desafio, haja visto que atualmente não há indícios de tratamento economicamente viável que atenda aos padrões de lançamento da legislação brasileira. Além disso, os diversos tipos de efluentes, mesmo quando adequadamente tratados, apresentam níveis residuais de substâncias que podem conferir toxicidade aos mesmos. Devido a isso, tem-se uma preocupação com essas substâncias remanescentes e, sobretudo, com o seu possível potencial tóxico. Diante desse quadro, a incorporação da avaliação da toxicidade no tratamento dos efluentes é de grande importância na proteção dos ambientes aquáticos. É crescente o interesse pela toxicidade como um parâmetro de controle, que, contudo, é ainda pouco regulamentada. Este estudo tem como principal objetivo ampliar o conhecimento sobre o tratamento de lixiviados através da avaliação da toxicidade por meio de ensaios ecotoxicológicos. Foi avaliada a toxicidade aguda do lixiviado do Aterro Metropolitano de Jardim Gramacho, em Duque de Caxias RJ após os processos de tratamento por wetland e nanofiltração utilizando-se dois organismosteste de diferentes níveis tróficos (Aliivibrio fischeri e Daphnia similis). Os ensaios de toxicidade aguda com a bactéria Aliivibrio fischeri apresentaram valores de CE50 (%) na faixa de 11,75 a 96,17 para o afluente do wetland e valores de CE50 (%) na faixa de 21,60 a 86,32 para o efluente do wetland. Tanto para o afluente, quanto para o efluente do wetland, foram obtidos valores de FT ≤ 8. Para o efluente da nanofiltração, dos 6 ensaios de toxicidade aguda com a bactéria Aliivibrio fischeri, com exceção de 1 amostra, não foi observada toxicidade. Para os ensaios de toxicidade com a Daphnia similis foram obtidos valores de CE50 (%) na faixa de 24,15 a 70,71 para o afluente do wetland e valores na faixa de 19,61 a 70,71 para o efluente do wetland.

Avaliação de toxicidade de efluentes industriais utilizando organismos de três níveis tróficos.

O objetivo do estudo foi avaliar a qualidade de efluentes líquidos industriais, pela caracterização físico-química e ensaios ecotoxicológicos agudos com Danio rerio, Daphnia similis e Vibrio fischeri. Foram comparadas as sensibilidades dos organismos-teste aos variados tipos de efluentes (indústrias alimentícias, papeleiras, bebidas, petroquímicas e farmacêutica), sendo que estes organismos pertencem a três níveis tróficos diferentes. Além disso, foi implementado o método de ensaio com bactérias luminescentes, o Microtox, de acordo com a NBR 15411 (ABNT, 2006). Na maioria dos ensaios, os efluentes apresentaram parâmetros físico-químicos dentro dos limites permitidos pela legislação. Mesmo assim, algumas vezes foram observados efeitos nos organismos-teste. Foram utilizados efluentes tratados das ETEI, podendo ser avaliada a sensibilidade de cada organismo a cada efluente do estudo. Para a Indústria Alimentícia 1 foram realizadas coletas de efluente bruto e primário, que se mostraram tóxicos aos três organismos. Essa coleta também foi realizada para a Indústria Farmacêutica, na qual o efluente bruto foi tóxico aos três organismos e o efluente do tratamento primário, foi tóxico à Daphnia similis e à Vibrio fischeri. O efluente bruto da Indústria Alimentícia 2, da Indústria de Papel e Celulose 2 e da Indústria de Bebidas foram coletados e avaliados ecotoxicologicamente por meio do ensaio Microtox, demonstrando toxicidade aguda com baixos valores de CE(I)50 para todas as indústrias. Alguns parâmetros físicoquímicos das indústrias foram correlacionados com a toxicidade do efluente final para Daphnia similis, Danio rerio e Vibrio fischeri por meio da correlação de Spearman. O teste não paramétrico Mann-Whitney foi usado para comparar grupos de parâmetros físico-químicos que apresentaram presença ou ausência de toxicidade. Em alguns efluentes tratados das ETEI das Indústrias Alimentícia 1, Alimentícia 2, de Papel e Celulose 2 e Petroquímica 1, foram observadas respostas biológicas das bactérias aos efluentes, o efeito hormesis, que indica que a amostra não possui toxicidade aguda, mas é muito provável que apresente toxicidade crônica.

Construção e operação de wetland como polimento de lixiviado de aterro de resíduos sólidos urbanos.

O presente trabalho tem o objetivo de avaliar a metodologia de construção, de plantio, de manutenção, de operação e a eficiência de um sistema de tratamento por wetland construído como etapa de polimento da Estação de Tratamento de Lixiviado (ETC) de Aterro já encerrado de Resíduos Sólidos Urbanos na Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Parte do efluente tratado por lodos ativados na ETC foi direcionado e tratado no wetland construído. Foi escolhido o projeto de Fluxo Horizontal Subsuperficial e a vegetação selecionada foi a taboa (Typha latifolia) que é nativa da área do aterro. Em média, foram feitas três amostragens mensais do afluente e do efluente do wetland, de maio a outubro de 2013. A eficiência do sistema foi avaliada por meio de parâmetros físico-químicos e de parâmetros coletivos específicos. A eficiência de remoção de Demanda Química de Oxigênio (DQO) foi de 60%, nitrogênio amoniacal de 67%, nitrito de 72% e nitrato de 57%. Outro parâmetro avaliado foi a toxicidade aguda, foram utilizados os organismos teste Danio rerio (peixe), a Daphnia similis (microcrustáceo) e a Aliivibrio fischeri (bactéria luminescente). Durante o período foram coletados diariamente as vazões de entrada e saída, a condutividade elétrica e o índice pluviométrico. Os resultados mostraram que o uso de wetland como etapa de polimento pode ser uma alternativa para o tratamento de lixiviado.

Uso de geobag como unidade integrante do sistema de tratamento de lixiviado de aterros sanitários: estudo de caso no aterro sanitário de Rio das Ostras, RJ.

O objetivo do estudo foi avaliar o processo de tratamento de lixiviados de aterros sanitários combinado com lodos de fossa séptica com o uso de geobags. Foram realizadas amostragens no Aterro Sanitário de Rio das Ostras, onde foram coletadas amostras do lixiviado bruto, da lagoa de mistura de lodo de fossa séptica e lixiviado que constitui o afluente dos geobags, do efluente dos geobags, da entrada do wetland e da saída do wetland. Todas as amostras foram submetidas a análises físico-químicas (pH, condutividade, DQO, COD, nitrogênio amoniacal, série de sólidos), e ensaio de toxicidade com organismos-teste pertencentes a três níveis tróficos diferentes (Danio rerio, Daphnia similis e Aliivibrio fischeri). Além disso, foi realizado teste de coagulação com o mesmo polímero utilizado no aterro e ensaio de equilíbrio em lote com o lodo do interior do geobag. Os resultados encontrados apontaram para uma eficiência de redução de 90% para o parâmetro DQO, 97% para sólidos suspensos totais e 52% para COD, após o tratamento pelo geobag. Foi observada uma redução na toxicidade para Danio rerio e Daphnia similis quando o lixiviado foi misturado com o lodo de fossa séptica. Para Aliivibrio fischeri, ocorreu redução na toxicidade no efluente do geobag. Esses resultados mostraram que o potencial de utilização do geobag como parte integrante de sistemas de tratamento de lixiviados, considerando-se a especificidade do estudo (tratamento combinado com lodo de fossa séptica), pode contribuir para a solução de um dos principais problemas ambientais oriundos dos aterros sanitários em municípios de médio e pequeno porte.

Disinfection of aquarium effluents by chlorination and UV treatment

The study was conducted to investigate the efficacy of chlorine and UV irradiation in disinfecting aquarium effluent. A non-agglutinating, a virulent strain of Aeromonas salmonicida (NCIMB 11 02) was used as the test organism. Effluents from a fish tank were inoculated with a suspension of test organisms and subsequently treated with different concentrations of hypochlorite and UV irradiation separately and simultaneously. When used alone, 1.0 ppm hypochlorite reduced the viable cell count from 6.5 log to 3.0 log within 20 minutes of contact period. On the other hand, when used in combination with UV irradiation only 0.5 ppm hypochlorite exerted the same bactericidal effect within the same contact period as was observed with 1.0 ppm hypochlorite alone. This result indicated that required dose of disinfectant for the disinfection of aquarium effluents can be considerably reduced when it is used in combination with UV irradiation.

Effects Of Low Metal Levels On A Clonal Hydroid

We frequently require sensitive bioassay techniques with which to study the effects of marine contaminants at environmentally realistic concentrations. Unfortunately, it is difficult to achieve sensitivity and precision in an organism amenable to indefinite periods of laboratory culture. Results from different laboratories are often extremely variable: LC50 values for the same substance, using the same organism, may differ by two or even three orders of magnitude (Wilson, Cowell & Beynon, 1975). Moreover, some of the most sensitive bioassay organisms require nutrient media, which may alter the availability and toxicity of metals by complexing them (Jones, 1964; Kamp-Nielsen, 1971; Hannan & Patouillet, 1972) and often contain metal impurities at significant levels (Albert, 1968; Steeman Nielsen & Wium Anderson, 1970). The object of the work reported here has been to develop a technique by which these problems might be minimized or avoided. Hydroids were chosen as bioassay organisms for a variety of reasons. They are tolerant but sensitive to small variations in their chemical environment. Techniques for growing hydroids are simple and they can be cultured under conditions of near optimal temperature, salinity and food supply, thus minimizing the errors frequent in bioassay work arising from variations in the history of the test organisms, their size, sex or physiological state. An important source of variability in all work with organisms is that inherent in the genetic material, but with hydroids this can be avoided by the use of a single clone.

Antimicrobial/cytolytic peptides from the venom of the North African scorpion, Androctonus amoreuxi: Biochemical and functional characterization of natural peptides and a single site-substituted analog

The venoms of scorpions are complex cocktails of polypeptide toxins that fall into two structural categories: those that contain cysteinyl residues with associated disulfide bridges and those that do not. As the majority of lethal toxins acting upon ion channels fall into the first category, most research has been focused there. Here we report the identification and structural characterization of two novel 18-mer antimicrobial peptides from the venom of the North African scorpion, Androctonus amoreuxi. Named AamAP1 and AamAP2, both peptides are C-terminally amidated and differ in primary structure at just two sites: Leu?Pro at position 2 and Phe?Ile at position 17. Synthetic replicates of both peptides exhibited a broad-spectrum of antimicrobial activity against a Gram-positive bacterium (Staphylococcus aureus), a Gram-negative bacterium (Escherichia coli) and a yeast (Candida albicans), at concentrations ranging between 20µM and 150µM. In this concentration range, both peptides produced significant degrees of hemolysis. A synthetic replicate of AamAP1 containing a single substitution (His?Lys) at position 8, generated a peptide (AamAP-S1) with enhanced antimicrobial potency (3-5µM) against the three test organisms and within this concentration range, hemolytic effects were negligible. In addition, this His?Lys variant exhibited potent growth inhibitory activity (ID(50) 25-40µm) against several human cancer cell lines and endothelial cells that was absent in both natural peptides. Natural bioactive peptide libraries, such as those that occur in scorpion venoms, thus constitute a unique source of novel lead compounds with drug development potential whose biological properties can be readily manipulated by simple synthetic chemical means.