Inorganic arsenic in Chinese food and its cancer risk

Even moderate arsenic exposure may lead to health problems, and thus quantifying inorganic arsenic (iAs) exposure from food for different population groups in China is essential. By analyzing the data from the China National Nutrition and Health Survey (CNNHS) and collecting reported values of iAs in major food groups, we developed a framework of calculating average iAs daily intake for different regions of China. Based on this framework, cancer risks from As in food was deterministically and probabilistically quantified. The article presents estimates for health risk due to the ingestion of food products contaminated with arsenic. Both per individual and for total population estimates were obtained. For the total population, daily iAs intake is around 42 mu g day(-1), and rice is the largest contributor of total iAs intake accounting for about 60%. Incremental lifetime cancer risk from food iAs intake is 106 per 100,000 for adult individuals and the median population cancer risk is 177 per 100,000 varying between regions. Population in the Southern region has a higher cancer risk than that in the Northern region and the total population. Sensitive analysis indicated that cancer slope factor, ingestion rates of rice, aquatic products and iAs concentration in rice were the most relevant variables in the model, as indicated by their higher contribution to variance of the incremental lifetime cancer risk. We conclude that rice may be the largest contributor of iAs through food route for the Chinese people. The population from the South has greater cancer risk than that from the North and the whole population. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Arsenic speciation in Chinese Herbal Medicines and human health implications for inorganic arsenic

Rice and drinking water are recognized as the dominant sources of arsenic (As) for human intake, while little is known about As accumulation and speciation in Chinese Herbal Medicines (CHMs), which have been available for many hundreds of years for the treatment of diseases in both eastern and western cultures. Inorganic arsenic was the predominant species in all of CHMs samples. The levels of inorganic arsenic in CHMs from fields and markets or pharmacies ranged from 63 to 550 ng/g with a mean of 208 ng/g and 94 to 8683 ng/g with a mean of 1092 ng/g, respectively. The highest concentration was found in the Chrysanthemum from pharmacies. It indicates that the risk of inorganic As in CHMs to human health is higher in medicines from markets or pharmacies than that collected directly from fields. Some CHMs may make a considerable contribution to the human intake of inorganic arsenic.

Arsenic Speciation in Food and Estimation of the Dietary Intake of Inorganic Arsenic in a Rural Village of West Bengal, India

Arsenic (As) species were quantified by HPLC-HG-AFS in water and vegetables from a rural area of West Bengal (India). Inorganic species predominated in vegetables (including rice) and drinking water; in fact, inorganic arsenic (i-As) represented more than 80% of the total arsenic (t-As) content. To evaluate i-As intake in an arsenic affected rural village, a food survey was carried out on 129 people (69 men and 60 women). The data from the survey showed that the basic diet, of this rural population, was mainly rice and vegetables, representing more than 50% of their total daily food intake. During the periods when nonvegetarian foods (fish and meat) were scarce, the importance of rice increased, and rice alone represented more than 70% of the total daily food intake. The food analysis and the food questionnaires administrated led us to establish a daily intake of i-As of about 170 mu g i-As day(-1), which was above the tolerable daily intake of 150 mu g i-As day(-1), generally admitted. Our results clearly demonstrated that food is a very important source of i-As and that this source should never be forgotten in populations depending heavily on vegetables (mainly rice) for their diet.

Multi-detection method for five common microalgal toxins based on the use of microspheres coupled to a flow-cytometry system

Freshwater and brackish microalgal toxins, such as microcystins, cylindrospermopsins, paralytic toxins, anatoxins or other neurotoxins are produced during the overgrowth of certain phytoplankton and benthic cyanobacteria, which includes either prokaryotic or eukaryotic microalgae. Although, further studies are necessary to define the biological role of these toxins, at least some of them are known to be poisonous to humans and wildlife due to their occurrence in these aquatic systems. The World Health Organization (WHO) has established as provisional recommended limit 1 μg of microcystin-LR per liter of drinking water. In this work we present a microsphere-based multi-detection method for five classes of freshwater and brackish toxins: microcystin-LR (MC-LR), cylindrospermopsin (CYN), anatoxin-a (ANA-a), saxitoxin (STX) and domoic acid (DA). Five inhibition assays were developed using different binding proteins and microsphere classes coupled to a flow-cytometry Luminex system. Then, assays were combined in one method for the simultaneous detection of the toxins. The IC₅₀'s using this method were 1.9 ± 0.1 μg L⁻¹ MC-LR, 1.3 ± 0.1 μg L⁻¹ CYN, 61 ± 4 μg L⁻¹ ANA-a, 5.4 ± 0.4 μg L⁻¹ STX and 4.9 ± 0.9 μg L⁻¹ DA. Lyophilized cyanobacterial culture samples were extracted using a simple procedure and analyzed by the Luminex method and by UPLC–IT-TOF-MS. Similar quantification was obtained by both methods for all toxins except for ANA-a, whereby the estimated content was lower when using UPLC–IT-TOF-MS. Therefore, this newly developed multiplexed detection method provides a rapid, simple, semi-quantitative screening tool for the simultaneous detection of five environmentally important freshwater and brackish toxins, in buffer and cyanobacterial extracts.

Studies on the Quality of Rainwater at Various Land Use Locations and Variations by Interaction with Domestic Rainwater Harvesting Systems

The present study focused on the quality of rainwater at various land use locations and its variations on interaction with various domestic rainwater harvesting systems.Sampling sites were selected based upon the land use pattern of the locations and were classified as rural, urban, industrial and sub urban. Rainwater samples were collected from the south west monsoon of May 2007 to north east monsoon of October 2008, from four sampling sites namely Kothamangalam, Emakulam, Eloor and Kalamassery, in Ernakulam district of the State of Kerala, which characterized typical rural, urban, industrial and suburban locations respectively. Rain water samples at various stages of harvesting were also collected. The samples were analyzed according to standard procedures and their physico-chemical and microbiological parameters were determined. The variations of the chemical composition of the rainwater collected were studied using statistical methods. It was observed that 17.5%, 30%, 45.8% and 12.1% of rainwater samples collected at rural, urban, industrial and suburban locations respectively had pH less than 5.6, which is considered as the pH of cloud water at equilibrium with atmospheric CO,.Nearly 46% of the rainwater samples were in acidic range in the industrial location while it was only 17% in the rural location. Multivariate statistical analysls was done using Principal Component Analysis, and the sources that inf1uence the composition of rainwater at each locations were identified .which clearly indicated that the quality of rain water is site specific and represents the atmospheric characteristics of the free fall The quality of harvested rainwater showed significant variations at different stages of harvesting due to deposition of dust from the roof catchment surface, leaching of cement constituents etc. Except the micro biological quality, the harvested rainwater satisfied the Indian Standard guide lines for drinking water. Studies conducted on the leaching of cement constituents in water concluded that tanks made with ordinary portland cement and portland pozzolana cement could be safely used for storage of rain water.

Einfluß der Gewässerversauerung auf Hyporheos und Bryorheos: Untersuchungen an zwei Waldbächen im Westharz

Im Rahmen der Fallstudie Harz sollte an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung ein Beitrag zur Klärung der Frage geleistet werden, inwieweit zwei Zuläufe der Sösetalsperre im Westharz versauert bzw. versauerungsgefährdet sind; aus diesem Stausee wird Trinkwasser für mehrere Gemeinden in Norddeutschland gewonnen. Die Belastung des fast vollständig bewaldeten Einzugsgebiets der Sösetalsperre mit luftbürtigen Schadstoffen (Saurer Regen) zählte zu den höchsten in Mitteleuropa. An jeweils drei Untersuchungsstellen der beiden Bäche Alte Riefensbeek (R1 bis R3) und Große Söse (S1 bis S3) wurden zwischen März 1987 und November 1988 Proben aus Moospolstern und dem hyporheischen Interstitial entnommen und physikalisch, chemisch und biologisch untersucht. Ergänzend wurden Wasserproben zwischen März 1986 und Oktober 1991 sowie vom April 1998 ebenso wie qualitative Fänge von Makroinvertebraten zwischen November 1986 und Juli 1990 sowie vom April 1998 ausgewertet. Die Analyse der tierischen Besiedlung der Moos- und Interstitialproben beschränkte sich auf die taxonomischen Gruppen Turbellaria (Strudelwürmer), Mollusca (Weichtiere), Amphipoda (Flohkrebse), Ephemeroptera (Eintagsfliegen), Plecoptera (Steinfliegen), Heteroptera (Wanzen), Megaloptera (Schlammfliegen), Coleoptera (Käfer), Trichoptera (Köcherfliegen) und Diptera (Zweiflügler). Der Grundsatz, daß normalverteilte und nicht normalverteilte Daten statistisch unterschiedlich behandelt werden müssen, wurde konsequent angewandt. Am Beispiel der Choriotopstruktur wurde gezeigt, daß die Auswahl des Analyseverfahrens das Ergebnis der ökologischen Interpretation multivariater statistischer Auswertung beeinflußt. Die Daten der Korngrößen-Verteilung wurden vergleichend einer univariaten und einer multivariaten statistischen Analyse unterworfen. Mit dem univariaten Verfahren wurden die Gradienten der ökologisch relevanten Korngrößen-Parameter eher erkannt als mit dem multivariaten Verfahren. Die Auswirkungen von Gewässerversauerung sowie anderer Umweltfaktoren (insgesamt 42 Faktoren) auf die Lebensgemeinschaften wurden anhand der Parameter Artenzahl, Besiedlungsdichte, Körpergröße und Biomasse untersucht. Abundanz, Biomasse und Körpergröße sowie die Umweltfaktoren wurden auf einem horizontalen Gradienten, d.h. im Längslauf der Bäche, und auf einem vertikalen Gradienten, d.h. fließende Welle / Bryorheon / Benthon versus Hyporheon, untersucht. Es wurde ein terminologisches System für die Kompartimente in der Fließgewässer-Aue vorgeschlagen, das in sich einheitlich ist. Es wurde ein neuer Moos-Vitalitätsindex für die Moospolster vorgestellt. Es wurden Bestimmungsschlüssel für die Larven der Chloroperlidae (Steinfliegen-Familie) und der Empididae (Tanzfliegen) in den beiden Harzbächen entwickelt. Die untersuchten Bachstrecken waren frei von Abwasserbelastung. An zwei Stellen wurde Wasser für einen Forellenteich ausgeleitet. Abgesehen von zwei meterhohen Abstürzen in der Großen Söse waren wasserbauliche Veränderungen ohne große Bedeutung. Das Abfluß-Regime war insofern nicht mehr natürlich, als beide Bäche in das System der bergbaulichen Bewässerungsgräben des Oberharzes eingebunden sind. Die Söse hatte ein F-nivopluviales Abfluß-Regime, der abflußreichste Doppelmonat war der März / April, die Unregelmäßigkeit des Abfluß-Regimes war sehr hoch, die Vorhersagbarkeit sehr niedrig, die monatlichen Abfluß-Maxima wiesen eine sehr geringe Konstanz auf. Der Zeitraum der biologischen Probenahme wurde von überdurchschnittlich vielen Tagen mit mäßig erhöhten Abflüssen geprägt, sehr große Hochwasser-Wellen fehlten aber. Die Abfluß-Dynamik wurde statistisch beschrieben. Das hydraulische Regime wurde anhand der Meßgrößen Fließgeschwindigkeit, Fließkraft und FROUDE-Zahl dargestellt. Der Zusammenhang zwischen Abfluß und Fließgeschwindigkeit auf der einen Seite und der Korngrößen-Verteilung auf der anderen Seite wurde statistisch untersucht, ebenfalls zwischen dem Abfluß und dem Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel sowie dem Wasserchemismus. In den Phasen ohne Hochwasser hatte das Hyporheal die Funktion einer Senke für Feinstkörner. Das Bachbett der Alten Riefensbeek war stabiler als das der Großen Söse. Insgesamt gesehen war das hyporheische Sediment in den quellnahen Abschnitten grobkörniger und auf den quellfernen Strecken feinkörniger. Der prozentuale Anteil der Feinstkörner im Hyporheal und Benthal nahm aber im Längslauf der Bäche ab. Dies ist ungewöhnlich, konnte aber nicht plausibel mit geologischen und hydrologischen Meßgrößen erklärt werden. Beide Bäche waren sommerkalt. Der Einfluß der Wassertemperatur auf die Larvalentwicklung wurde beispielhaft an den Taxa Baetis spp. und Leuctra gr. inermis untersucht. Es gab eine Tendenz, daß der Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel vom Benthal in das Hyporheal anstieg. Dies war ein weiterer Hinweis darauf, daß das Hyporheal die Funktion einer Senke und Vorratskammer für Nährstoffe hat. Der Zusammenhang zwischen partikulärer und gelöster Kohlenstoff-Fraktion wurde diskutiert. Im Hyporheon war die Nitrifikation nicht stärker als in der fließenden Welle. Es gab Hinweise, daß die sauren pH-Werte in der Großen Söse die Nitrifikation hemmten. Die Valenzen der Moos- und Tier-Taxa bezüglich Fließgeschwindigkeit, pH-Wert, Alkalinität sowie der Gehalte von Sauerstoff, Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium wurden zusammengestellt. Das hyporheische Sediment war sehr grob und hatte eine hohe Porosität. Der Austausch zwischen fließender Welle und hyporheischem Wasser konnte deshalb sehr schnell erfolgen, es gab keine intergranulare Sprungschicht, die physikalischen und chemischen Tiefengradienten waren in den meisten Fällen gar nicht ausgeprägt oder nur sehr flach. Die Wassertemperatur des Freiwassers unterschied sich nicht signifikant von derjenigen im hyporheischen Wasser. Es gab -- von wenigen Ausnahmen bei pH-Wert, Leitfähigkeit und Sauerstoffgehalt abgesehen -- keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Wasserchemismus der fließenden Welle und dem des Hyporheals. Die physikalischen und chemischen Voraussetzungen für die Refugialfunktion des Hyporheons waren deshalb für versauerungsempfindliche Taxa nicht gegeben. In der Tiefenverteilung der untersuchten Tiergruppen im Hyporheal lag das Maximum der Abundanz bzw. Biomasse häufiger in 10 cm als in 30 cm Tiefe. Daraus läßt sich aber keine allgemeine Gesetzmäßigkeit ableiten. Es wurde durchgehend die Definition angewendet, daß die Gewässerversauerung durch den Verlust an Pufferkapazität charakterisiert ist. Saure Gewässer können, müssen aber nicht versauert sein; versauerte Gewässer können, müssen aber nicht saures Wasser haben. Maßstab für das Pufferungsvermögen eines Gewässers ist nicht der pH-Wert, sondern sind die Alkalinität und andere chemische Versauerungsparameter. Der pH-Wert war auch operativ nicht als Indikator für Gewässerversauerung anwendbar. Die chemische Qualität des Bachwassers der Großen Söse entsprach aufgrund der Versauerung nicht den umweltrechtlichen Vorgaben bezüglich der Parameter pH-Wert, Aluminium, Eisen und Mangan, bzgl. Zink galt dies nur an S1. In der Alten Riefensbeek genügte das Hyporheal-Wasser in 30 cm Tiefe an R2 bzgl. des Sauerstoff-Gehalts nicht den umweltrechtlichen Anforderungen. Nur im Freiwasser an R1 genügten die Ammonium-Werte den Vorgaben der EG-Fischgewässer-Richtlinie, der Grenzwert wurde an allen anderen Meßstellen und Entnahmetiefen überschritten. Das BSB-Regime in allen Entnahmetiefen an R2, im Freiwasser an R3 und S1, im Hyporheal an R1 sowie in 30 cm Tiefe an R3 genügte nicht den Anforderungen der Fischgewässer-Richtlinie. Der Grenzwert für Gesamt-Phosphor wurde an S3 überschritten. In der Großen Söse war der Aluminium-Gehalt so hoch, daß anorganisches und organisches Aluminium unterschieden werden konnten. Besonders hohe Gehalte an toxischem anorganischen Aluminium wurden an Tagen mit Spitzen-Abflüssen und Versauerungsschüben gemessen. Erst die Ermittlung verschiedener chemischer Versauerungsparameter zeigte, daß auch die alkalischen Probestellen R2 und R3 mindestens versauerungsempfindlich waren. Die Messung bzw. Berechnung von chemischen Versauerungsparametern sollte deshalb zum Routineprogramm bei der Untersuchung von Gewässerversauerung gehören. Zu Beginn des Untersuchungsprogramms war angenommen worden, daß die mittleren und unteren Abschnitte der Alten Riefensbeek unversauert sind. Dieser Ansatz des Untersuchungsprogramms, einen unversauerten Referenzbach (Alte Riefensbeek) mit einem versauerten Bach (Große Söse) zu vergleichen, mußte nach der Berechnung von chemischen Versauerungsindikatoren sowie der Analyse der Abundanz- und Biomasse-Werte modifiziert werden. Es gab einen Versauerungsgradienten entlang der Probestellen: R1 (unversauert) R2 und R3 (versauerungsempfindlich bis episodisch leicht versauert) S2 und S3 (dauerhaft versauert) S1 (dauerhaft stark versauert). An S1 war das Hydrogencarbonat-Puffersystem vollständig, an S2 und S3 zeitweise ausgefallen. Die Versauerungslage an R2 und R3 war also schlechter als vorausgesehen. Unterschiede im Versauerungsgrad zwischen den Meßstellen waren nicht so sehr in unterschiedlichen Eintragsraten von versauernden Stoffen aus der Luft begründet, sondern in unterschiedlichen Grundgesteinen mit unterschiedlichem Puffervermögen. Der Anteil der verschiedenen sauren Anionen an der Versauerung wurde untersucht, die chemischen Versauerungsmechanismen wurden mit Hilfe von Ionenbilanzen und verschiedenen Versauerungsquotienten analysiert. Die beiden untersuchten Bäche waren von anthropogener Versauerung betroffen. Dabei spielte die Schwefel-Deposition (Sulfat) eine größere Rolle als die Stickstoff-Deposition (Nitrat). Die Probestelle S1 war immer schon in unbekanntem Maß natürlich sauer. Dieser natürlich saure Zustand wurde von der hinzugekommenen anthropogenen Versauerung bei weitem überragt. Die wenigen gewässerökologischen Daten, die im Wassereinzugsgebiet der Söse vor 1986 gewonnen wurden, deuten darauf hin, daß die Versauerung in den 70er und in der ersten Hälfte der 80er Jahre vom Boden und Gestein in die Bäche durchgeschlagen war. Dieser Versauerungsprozeß begann vermutlich vor 1973 in den Quellen auf dem Acker-Bruchberg und bewegte sich im Laufe der Jahre immer weiter talwärts in Richtung Trinkwasser-Talsperre. Der Mangel an (historischen) freilandökologischen Grundlagendaten war nicht nur im Untersuchungsgebiet, sondern ist allgemein in der Versauerungsforschung ein Problem. Wenn sich das Vorkommen von nah verwandten Arten (weitgehend) ausschließt, kann dies an der Versauerung liegen, z.B. war die Alte Riefensbeek ein Gammarus-Bach, die Große Söse ein Niphargus-Bach; dieses muß aber nicht an der Versauerung liegen, z.B. fehlte Habroleptoides confusa im Hyporheos an R3, Habrophlebia lauta hatte dagegen ihr Abundanz- und Biomasse-Maximum an R3. Zugleich lag das Maximum des prozentualen Anteils von Grobsand an R3, eine mögliche Ursache für diese interspezifische Konkurrenz. Die biologische Indikation von Gewässerversauerung mit Hilfe der Säurezustandsklassen funktionierte nicht in den beiden Harzbächen. Es wurde deshalb ein biologischer Versauerungsindex vorgeschlagen; dieser wurde nicht am pH-Wert kalibriert, sondern an der chemischen Versauerungslage, gekennzeichnet durch die Alkalinität und andere chemische Meßgrößen der Versauerung. Dafür wurden aufgrund der qualitativen und quantitativen Daten die häufigeren Taxa in die vier Klassen deutlich versauerungsempfindlich, mäßig versauerungsempfindlich, mäßig versauerungstolerant und deutlich versauerungstolerant eingeteilt. Es reicht nicht aus, die biologischen Folgen von Gewässerversauerung sowie Veränderungen in der Nährstoff-Verfügbarkeit und im sonstigen Wasserchemismus nur anhand der Artenzahl oder des Artenspektrums abzuschätzen. Vielmehr müssen quantitative Methoden wie die Ermittlung der Abundanzen angewandt werden, um anthropogene und natürliche Störungen des Ökosystems zu erfassen. Es wurde eine Strategie für die behördliche Gewässergüteüberwachung von Bachoberläufen vorgeschlagen, die flächendeckend die Versauerungsgefährdung erfassen kann. Die Auswirkungen der zeitlichen Dynamik des Versauerungschemismus wurden am Beispiel des versauerungsempfindlichen Taxons Baetis spp. (Eintagsfliegen) dargestellt. An S2 und S3 kam es zu starken Versauerungsschüben. Baetis konnte sich nicht ganzjährig halten, sondern nur in versauerungsarmen Phasen im Sommer und im Herbst; es gab einen Besiedlungskreislauf aus Ausrottungs- und Wiederbesiedlungsphasen. Die temporäre Population von Baetis an S2 und S3 bestand nur aus ersten Larvenstadien. Die Probestellen wurden auf horizontalen Gradienten der Umweltfaktoren angeordnet. Bei einigen Parametern gab es keinen Gradienten (z.B. Sauerstoff-Gehalt), bei anderen Parametern waren die Meßstellen auf sehr flachen Gradienten angeordnet (z.B. C:N-Quotient der Feinstkörner), bei den restlichen Meßgrößen waren die Gradienten sehr deutlich (z.B. Alkalinität). Bei den Längsgradienten von Abundanz und Biomasse waren alle Möglichkeiten vertreten: Zunahme (z.B. Leuctra pseudosignifera), Abnahme (z.B. Gammarus pulex), Maximum an der mittleren Probestelle (z.B. Leuctra pseudocingulata) und kein signifikanter Trend (z.B. Nemoura spp.). Abundanz und Biomasse zahlreicher taxonomischer Einheiten hatten ihr Maximum im Längslauf an den quellnächsten Probestellen R1 und S1, z.B. Protonemura spp. und Plectrocnemia spp. Die Lebensgemeinschaften an R1 und S1 waren allerdings völlig unterschiedlich zusammengesetzt. Die häufig vertretene Annahme, versauerte Gewässer seien biologisch tot, ist falsch. Unter Anwendung des 3. biozönotischen Grundprinzips wurde das Maximum von Abundanz und Biomasse in den quellnahen Abschnitten mit dem eustatistischen (stabilen) Regime von Wassertemperatur, Abfluß und Protonen-Gehalt, in der Alten Riefensbeek auch von Alkalinität und ALMER-Relation erklärt. Aufgrund der natürlichen und anthropogenen Störungen war im Längslauf der untersuchten Bäche keine natürliche biozönotische Gliederung des Artenbestands erkennbar. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und der Taxazahl ergaben, daß in erster Linie versauerungsrelevante Parameter -- Gehalte saurer Anionen, basischer Kationen und von Metallen, Alkalinität usw. -- die höchsten Korrelationskoeffizienten mit der Taxa-Zahl hatten; unter den natürlichen Meßgrößen zählten nur die Gehalte von DOC und TIC sowie der Anteil der Sande zu der Gruppe mit den höchsten Korrelationskoeffizienten. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und den Abundanzen ergab dagegen, daß die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft nicht nur durch die anthropogene Gewässerversauerung, sondern mindestens genauso durch einige natürliche Meßgrößen beeinflußt wurde. Es gab in den Harzbächen keinen ökologischen Superfaktor, der die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft überwiegend bestimmte. Auch die Meßgrößen der anthropogenen Gewässerversauerung waren nicht solch ein Superfaktor. Einen ähnlich hohen Einfluß auf die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft hatten die geologisch bestimmten Umweltfaktoren Leitfähigkeit und TIC-Gehalt, der von der Landnutzung bestimmte DOC-Gehalt sowie der Chlorid-Gehalt, der geologisch, möglicherweise aber auch durch den Eintrag von Straßensalz bestimmt wird. Die Mischung von anthropogenen und natürlichen Faktoren wurde in einem Modell der Wirkung von abiotischen Faktoren auf Bryorheos und Hyporheos dargestellt. Als Beispiel für die zeitliche Nutzung ökologischer Nischen wurde die Verteilung der Larven und Adulten der Dryopidae (Hakenkäfer) im Hyporheos und Bryorheos untersucht. Die Larven wurden vorzugsweise im Hyporheon, die Adulten im Bryorheon angetroffen. Die untersuchten Taxa wurden in die Varianten bryorheobiont, bryorheophil, bryorheotolerant, bryorheoxen und bryorheophob bzw. hyporheobiont, hyporheophil, hyporheotolerant, hyporheoxen und hyporheophob eingeteilt, um ihre räumliche Nutzung ökologischer Nischen zu beschreiben. Die gängige Lehrmeinung, daß das Hyporheon die Kinderstube benthaler Makroinvertebraten ist, konnte für zahlreiche Taxa bestätigt werden (z.B. Habrophlebia lauta). Für die bryorheophilen Taxa (z.B. Gammarus pulex und Baetis spp.) trifft diese Lehrmeinung in den beiden Harzbächen nicht zu. Vielmehr übernimmt das Bryorheon die Funktion einer Kinderstube. Die Larven von Plectrocnemia conspersa / geniculata sowie von Baetis spp. und Amphinemura spp. / Protonemura spp. neben Gammarus pulex zeigten eine Habitatbindung, die erstgenannte Gattung an das Hyporheal, die letztgenannten 3 Taxa an untergetauchte Moospolster (Bryorheal). Die Idee von der Funktion des Hyporheals als Kinderstube der Larven und Jungtiere, als Schutzraum gegen die Verdriftung durch Strömung und vor Fraßdruck durch Räuber sowie als Ort hohen Nahrungsangebots mußte für die letztgenannten 3 Taxa abgelehnt werden. Für sie übernahm das Bryorheal diese Aufgaben. Zwar waren die beiden Bäche oligotroph und die Nahrungsqualität der Feinstkörner im Hyporheal war niedrig. Die Abundanz- und Biomasse-Werte im Bryorheos und Hyporheos gehörten aber zu den weltweit höchsten. Es wurde das Paradoxon diskutiert, daß im Hyporheon der beiden Bäche Diatomeen-Rasen gefunden wurden, obwohl das Hyporheon lichtlos sein soll. Das Hyporheon wurde als ein Ökoton zwischen Benthon / Rheon und Stygon angesehen. Es wurden vier Haupttypen des Hyporheons beschrieben. Wegen des sehr unterschiedlichen Charakters des Hyporheons in verschiedenen Fließgewässern gibt es keinen einheitlichen Satz von abiotischen und biotischen Faktoren, mit denen das Hyporheon vom Benthon und Stygon abgegrenzt werden kann. In den beiden Harzbächen ähnelte das Hyporheon mehr dem Benthon als dem Stygon. Es konnte nicht anhand der chemischen Meßgrößen vom Benthon abgegrenzt werden, sondern anhand der physikalischen Meßgrößen Trübung und der Anteile von Feinsand und Schluffe/Tone sowie anhand der biologischen Parameter Summen-Abundanz und Summen-Biomasse. Aus der Typologie des Hyporheons folgt, daß ein bestimmtes Hyporheon nicht alle in der Literatur beschriebenen Funktionen innerhalb der Fließgewässer-Aue übernehmen kann. Es wurde ein Schema entwickelt, mit dem sich die optimale Liste der Parameter für die Untersuchung eines bestimmten Hyporheons auswählen läßt. Der Tendenz in der Fließgewässer-Ökologie, immer neue Konzepte zu entwickeln, die allgemeingültig sein sollen, wurde das Konzept vom individuellen Charakter von Fließgewässer-Ökosystemen entgegengestellt.

Managing Water Quality in Agricultural Catchments

Until recently, pollution control in rural drainage basins of the UK consisted solely of water treatment at the point of abstraction. However, prevention of agricultural pollution at source is now a realistic option given the possibility of financing the necessary changes in land use through modification of the Common Agricultural Policy. This paper uses a nutrient export coefficient model to examine the cost of land-use change in relation to improvement of water quality. Catchment-wide schemes and local protection measures are considered. Modelling results underline the need for integrated management of entire drainage basins. A wide range of benefits may accrue from land-use change, including enhanced habitats for wildlife as well as better drinking water.

The use of polyacrylamides (PAMs) for removing natural organic matter (NOM) from Paraiba do Sul River (Brazil)

This work assesses the efficiency of polyacrylamides for natural organic matter (NOM) removal from Paraiba do Sul River (Brazil) raw water for drinking purposes. Jar tests were performed following an experimental design protocol. Three kinds of polyacrylamides (anionic, cationic, and non-ionic) at 0.2 mg L(-1) were tested. After coagulation, turbidity, DOC, UVA(254) and SCAN (UV-absorbing material) were determined. Color and pH were also measured. It was found that polyacrylamides did not reduce the amounts of alum and lime needed in the process and that the amount of alum alone for removing UV-absorbing organic matter is significantly higher. Efficiency of the coagulation process decreased as follows: non-ionic -> cationic -> anionic -> no polyacrylamide. Removal efficiencies for the best case were: 100%, 90%, 83%, and 68% for turbidity, DOC, UVA(254), and SCAN, respectively.

A Gradient-Type Method For Real-Time State Estimation Of Water Distribution Networks

Drinking water distribution networks risk exposure to malicious or accidental contamination. Several levels of responses are conceivable. One of them consists to install a sensor network to monitor the system on real time. Once a contamination has been detected, this is also important to take appropriate counter-measures. In the SMaRT-OnlineWDN project, this relies on modeling to predict both hydraulics and water quality. An online model use makes identification of the contaminant source and simulation of the contaminated area possible. The objective of this paper is to present SMaRT-OnlineWDN experience and research results for hydraulic state estimation with sampling frequency of few minutes. A least squares problem with bound constraints is formulated to adjust demand class coefficient to best fit the observed values at a given time. The criterion is a Huber function to limit the influence of outliers. A Tikhonov regularization is introduced for consideration of prior information on the parameter vector. Then the Levenberg-Marquardt algorithm is applied that use derivative information for limiting the number of iterations. Confidence intervals for the state prediction are also given. The results are presented and discussed on real networks in France and Germany.

Comunidade fitoplanctônica e qualidade da água da lagoa do jiqui, parnamirim, rn

It is important to evaluate the quality of water for proper management of these resources, since the increase of environmental degradation and the multiple use of water resources are decreasing the quality of water consumed by living beings. The objective of this study was to characterize the phytoplankton community and its variations during periods of dray and rain in Jiqui Lake located in Parnamirim, RN. It was also aimed to analyze the physical and chemical factors of this environment, in order to contribute to the knowledge of water quality used for human consumption. The collection of water samples were carried out in September 2008 to August 2009. The collection of the phytoplankton community was carried out in four sampling sites (surface, bottom, margin of the lake without macrophytes and site dominated by macrophytes). Phytoplankton was collected using plankton net of 20m. The analysis of nutrients and identification of phytoplankton were performed in the laboratory. The results indicate that concentration of chlorophyll a was high in the bottom with mean value of 1.07 μgL-1 (SD ± 1.61). During the study period there was a dominance of the following species: Euglena gracilis, Trachelomonas sp, Cyclotellas sp, Gomphonema apuncto, Navicula cuspidata var. cuspidata, Navicula sp, Rhopalodia gibba. There was homogeneity between limnological values in the four study sites, with significant difference between the periods of drought and rain. The Jiqui Lake is considered oligotrophic due to its low concentrations of chlorophyll a, high transparency and low levels of nutrients. The values of BOD and chlorophyll a concentration remained below the permitted standards existing for freshwaters in Brazil, thus the water from Lake Jiqui is of good quality, suitable for human consumption.

Effects of Regular and Low-fluoride Dentifrices on Plaque Fluoride

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

A combined method for evaluating radon and progeny in waters and its use at Guarani aquifer, São Paulo State, Brazil

A combined method for evaluating radon (Rn-222) and progeny (Pb-214 and Bi-214) in water was developed by using inexpensive alpha scintillation Counting and gamma ray spectrometry through NaI(Tl) scintillation detectors. A groundwater sample collected at the Pocos de Caldas alkaline massif in Brazil was submitted to the technique in order to assure its applicability by comparing the volumetric activities by different methods. Similar volumetric activity was determined for Pb-214 and Bi-214 in the sample analyzed that is compatible with the expected condition of radioactive equilibrium between these nuclides. The combined method was successfully used to analyze groundwater samples from Guarani aquifer in S (a) over tildeo Paulo State, Brazil, and the results of the measurements indicated that Pb-214 and Bi-214 provide useful information concerning the evaluation of the drinking water quality in terms of radiological aspects. This is because they are directly identified in the water samples, without the need of requiring the assumption of the establishment of the transient equilibrium condition with its parent Rn-222. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Determination of selenium in nutritionally relevant foods by graphite furnace atomic absorption spectrometry using arsenic as internal standard

A method has been developed for the direct determination of Se in nutritionally relevant foods by graphite furnace atomic absorption spectrometry. Tungsten/rhodium carbide coating on the integrated platform of a transversely heated graphite atomizer or W coating with co-injection of Pd(NO3)(2) were used as a permanent modifiers. Samples and reference solutions were spiked with 500 mu g L-1 As and absorbance variations due to changes in experimental conditions were minimized. For 20 mu L aqueous analytical solutions delivered into the graphite tube, analytical curves in the 5.0-40 mu g L-1 with good linear correlation were established. Pyrolysis and atomization temperatures were evaluated using pyrolysis and atomization curves, respectively. The optimized heating program (temperature, ramp time, hold time) of the graphite tube of the Perkin-Elmer SIMAA 6000 atomic absorption spectrometer was: dry steps (110 degrees C, 5 s, 10 s; 130 degrees C, 15 s, 15 s); air-assisted pyrolysis step (600 degrees C, 20 s, 40 s; 20 degrees C, 1 s, 40 s); pyrolysis step (1300 degrees C, 10 s, 20 s); atomization step (2100 degrees C, 0 s, 4 s); clean step (2550 degrees C, 1 s, 5 s). The method was applied for Se determination in coconut water, coconut milk, soybean milk, cow milk, tomato juice, mango juice, grape juice and drinking water samples and four standard reference materials and results were in agreement at 95% confidence level. The lifetime of the tube was 500 firings and the relative standard deviations of measurements of typical samples containing 25 mu gL(-1) Se were 3.0% and 6.0% (n = 12) with and without internal standardization, respectively. The limits of detection were in the 0.35 mu g L-1-0.7 mu g Se L-1 range. The accuracy of the proposed method was evaluated by an addition-recovery experiment and all recovered values were in the 98-109% range. (c) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The use of silica-immobilized brown alga (Pilayella littoralis) for metal preconcentration and determination by inductively coupled plasma optical emission spectrometry

The brown alga Pilayella littoralis was used as a new biosorbent in an on-line metal preconcentration procedure in a flow-injection system. Al, Co, Cu and Fe were determined in lake water samples by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) after preconcentration in a silica-immobilized alga column. Like other algae, P. littoralis exhibited strong affinity for these metals proving to be an effective accumulation medium. Metals were bound at pH 5.5 and were displaced at pH < 2 with diluted HCl. The enrichment factors for Cu-II, Fe-III, Al-III and Co-II were 13, 7, 16 and 11, respectively. Metal sorption efficiency ranged from 86 to 90%. The method accuracy was assessed by using drinking water certified reference material and graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS) as a comparison technique. The column procedure allowed a less time consuming, easy regeneration of the biomaterial and rigidity of the alga provided by its immobilization on silica gel. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Use of the HDS system (hydric depuration with soils) associated to other constructed wetlands techniques for public water supply

Two projects of water treatment for public water supply were developed and operated by using combined systems of constructed wetlands. One of the projects was carried out in the town of Analandia, Sao Paulo, Brazil and wetlands with floating aquatic plants associated to the HDS system were used. Nearly 6480 inhabitants were supplied. The other conducted project was an experimental station in partnership with SABESP (Sao Paulo State Sanitation Agency/Brazil), for the pretreatment of 1700 l.s-1 of waters from the Cotia River, which is used for the population's supply after conventional treatment at the Lower Cotia Water Treatment Station. For this pilot project, wetlands with emergents and floating plants associated to the HDS system were used. The proposed objectives were achieved in both projects.