Effet des macrophytes aquatiques sur le traitement d’eau contaminée à l’ACC et au PCP

L’objectif principal de ce projet est d’évaluer le potentiel d’un système de marais filtrants combinés pour le traitement d’un lixiviat contaminé aux agents de préservations du bois - l’arséniate de cuivre chromaté (ACC) et le pentachlorophénol (PCP) - en portant une attention particulière au rôle des plantes. Pour ce faire, une expérience en pot faisant varier la concentration d’exposition de quatre espèces de macrophyte (Typha angustifolia, Phalaris arundinacea, Phragmites australis americanus et Phragmites australis australis) a été effectuée. Le suivi de quatre marais filtrants à écoulement horizontal sous-surfacique, plantés d’une des quatre espèces de macrophyte et d’un bassin planté de saules (Salix Miyabeana SX67) a également été réalisé. La résistance des plantes au milieu contaminé, la capacité de bioaccumulation des macrophytes et les efficacités de traitement des différents systèmes ont été analysés. Nos résultats montrent que la concentration d’exposition n’influence pas la capacité des plantes à croître en milieu contaminé. Par contre, il existe une relation dose-réponse entre la concentration d’exposition et la capacité de bioaccumulation des macrophytes. Les quatre marais pilotes ont tous des efficacités de traitements supérieures à 55% en 2013 et 82% en 2014 pour les contaminants à l’étude. Le bassin de saule a la capacité théorique d’évapotranspirer jusqu’à 1200 L par jour. De plus, ses efficacités de traitements sont supérieures à 59% pour tous les composés à l’étude. L’utilisation de marais filtrants pour le traitement d’un lixiviat contaminé aux agents de préservations du bois est donc une alternative intéressante aux méthodes de traitement conventionnel.

Caractérisation des nanoparticules polymériques par la technique d'ultracentrifugation analytique

L’utilisation de nanoparticules (NPs) dans divers domaines industriels est de plus en plus fréquente ce qui génère leur propagation dans l’environnement. Selon leur persistance, mobilité, bioaccumulation et toxicité, des risques inconnus pour la santé et pour des écosystèmes peuvent en résulter. En effet, la caractérisation et la quantification sont des défis analytiques très complexes en raison de la nature dynamique (petite taille, grande réactivité et instabilité) des nanomatériaux. L'objectif de cette étude est donc de caractériser par ultracentrifugation analytique (AUC) des nanoparticules polymériques (Allosperse® dites allosphères) qui sont destinées à des fins agricoles. Pour y parvenir, différentes NPs métalliques (argent, quantum dot), oxydes métalliques (dioxyde de titane, oxyde de zinc) et NPs de polystyrène ont d’abord été mesurés par AUC à l’aide des différents systèmes de détection (absorbance, fluorescence et interférence). Dans le cas des allosphères, un grand nombre d'essais préliminaires ont été réalisés afin d'optimiser la vitesse d'ultracentrifugation, le temps d'ultracentrifugation, le nombre de numérisations et la concentration de l'échantillon. Un protocole optimisé a été utilisé pour la détermination du diamètre hydrodynamique (dh) des NPs. Les différentes analyses qui ont été réalisées dans cette étude révèlent que l’AUC permet de déterminer la taille de très petites NPs. Par ailleurs, une étude du comportement de ces allosphères pour des pH entre 4-8, des forces ioniques de 0 à 500 mM, en présence ou absence de matière organique naturelle a été entreprise. Les travaux ont montré que le dH était d’environ 7,0 nm avec de petites augmentations à faible pH, ou à très grande force ionique ou dureté. Ces résultats indiquent la grande stabilité physique et chimique des allosphères qui auront, ainsi, une grande mobilité dans les sols. La diffusion de lumière dynamique et la spectroscopie de corrélation de fluorescence ont été utilisées afin de valider les résultats obtenus par l’AUC.

La neurotoxicité développementale associée au méthylmercure, au plomb et aux biphényles polychlorés : l’attention et le traitement visuel à l’étude

L’influence des contaminants environnementaux (CE) a été largement étudié en contexte d’exposition aigüe et d’intoxication. Qu’en est-il d’une exposition chronique à plus faibles doses sur le développement cognitif et sensoriel des enfants? Les études longitudinales de la présente thèse ont été réalisées au Nunavik. Bien que géographiquement éloignée des centres industriels, la communauté inuite est exposée aux CE via leur transport par les courants atmosphériques et océaniques ainsi que par leur bioaccumulation dans le poisson et les mammifères marins. Puisque l’alimentation autochtone traditionnelle, notamment la chair de béluga, est encore fréquemment consommée par la communauté, une proportion substantielle d’enfants inuits est exposée in utero aux CE. Ceux-ci sont également continuellement exposés à ces agents neurotoxiques durant leur développement postnatal. Or, la variation considérable dans l’adoption de l’alimentation traditionnelle au sein de la communauté représente une opportunité pour étudier la relation entre les niveaux d’exposition aux CE et le développement cognitif et sensoriel des enfants. Bien que certains déficits aient déjà été mis en lien avec l’exposition chronique aux CE dans la littérature, la présente thèse s’intéressa à cette relation plus spécifiquement chez les enfants inuits vivant dans le Grand Nord et plus exposés aux CE en raison de leur alimentation. Par ailleurs, les protocoles qui ont été développés pour cette thèse permettront d’évaluer des aspects qui ont été peu étudiés en lien avec les CE, soit l’attention visuospatiale et le traitement visuel cérébral précoce. Dans le premier volet de cette thèse, la relation entre trois CE et l’attention visuospatiale a été étudiée à l’aide d’une version adaptée de la tâche de Posner (M.I. Posner et al., 1980). Cette tâche psychophysique a été administrée à des enfants inuits (âge moyen = 11.2 ans) dont les niveaux d’exposition au mercure (Hg), au plomb (Pb) et aux biphényles polychlorés (BPCs) ont été documentés durant les périodes pré et postnatale. Les expositions in utero au Pb et aux BPCs ont été significativement associées à de l’impulsivité et de l’inattention, respectivement, alors que l’exposition postnatale au Pb a été associée à des temps de réaction plus longs. Bien qu’aucune relation spécifique avec l’attention visuospatiale n’ait été trouvée, les résultats de cette étude suggèrent que l’exposition aux CE est associée à une diminution des capacités attentionnelles générales chez les enfants résidant au Nunavik. Dans le second volet, le traitement cérébral précoce de l’information visuelle a été examiné à l’aide de potentiels évoqués visuels auprès d’enfants de la même communauté (âge moyen = 10.9 ans). La concentration de Hg dans le sang de cordon ombilical mesurée à la naissance a été associée à une réduction de l’amplitude et à une augmentation de la latence de la composante N75. L’exposition prénatale au Pb a quant à elle été associée à un délai dans la latence de la composante N150. Les résultats obtenus suggèrent ainsi que l’exposition aux métaux lourds, en particulier durant la période gestationnelle, serait associée à des altérations dans le développement visuel. Les résultats présentés dans cette thèse soutiennent l’hypothèse selon laquelle le cerveau en développement est vulnérable lors d’une exposition chronique aux CE, et cela même à des niveaux de concentration inférieurs aux limites recommandées par les organismes de santé publique. Les résultats permettent également d’apporter un éclairage nouveau sur les déficits cognitifs et sensoriels associés aux CE.

Agglomération et hétéroagglomération des nanoparticules d'argent en eaux douces

Les nanomatériaux sont une classe de contaminants qui est de plus en plus présent dans l’environnement. Leur impact sur l’environnement dépendra de leur persistance, mobilité, toxicité et bioaccumulation. Chacun de ces paramètres dépendra de leur comportement physicochimique dans les eaux naturelles (i.e. dissolution et agglomération). L’objectif de cette étude est de comprendre l’agglomération et l’hétéroagglomération des nanoparticules d’argent dans l’environnement. Deux différentes sortes de nanoparticules d’argent (nAg; avec enrobage de citrate et avec enrobage d’acide polyacrylique) de 5 nm de diamètre ont été marquées de manière covalente à l’aide d’un marqueur fluorescent et ont été mélangées avec des colloïdes d’oxyde de silice (SiO2) ou d’argile (montmorillonite). L’homo- et hétéroagglomération des nAg ont été étudiés dans des conditions représentatives d’eaux douces naturelles (pH 7,0; force ionique 10 7 à 10-1 M de Ca2+). Les tailles ont été mesurées par spectroscopie de corrélation par fluorescence (FCS) et les résultats ont été confirmés à l’aide de la microscopie en champ sombre avec imagerie hyperspectrale (HSI). Les résultats ont démontrés que les nanoparticules d’argent à enrobage d’acide polyacrylique sont extrêmement stables sous toutes les conditions imposées, incluant la présence d’autres colloïdes et à des forces ioniques très élevées tandis que les nanoparticules d’argent avec enrobage de citrate ont formées des hétéroagrégats en présence des deux particules colloïdales.

Biogeochemistry of trace metals in the Indian EEZ of the Arabian Sea and Bay of Bengal

The present study has been initiated to unravel the distribution of trace metals and its geochemical behavior in the Indian EEZ of the Arabian Sea and Bay of Bengal. Trace metal accumulation in aquatic consumers is of interest to ecologists and environmentalists so as to understand the fate and effect of contaminants in the food web dynamics and the biogeochemical cycling of trace metals. It is well established that oceanic distribution of macronutrients such as nitrate, phosphate and silicate provide critical to biological growth and related geochemical processes. In this study it can be inferred, that there is a need for a better understanding of background informations on trace metal concentrations with respect to space and time and their fluctuations in the Arabian Sea and Bay of Bengal zooplankton. Without a sound knowledge on spatio-temporal fluctuations, it will be impossible to differentiate anthropogenic metal inputs from natural background concentrations with a routine biomonitoring programme. Fe, Cu, Zn, Cd & Pb showed a slight enrichment in zooplankton from the Arabian Sea during spring intermonsoon compared to intermonsoon fall. The relative enrichment of Fe, Cu & Zn in zooplankton from the Arabian Sea during intermonsoon spring than intermonsoon fall was due to favourable bioaccumulation factors of these elements during this season. Nevertheless this study can be looked upon as a starting point for further investigations on these biogeochemically important processes, which are vital in addressing the dynamics of productivity of waters.

Haematological responses of green mussel Perna viridis (Linnaeus) to heavy metals copper and mercury

Department of Marine Biology, Microbiology and Biochemistry, Cochin University of Science and Technology

Studies on the effect of toxic heavy metal mercury on the physiology and biochemistry of an estuarine crab Scylla serrata (Forskal)

This thesis Entitled studies on the effect of toxic heavy metal mercury on the physiology and biochemistry of an estuarine crab scylla serrata (Forskal). Evaluate the toxicity of three sub lethal concentrations of mercury, viz., 0.009 mg/l, 0.02 mg/1, and 0.04 mg/l on the mud crab, Scylla serrata through bioaccumulation, and depuration studies. To characterize the biochemical responses to the sub-lethal stress of mercury in chelate muscles, abdominal muscles, hepatopancreas and gills. To study the activity pattern of acid and alkaline phosphatases in mercury-exposed crabs. To evaluate the induced changes in these tissues through histopathological studies,The Cochin backwaters is one of the most productive and biologically active backwater systems, and is the habitat of varieties of fishes, mollusks, and crustaceans, though this water body also receives tons of effluents from factories located on the banks of the river, Periyar.To study the activity levels of acid and alkaline phosphatases in crabs, at three time periods, exposed to three sub lethal concentration of mercury,

Physiological effects of copper (II) on sunetta scripta L.

In India industrial pollution has become a subject of increasing concern.Incidents of industrial pollution have been reported from many parts of the country. Cochin, the collection site of the present study, being the industrial capital of Kerela is also a harbour, is vulnerable to pollution by trace metal contaminants. In the recent times, pollutants of greatest concern in the aquatic environment are those which are persistent such as toxic heavy metals and the chlorinated hydrocarbons which include insecticides and pesticides.The animals collected from the clam bed situated on the northern side af Cochin bermouth are subject to wide fluctuations in salinity both seasonal and tidal. also; salinity is considered as an important parameter influencing the.-physiological functioning of an organism. Hence, the salinity tolerance of the animal is worked out. Considering the potential vulnerability of Cochin backwaters to heavy metal pollution, the impact of heavy metal copper (II) on the bivalve Sunetta sripta was conceived. Static bioassays were conducted for the determination of the sublethal concentrations of the metal as a preliminary step towards the toxicity studies. Oxygen consumption and filtration rate which are considered as reliable sublethal toxicity indices were employed for investigating the toxic effects of the metal. Bioaccumulation, a physiological phenomenon which can be of importance from the public health point of view, and also in the assessment of environmental quality is also dealt with.

Ecotoxic Metal Records and its Degree of Geochemical Symphony in the Niche of Cochin Estuarine System- A Theraptic Perspective

The heavy metal contamination in the environment may lead to circumstances like bioaccumulation and inturn biomagnification. Hence cheaper and effective technologies are needed to protect the precious natural resources and biological lives. A suitable technique is the one which meets the technical and environmental criteria for dealing with a particular remediation problem and should be site-specific due to spatial and climatic variations and it may not economically feasible everywhere. The search for newer technologies for the environmental therapy, involving the removal of toxic metals from wastewaters has directed attention to adsorption, based on metal binding capacities of various adsorbent materials. Therefore, the present study aim to identify and evaluate the most current mathematical formulations describing sorption processes. Although vast amount of research has been carried out in the area of metal removal by adsorption process using activated carbon few specific research data are available in different scientific institutions. The present work highlights the seasonal and spatial variations in the distribution of some selected heavy metals among various geochemical phases of Cochin Estuarine system and also looked into an environmental theraptic/remedial approach by adsorption technique using activated charcoal and chitosan, to reduce and thereby controlling metallic pollution. The thesis has been addressed in seven chapters with further subdivisions. The first chapter is introductory, stating the necessity of reducing or preventing water pollution due to the hazardous impact on environment and health of living organisms and drawing it from a careful review of literature relevant to the present study. It provides a constricted description about the study area, geology, and general hydrology and also bears the major objectives and scope of the present study.

‘Biochemical Responses to Heavy Metals in Oreochromis mossambicus with special reference to Metal Detoxifying Mechanism

The present work is focused on the organelle and biochemical responses to heavy metal exposure in the fish Oreochromis mossambicus giving particular importance to the metal detoxifying machinery of the organism. The thesis is an outcome of the effort aimed at developing practicable monitoring techniques to deliver guidelines for biological effect monitoring and the need for specific biochemical methods to detect biological effects of heavy metals that can be interpreted in terms of the health status of the individual organism and eventually alterations in vital processes as growth and reproduction. The efficiency of the metal detoxifying metallothioneins which is an attractive tool for biological monitoring, their role as scavengers of trace metal ions and thus in relieving the biological machinery from their toxicity effects are important themes of this study. Efforts have also been made to test the reliability of the spill over hypothesis of the action of metallothioneins (Winge et a1.,1973) and their use as a biological barometer of heavy metal stress.

"Effects of some heavy metals copper. zinc and lead on certain tissues of £153 Qarsia (Hamilton and Buchanan) in different environments

The research investigations on pollution, particularly in coastal/ estuarine environments are recent ones and started only in 1970s. Hence the informations available are fragmentary and scattered. They throw some light only on either the concentration of heavy metals in water or in sediment or in organisms. No concerted efforts have been made to consolidate and correlate the results between the environment and biota. Literature on the level of concentration of heavy metals in different tissues of organisms with regard to their availability in the living media, their ratio, their inter—relationship, tolerance limit of organisms, etc. are very few or rather nil. in view of the importance enumerated above, the candidate has selected the topic "Effects of some heavy metals copper, zinc and lead on certain tissues of E E (Hamilton and Buchanan) in different environments" for detailed studies and to understand systematically (i) the source of effluents and wastes, (ii) the concentration of heavy metals copper, zinc and lead in water, in sediments and in tissues of the test animal, (iii) their effects, (iv) capacity of tolerance and accumulation in different tissues of the animal, and (V) the "Bioaccumulation Factor", etc.

Bioremediation of Zinc Using Bacillus sp. Isolated from Metal- Contaminated Industrial Zone

The production of heavy metals has increased quickly since the industrial revolution. Heavy metals frequently form compounds that can be toxic, carcinogenic, or mutagenic, even in very small concentrations. The usual techniques of removing metals from wastewaters are in general expensive and have many restrictions. Alternative methods of metal removal and recovery based on biological materials have been measured. Among various agents, the use of microbes for the removal of metals from industrial and municipal wastewater has been proposed as a promising alternative to conventional heavy metal management strategies in past decades. Thus, the present study aims to isolate and characterize bacteria from soil, sediment, and waters of metal-contaminated industrial area to study the zinc resistance patterns and the zinc bioaccumulation potential of the selected microorganism. Zinc analysis of the samples revealed that concentrations varying from 39.832 m g/L to 310.24 m g/L in water, 12.81 m g/g to 407.53 m g/g in soil, and 81.06 m g/g to 829.54 m g/g in sediment are present. Bacterial zinc resistance study showed that tolerance to Zn was relatively low (<500 m g/ml). Ten bacterial genera were represented in soil and 11 from water, while only 5 bacterial genera were recorded from sediment samples. Bacillus, Pseudomonas , and Enterobacter were found in soil, sediment, and water samples. Highly zincresistant Bacillus sp. was selected for zinc removal experiment. Zinc removal studies revealed that at pH 5 about 40% reduction occurs; at pH 7, 25% occurs; and at pH 9, 50% occurs. Relatively an increased removal of Zinc was observed in the fi rst day of the experiment by Bacillus sp. The metal bioaccumulative potential of the selected isolates may have possible applications in the removal and recovery of zinc from industrial ef fluents.

Studies on the effect of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the life and activity of Perna spp

In the present study an endeavour has been made to analyse the acute toxicity of WAFs of Bombay High crude and Light Diesel oil on commercially important bivalve species Perna viridis and Perna indica by static bioassay methods. The toxic effects of chemicals in the WAF on the organisms ; their tissues and eventually on rate functions have been elucidated. Marine oil pollution not only affects productivity and quality of marine organisms but also eventually affects the health of human population due to a possible health risk by way of consumption of oil contaminated seafood

Compromiso neurológico periférico y exposición a plaguicidas en cultivadores de arroz en una zona rural, Colombia.

Objetivos Mediante un estudio descriptivo transversal, establecer la presencia de una relación entre los niveles de exposición a plaguicidas con la presencia de hallazgos clínicos neurológicos periféricos en personas expuestas ocupacionalmente a estos. Resultados La muestra poblacional fue de 59 trabajadores, en el área rural del municipio del Espinal, Tolima. El 52% de la población refirió usar organofosforados, 32 % carbamatos, 16% organoclorados, y 66% otros grupos de plaguicidas. Los niveles sanguíneos de carbamatos estuvieron presentes en el 7% de la población, organofosforados en el 66% y organoclorados en el 100%. En el 42% de la población se estableció sospecha de neuropatía a partir de los síntomas y en el 92% a partir de los signos. Se estableció asociación estadísticamente significativa entre los niveles sanguíneos de determinados organoclorados con la sospecha de neuropatía periférica a partir de síntomas; la presencia de sensación de pérdida de la fuerza en extremidades y la presencia de alteraciones en los reflejos osteotendinosos. Conclusiones El presente estudio permitió identificar los plaguicidas a los cuales está expuesta la población agrícola del municipio del Espinal así como corrobora el efecto de bioacumulación y biomagnificación de los organoclorados. Adicionalmente, se detectó la presencia de hallazgos sugestivos de compromiso neurológico periférico, con asociaciones significativas entre ciertas anormalidades y determinados organoclorados. Este estudio es una aproximación a la relación entre la exposición a plaguicidas de la población agrícola de la zona rural del municipio del Espinal con la secuelas neurológicos periféricas asociadas a esta.