Incorporation of in situ and biomarker assays in higher-tier assessment of the aquatic toxicity of insecticides

This study was designed to test the feasibility of integrating in situ, single species exposures and biomarker analysis into microcosm studies. Experimental ponds were dosed with pirimiphos methyl (PM) and lindane. C. riparius fourth instar larvae were deployed for 48 h on nine separate occasions during the study period before and after treatment. Surviving larvae were analysed for acetylcholinesterase activity (AChE). Survival and biomarker data were compared to chironomid assemblage analysis by monitoring insects emerging from the microcosms. Survival of chironomids within the in situ systems commenced on day + 16 after treatment with 31.6% and 53.3% survival in the lindane and PM treated ponds, respectively. In contrast, the first emergence from the microcosms occurred on days + 27, in respect to lindane, and + 59 for the PM treated ponds. Thus the in situ bioassay was able to demonstrate gradual reduction in toxicity within the sediment before this was evident from macroinvertebrate monitoring. Significant ACNE inhibition was only detected on exposure to PM. Levels decreased from 75% on day + 16 to 26% by day +29. The biomarker analysis confirmed that, by the end of the study, the insecticide was no longer exerting an effect. We discuss how the use of in situ bioassays could also aid comparison of microcosm studies by adding a standardized dimension. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Aquatic toxicity of dyes before and after photo-Fenton treatment

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Optimizing the aquatic toxicity assessment under REACH through an integrated testing strategy (ITS).

To satisfy REACH requirements a high number of data on chemical of interest should be supplied to the European Chemicals Agency. To organize the various kinds of information and help the registrants to choose the best strategy to obtain the needed information limiting at the minimum the use of animal testing, integrated testing strategies (ITSs) schemes can be used. The present work deals with regulatory data requirements for assessing the hazards of chemicals to the aquatic pelagic environment. We present an ITS scheme for organizing and using the complex existing data available for aquatic toxicity assessment. An ITS to optimize the choice of the correct prediction strategy for aquatic pelagic toxicity is described. All existing information (like physico-chemical information), and all the alternative methods (like in silico, in vitro or the acute-to-chronic ratio) are considered. Moreover the weight of evidence approach to combine the available data is included.

Methods for aquatic toxicity identification evaluations : phase III : toxicity confirmation procedures /

Mode of access: Internet.

Methods for aquatic toxicity identification evaluations : phase II toxicity identification procedures /

Mode of access: Internet.

Methods for aquatic toxicity identification evaluations : phase I : toxicity characterization procedures /

Mode of access: Internet.

Differential Toxicity of Disperse Red 1 and Disperse Red 13 in the Ames Test, HepG2 Cytotoxicity Assay, and Daphnia Acute Toxicity Test

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Evaluation of the Sensitivity of Freshwater Organisms Used in Toxicity Tests of Wastewater from Explosives Company

Explosives industries are a source of toxic discharge. The aim of this study was to compare organisms sensitivity (Daphnia similis, Danio rerio, Escherichia coli and Pseudomonas putida) in detecting acute toxicity in wastewater from two explosives, 2,4,6-TNT (TNT) and nitrocellulose. The samples were collected from an explosives company in the Paraiba Valley, So Paulo, Brazil. The effluents from TNT and nitrocellulose production were very toxic for tested organisms. Statistical tests indicated that D. similis and D. rerio were the most sensitive organisms for toxicity detection in effluents from 2,4,6-TNT and nitrocellulose production. The P. putida bacteria was the organism considered the least sensitive in indicating toxicity in effluents from nitrocellulose.

Final report on the updating service on environmental chemicals in freshwater for the period 9.1.89 to 9.7.89

This report presents five batches of data which have been despatched to the Joint Research Centre, Ispra. The data as been allocated to various ECDIN (Environmental Chemicals Data and Information Network) files. The data comprises environmental chemicals in the freshwater environment, taking in paricular consideration: aquatic toxicity, bioaccumulation, metabolism and elimination biodegradation.

Avaliação da presença de metilparabeno e propilparabeno no ambiente aquático e seus potenciais estrogênicos e a toxicidade aguda.

Atualmente no cenário mundial a qualidade da água tem gerado muitas preocupações, pois milhares de produtos sintéticos são produzidos para facilitar muitas práticas industriais, domésticas e pessoais e com isso diversas substâncias químicas utilizadas para esses fins são introduzidas no meio ambiente. Os parabenos são substâncias químicas utilizadas pelas indústrias farmacêuticas, de alimentos e cosméticos e que cuja função é a conservação, sendo que há muitos questionamentos em relação a sua segurança, pois alguns relatórios têm mostrado que a exposição a esses parabenos pode modular ou perturbar o sistema endócrino e com isso gerar consequências prejudiciais à saúde humana e aos ambientes aquáticos. Esse estudo teve como objetivo avaliar a presença dos Parabenos Metilparabeno e Propilparabeno no ambiente aquático e os seus potenciais estrogênicos e a toxicidade aguda. A metodologia se desenvolveu a partir do ensaio in vitro YES para a determinação da atividade estrogênica, ensaios de toxicidade aguda em Daphnia similis e em Aliivibrio fischeri e a quantificação dos parabenos na água do Rio Maracanã-RJ através da cromatografia líquida acoplada ao espectrômetro de massa. Os resultados obtidos para a CE50 dos MP e PP, a partir do ensaio in vitro YES, foi de 18,91 mgL-1 e 7 mgL-1 e a magnitude da resposta foi de 10-5 e 10-4 menos potente que 17ß-estradiol para o MP e o PP, respectivamente. A partir do ensaio de toxicidade aguda, os valores de CE50 obtidos em Daphnia similis, foi de 29,42 mgL-1 e 9,94 mgL-1e em Aliivibrio fischeri foi de 3,047 mgL-1 e 1,946 mgL-1, respectivamente, com isso observou-se que o PP é mais tóxicos em todos os organismos testados, sendo mais tóxicos para um e menos para outros. A água do Rio Maracanã não foi tóxica para a Daphnia similis em nenhum dos dois pontos, já para o Aliivibrio fischeri foi tóxica em apenas um ponto. As concentrações encontradas de MP e PP foram maiores no ponto onde, de acordo com os parâmetros físico-químicos, a qualidade da água não está dentro dos padrões exigidos pela legislação, sendo quantificados na ordem de ngL-1, contudo é válido ressaltar que os DEs não são encontrados no meio ambiente separados, eles interagem entre si e provocam efeitos aditivos ou sinérgicos, sendo muito difícil de prever qual o efeito, por isso é importante o conhecimento do potencial estrogênico das substâncias simples, pois em um estudo com uma matriz ambiental, pode-se observar se houve algum efeito aditivo ou sinérgico de outras substâncias.

The design, construction, operation, and maintenance of the Replicated Modular Estuarine Mesocosm

Perhaps the most difficult job of the ecotoxicologist is extrapolating data calculated from laboratory experiments with high precision and accuracy into the real world of highly-dynamics aquatic environments. The establishment of baseline laboratory toxicity testing data for individual compounds and ecologically important and field studies serve as a precursor to ecosystem level studies needed for ecological risk assessment. The first stage in the field portion of risk assessment is the determination of actual environmental concentrations of the contaminant being studied and matching those concentrations with laboratory toxicity tests. Risk estimates can be produced via risk quotients that would determine the probability that adverse effects may occur. In this first stage of risk assessment, environmental realism is often not achieved. This is due, in part, to the fact that single-species laboratory toxicity tests, while highly controlled, do not account for the complex interactions (Chemical, physical, and biological) that take place in the natural environment. By controlling as many variables in the laboratory as possible, an experiment can be produced in such a fashion that real effects from a compound can be determined for a particular test organism. This type of approach obviously makes comparison with real world data most difficult. Conversely, field oriented studies fall short in the interpretation of ecological risk assessment because of low statistical power, lack of adequate replicaiton, and the enormous amount of time and money needed to perform such studies. Unlike a controlled laboratory bioassay, many other stressors other than the chemical compound in question affect organisms in the environment. These stressors range from natural occurrences (such as changes in temperature, salinity, and community interactions) to other confounding anthropogenic inputs. Therefore, an improved aquatic toxicity test that will enhance environmental realism and increase the accuracy of future ecotoxicological risk assessments is needed.

Biochemical effects of the pesticide Chlorpyrifos on the fish Oreochromis mossambicus (Peters)

Man uses a variety of synthetic material for his comfortable materialistic life. Thus human interactions may become harmful for various terrestrial and aquatic lives. This is by contaminating their habitat and by becoming a threat to organisms itself. Thus the application and dispersal of several organic pollutants can lead to the development of several mutated forms of the species when exposed to sublethal concentrations of the pollutants. Otherwise, a decrease in number or extinction of these exposed species from earth's face may happen. Pesticides, we use for the benefit of crop yield, but its persistence may become havoc to non-target organism. Pesticides reaching a reservoir can subsequently enter the higher trophic levels. Organophosphorus compounds have replaced all other pesticides, due to its acute toxicity and non-persistent nature.Hence the present study has concentrated on the toxicity of the largest market-selling and multipurpose pesticide, chlorpyrifos on the commonly edible aquatic organism, fish. The euryhaline cichlid Oreochromis mossambicus was selected as animal model. The study has concentrated on investigating biochemical parameters like tissue-specific enzymes, antioxidant and lipid-peroxidation parameters, haematological and histological observations and pesticide residue analysis.Major findings of this work have indicated the possibility of aquatic toxicity to the fish on exposure to the insecticide chlorpyrifos. The insecticide was found as effective to induce structural alteration, depletion in protein content, decrease in different metabolic enzyme levels and to progress lipid peroxidation on a prolonged exposure of 21 days. The ion-transport mechanism was found to be adversely affected. Electrophoretic analysis revealed the disappearance of several protein bands after 21days of exposure to chlorpyrifos. Residue, analysis by gas chromatography explored the levels of chlorpyrifos retaining on the edible tissue portions during exposure period of 21days and also on a recovery period of 10 days.

Application of a novel phytotoxicity assay for the detection of herbicides in Hervey Bay and the Great Sandy Straits

A novel phytotoxicity assay was incorporated into an environmental assessment of Hervey Bay and the Great Sandy Straits, to investigate the role of run-off associated herbicides in the deteriorated health of intertidal seagrass meadows. Dose response curves of common herbicides were performed and their toxicity equivalents elucidated to assist in analysis. The results of the assay were reproducible and corresponded strongly with results of chemical analyses. The incorporation of the assay into the assessment of surface waters added an important aspect to the study by allowing investigation of the toxicity of cumulative herbicide concentrations and yielding biologically relevant data. The highest herbicide concentration detected during the study was equivalent to 0.23 mu g 1(-1) diuron; a concentration known to inhibit photosynthetic efficiency of the assay biomaterial by approximately 3%. (c) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Toxicity assessment of essential metals in aquatic detritivores

Os contaminantes provenientes quer de fontes naturais quer como consequência da atividade humana, têm contribuído para a degradação dos ecossistemas aquáticos. Entre estes encontram-se os metais que podem, ou não ser essenciais mediante o papel que desempenham no metabolismo dos organismos. O cobre e o zinco são exemplos de metais essenciais, contudo quando atingem concentrações elevadas podem tornar-se tóxicos. Os detritívoros aquáticos desempenham um papel fundamental na decomposição da matéria orgânica, alimentando-se de carcaças e partes de plantas que caem nos cursos de água. Assim, estes organismos permitem que o ciclo dos nutrientes se complete e servem como elo de ligação entre todos os grupos funcionais do ecossistema mantendo o seu equilíbrio estrutural e funcional. Sendo a matéria orgânica a sua principal fonte de energia estão sujeitos à contaminação existente no meio, pelo que é de todo o interesse proceder-se à avaliação dos efeitos da toxicidade de metais nestes organismos. Uma vez que as diferenças comportamentais consequentes desta exposição podem originar variações na densidade e diversidade, o que se refletirá a nível das comunidades, originando alterações na estrutura e funcionamento do ecossistema. Tendo em vista a avaliação dos efeitos da contaminação por metais em detritívoros, o principal objetivo deste trabalho foi comparar a sensibilidade a metais essenciais de dois detritivoros aquáticos, o camarão Atyaephyra desmarestii e o anfípode Echinogammarus meridionalis. Para tal, avaliaram-se os efeitos do cobre e do zinco a diferentes níveis de organização biológica. Primeiro, foram determinadas as preferências alimentares de A. desmarestii e E. meridionalis considerando tanto a área das folhas como a contaminação por metais das folhas. Em seguida, avaliaram-se os efeitos do cobre e do zinco na sobrevivência e inibição alimentar de ambas as espécies. Finalmente, avaliaram-se os efeitos destes mesmos metais a nível bioquímico utilizando uma bateria de biomarcadores que incluiu enzimas de stresse oxidativo, o sistema de defesa antioxidante e as colinesterases. Ambos os organismos não mostraram preferência em relação a folhas de área diferente. A presença de uma maior ou menor concentração de metais essenciais no alimento não teve qualquer influência na sua escolha pelo alimento (contaminado ou não). Os ensaios agudos de cobre e zinco mostraram que o cobre é mais tóxico para ambas as espécies do que o zinco. O camarão demonstrou ser mais sensível ao zinco que o anfípode, tendo este sido mais sensível ao cobre ( CL50 do cobre para A. desmarestii foi de 0,128 mg.l-1 e o de E. meridionalis foi de 0,050 mg.l-1; os valores correspondentes para o zinco foram 7,951 e 11,860 mg.l-1, respectivamente. Em relação aos efeitos subletais, o cobre teve efeitos notórios na taxa de alimentação de E. meridionalis, mas não afectou a de A. desmarestii. No que diz respeito à exposição ao zinco, ambas as espécies parecem apresentar tendência para inibir a alimentação. A caracterização das colinesterases revelou que a principal forma presente em ambas as espécies é a acetilcolinesterase, a qual que não foi afetada pela presença dos metais, no caso do camarão, mas parece ser inibida pelo zinco no caso do anfípode. O cobre inibiu o sistema de defesa enzimático de ambas as espécies, sem sinais de danos lipídicos. Para além disto, inibiu uma das enzimas antioxidantes (GPx) do anfípode. Apesar de não ter ocorrido dano lipídico após exposição ao cobre, observou-se um ligeiro aumento dos níveis das LPO, o que pode ser indicativo de uma potencial existência de dano oxidativo, como resultado da falha do sistema de defesa antioxidante. Por outro lado, o zinco induziu o sistema de defesa em E. meriodionalis prevenindo o dano lipídico. Enquanto em A. desmarestii o sistema enzimático antioxidante não respondeu, tendo ocorrido dano celular oxidativo considerando-se, assim, que o sistema de defesa antioxidante do camarão pode ser comprometido por exposição a metais. Ainda que os danos celulares oxidativos tivessem ocorrido a baixas concentrações de zinco. A exposição a este metal também induziu a actividade da GST de E. meriodionalis. Considerando que a taxa de alimentação foi severamente reduzida no caso deste organismo, o zinco parece ser o metal cuja concentração no ecossistema requer maior atenção. Integrando as respostas dos biomarcadores parece também evidente que A. desmarestii responde de uma maneira geral a maiores concentrações dos dois metais, enquanto a resposta de E. meridionalis ocorre a concentrações inferiores. Pelo que, E. meridionalis parece ser mais sensível ao nível bioquímico. Neste trabalho, os dois detritívoros, com ligeiras diferenças no modo como utilizam a matéria orgânica disponível, apresentam diferenças na sensibilidade aos metais essenciais a vários níveis de organização biológica, sendo o zinco o metal que poderá causar maior preocupação a nível bioquímico, enquanto o cobre parece ser o mais tóxico ao nível do organismo, causando mortalidade a concentrações mais baixas.