Toxicity risks linked to cyanobacteria blooms in southern Portugal reservoirs

Tese de doutoramento, Ciências e Tecnologias do Ambiente, Escola Superior de Saúde, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Cyanobacteria massive proliferation in freshwater ecosystems has become a relevant public health concern. The main objective of this study was to assess the toxicity risks linked to the proliferation of cyanobacteria in southern Portugal reservoirs, while alerting to the need to widen and strengthen the connection between environment and human health. This work also contributes to highlight the role of phytoplankton dynamics in the development of Cyanobacteria Hazard Algal Blooms (CyanoHABs). All addressed reservoirs revealed dominance of cyanobacteria in terms of abundance, exhibiting blooms, especially during the dry season. Following a global trend, these reservoirs exhibited CyanoHABs increase, with constant presence of toxigenic species which constitutes a threat to public health and often limits water use. From the perspective of future climate change, with expected worsening of the torrential hydrologic regime, increase in CyanoHABs occurrence is expected. Biogeographical expansion of exotic toxigenic cyanobacteria has begun in these reservoirs, also presenting public health risks, since their toxins are not regularly screened. This study includes the first notification of Cylindrospermopsis raciborskii in Alqueva reservoir, in similar abundances to those already detected by other authors in Southern Portugal reservoirs. Confirming invasive toxigenic species success in these waters. Even in oligotrophic reservoirs (Beliche), cyanobacteria prevail, indicating bottom-up factors are not always as important as assumed, whereby top-down factors must be further investigated. The development of ecological indices based on phytoplankton data should allow inderect inference about potential public health risks. Given its simplicity, the dominance index of potentially toxic cyanobacteria (PTCD) may constitute an option, when calibrated through its application to more systems. This work contributes to: (i) the understanding of cyanobacteria dynamics within phytoplankton, (ii) the acknowledgement of the hazards linked to their presence and (iii) constitutes a b

A proliferação massiva de cianobactérias em ecossistemas de água doce representa actualmente a nível global mais do que um problema ambiental. Na verdade, tornou-se numa relevante preocupação no domínio da saúde pública. O principal objetivo deste trabalho foi fazer uma avaliação dos riscos de toxicidade ligados à proliferação de cianobactérias nas albufeiras do sul de Portugal. Pretendeu-se também alertar para a necessidade de ampliar e fortalecer a ligação entre o ambiente e a saúde humana, no contexto da monitorização da qualidade ecológica da água. Este trabalho constituiu ainda uma contribuição para a compreensão do papel da dinâmica do fitoplâncton no desenvolvimento de florescências de cianobactérias (CyanoHABs – “Cyanobacteria Hazard Algal Blooms”). Todas as albufeiras estudadas apresentaram dominância de cianobactérias, em termos de abundância, durante grande parte do ano, exibindo florescências, especialmente durante a estação seca. A presença constante de espécies toxigénicas constitui uma ameaça à saúde pública e muitas vezes condiciona a utilização da água. O sul de Portugal, dadas as suas condições climáticas e regime hidrológico deve ser considerado uma região de alta prioridade para o estudo do perigo associado a CyanoHABs. Além disso, numa perspectiva de futuras alterações climáticas, com eventual agravamento do regime hidrológico característico do sul será expectável um aumento da ocorrência de CyanoHABs. Há ainda a considerar a expansão biogeográfica de espécies exóticas toxigénicas de cianobactérias que já começaram a invadir estas albufeiras, nomeadamente Cylindrospermopsis raciborskii, com potenciais riscos para a saúde pública ainda mal conhecidos, uma vez que as toxinas produzidas por estas espécies não são regularmente analisadas, nem tidas em consideração pelos programas de monitorização nacionais. O presente trabalho reporta também a primeira notificação de C. raciborskii na albufeira de Alqueva, a maior da União Europeia, em abundâncias semelhantes às já detetadas por outros autores em outras albufeiras do sul de Portugal. Estes episódios confirmam que as espécies toxigénicas invasivas foram bem sucedidas nas nossas águas. Além disso, mesmo em albufeiras oligotróficas, como é o caso da albufeira do Beliche, as cianobactérias prevalecem, indiciando que os fatores “bottomup” não são sempre tão importantes quanto assumido, devendo os fatores “top-down” ser alvo de investigação mais aprofundada. O desenvolvimento de índices ecológicos baseados na composição, abundância e biomassa de fitoplâncton como forma de medir a saúde dos ecossistemas, em especial das massas de água fortemente modificadas, como as albufeiras, deveria permitir inferir indiretamente sobre o potencial risco para a saúde pública. No entanto, das treze métricas ou índices multi-métricos abordados neste trabalho no contexto de cinco albufeiras do Algarve, só os que incluem informação sobre o biovolume de cianobactérias poderão ser indicativos de riscos ecotoxicológicos e de potencial toxicidade para humanos. Dada a simplicidade de obtenção e a qualidade da informação fornecida, os índices propostos, nomeadamente o índice de dominância de cianobactérias potencialmente tóxicas (PTCD) ou o índice de risco de biotoxicidade (BRI) poderão vir a constituir uma opção, logo que sejam aferidos através da aplicação a mais sistemas. Este trabalho constituiu portanto, uma contribuição para (i) a compreensão do papel das cianobactérias na dinâmica fitoplanctónica, (ii) o reconhecimento dos perigos associados à sua presença representa e (iii) a criação de uma base para a futura análise de potenciais impactos de alterações climáticas.

FCT – Fundação para a Ciência e Tecnologia - SFRH / BD / 42046 / 2007, CIANOALERTA I, II e III, CIANOTOOLS and ECOCRITERIO no âmbito do Programa INTERREG IIIA e ECOTOXTOOLS