Gene expression in understanding mechanisms of toxicity in amphibians

De uma forma geral os anfíbios são conhecidos como organismos que apresentam uma grande sensibilidade a vários tipos de contaminantes. Contudo existem casos, como o de Pelophylax perezi (rã-verde), em que estes organismos habitam áreas extremamente contaminadas. Este facto verifica-se na mina de urânio desactivada, da Cunha Baixa (Viseu, centro de Portugal), em que uma população destas rãs habita na lagoa de efluente ácido mineiro (M). Estudos ecotoxicológicos anteriores com estes organismos revelaram apenas efeitos de toxicidade ténues levantando algumas questões. Com o objectivo de elucidar quais os mecanismos que permitem a P. perezi permanecer neste local, sem sofrer aparentemente efeitos perniciosos, encetamos este trabalho. Numa primeira abordagem, avaliámos o sistema de defesa antioxidante de rãs adultas, bem como o conteúdo em metais de alguns órgãos. Desta forma verificámos alterações enzimáticas, principalmente no pulmão e acumulação de metais nos vários órgãos. Posteriormente foi realizado um estudo de expressão genética diferencial, também em organismos adultos e desta feita foram sugeridos alguns mecanismos de protecção basal que estarão por detrás da capacidade de suportar este ambiente extremamente contaminado. Numa etapa seguinte abordámos os efeitos em fases larvares, fazendo inicialmente uma exposição in situ, a vários efluentes, caracteristicamente diferentes, do complexo mineiro. Avaliámos o crescimento, a acumulação de metais e a actividade de alguns biomarcadores de stress oxidativo. Como resultado pudemos constatar que nas fases larvares para além de alguma mortalidade existe acumulação de metais bem como algumas alterações a nível de biomarcadores de stress oxidativo. Numa última abordagem realizamos uma exposição crónica dos girinos a efluente da mina com diversos níveis de pH para distinguir os efeitos da toxicidade do pH, dos efeitos da toxicidade pelo conteúdo de metais. Para tal avaliámos novamente biomarcadores de stress oxidativo, crescimento, acumulação de metais e efectuamos ainda um estudo de expressão genética diferencial. Esta última aproximação permitiu verificar que a toxicidade do efluente resulta primariamente do pH ácido, assumindo a contaminação por metais um papel secundário. Contudo o crescimento dos girinos de P. perezi apresenta-se estimulado por pHs mais baixos. São apontados ainda alguns mecanismos, em girinos, para lidar com o stress causado pela contaminação por metais.De uma forma geral pôde-se constatar que quer anfíbios adultos quer girinos expostos ao efluente apresentam valores altos de metais acumulados. Os biomarcadores de stress oxidativo na sua maioria não apresentaram respostas coerentes mediante as várias exposições. Este trabalho apresentase como um contributo importante para a ecotoxicologia de anfíbios, aumentando os níveis actuais de conhecimento sobre o efeito de contaminação proveniente de efluentes mineiros, sugerindo ainda mecanismos de resistência quer em larvas, quer para adultos.

Genotoxicity in humans and indicator species exposed to uranium wastes

Os riscos dos resíduos provenientes da extração do urânio estão associados ao seu conteúdo em metais e radionuclídeos, o que levanta preocupações às autoridades governamentais e à população em geral. As populações humanas e outras espécies animais que vivem em zonas de exploração de urânio poderão estar expostas à radiação através de resíduos e poeiras radioactivase também através de água e alimentos contaminados. A determinação dos riscos deste tipo de contaminantes é feita, principalmente, através da análise química de amostras ambientais, dando-se menos importância à determinação de efeitos biológicos. A determinação de efeitos biológicos causados pela exposição a poluentes, tem-se revelado muito importante para uma avaliação da qualidade ambiental, de modo a providenciar indicações acerca dos efeitos negativos nos seres vivos e também para complementar a informação dada pelas análises químicas de amostras ambientais. Este facto levou ao estabelecimento de biomarcadores, que consistem em respostas biológicas adversas que são específicas de uma exposição a toxinas ambientais, para serem usadas como ferramentas de avaliação da qualidade ambiental. Neste trabalho foram analisadas respostas a nível molecular e celular, em minhocas, ratinhos do campo e humanos, a fim de determinar o risco químico e radiológico dos resíduos provenientes da mina de urânio da Cunha Baixa. Este trabalho teve também como objectivo a clarificação das respostas subjacentes à exposição a metais e radionuclídeos, a fim de permitir o desenvolvimento de potenciais novos biomarcadores moleculares. Durante este trabalho foram efectuados ensaios com minhocas, em que estas foram expostas durante 56 dias a solo contaminado proveniente da mina de urânio da Cunha Baixa, em laboratório e in situ. Durante a exposição foram analisados vários parâmetros, como o crescimento, reprodução, bioacumulação de metais e radionuclídeos, histopatologia, danos no DNA, citotoxicidade e perfil de expressão genética. Para além disso, foram amostrados ratinhos do campo na mina de urânio da Cunha Baixa e numa área de referência para determinação de danos no DNA, níveis de expressão e mutações em genes supressores de tumores e também bioacumulação de metais. Por fim, foram recolhidas amostras de sangue em voluntários saudáveis pertencentes à população da aldeia da Cunha Baixa, para determinação de danos no DNA, imunofenotipagem e quantificação de metais no sangue. Os resultados revelaram que as minhocas assim como os ratinhos do campo foram negativamente afetados pela exposição aos resíduos mineiros em todos os níveis de organização biológica aqui analisados, o que faz destes organismos bons indicadores para a determinação do risco destas áreas contaminadas, evidenciando o potencial risco da exposição a estes contaminantes. Para além disso, o estudo feito à população da Cunha Baixa revelou danos no ADN e diminuição de populações importantes de células imunitárias (nomeadamente linfócitos T e NK), o que poderá resultar da exposição aos resíduos da mina, tornando as pessoas mais susceptíveis ao desenvolvimento de processos de carcinogénese. O presente estudo contribuiu significativamente para a caracterização dos riscos da exposição a resíduos provenientes de minas de urânio abandonadas, evidenciando os seus efeitos negativos a nível molecular e celular, que potencialmente poderão causar instabilidade genómica e aumentar o risco de desenvolvimento de doenças genéticas.

Microbial community composition and mercury cycling in sediments of tagus estuary

Tese de doutoramento, Farmácia (Toxicologia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2016

Abundance and diversity of wild bees along gradients of heavy metal pollution

1. Wild bees are one of the most important groups of pollinators in the temperate zone. Therefore, population declines have potentially negative impacts for both crop and wildflower pollination. Although heavy metal pollution is recognized to be a problem affecting large parts of the European Union, we currently lack insights into the effects of heavy metals on wild bees. 2. We investigated whether heavy metal pollution is a potential threat to wild bee communities by comparing (i) species number, (ii) diversity and (iii) abundance as well as (iv) natural mortality of emerging bees along two independent gradients of heavy metal pollution, one at Olkusz (OLK), Poland and the other at Avonmouth (AVO), UK. We used standardized nesting traps to measure species richness and abundance of wild bees, and we recorded the heavy metal concentration in pollen collected by the red mason bee Osmia rufa as a measure of pollution. 3. The concentration of cadmium, lead and zinc in pollen collected by bees ranged from a background level in unpolluted sites [OLK: 1·3, 43·4, 99·8 (mg kg−1); AVO: 0·8, 42·0, 56·0 (mg kg−1), respectively] to a high level on sites in the vicinity of the OLK and AVO smelters [OLK: 6·7, 277·0, 440·1 (mg kg−1); AVO: 9·3, 356·2, 592·4 (mg kg−1), respectively]. 4. We found that with increasing heavy metal concentration, there was a steady decrease in the number, diversity and abundance of solitary, wild bees. In the most polluted sites, traps were empty or contained single occupants, whereas in unpolluted sites, the nesting traps collected from 4 to 5 species represented by up to ten individuals. Moreover, the proportion of dead individuals of the solitary bee Megachile ligniseca increased along the heavy metal pollution gradient at OLK from 0·2 in uncontaminated sites to 0·5 in sites with a high concentration of pollution. 5. Synthesis and applications. Our findings highlight the negative relationship between heavy metal pollution and populations of wild bees and suggest that increasing wild bee richness in highly contaminated areas will require special conservation strategies. These may include creating suitable nesting sites and sowing a mixture of flowering plants as well as installing artificial nests with wild bee cocoons in polluted areas. Applying protection plans to wild pollinating bee communities in heavy metal-contaminated areas will contribute to integrated land rehabilitation to minimize the impact of pollution on the environment.

Geographical variation in total and inorganic arsenic content of polished (white) rice

An extensive data set of total arsenic analysis for 901 polished (white) grain samples, originating from 10 countries from 4 continents, was compiled. The samples represented the baseline (i.e., not specifically collected from arsenic contaminated areas), and all were for market sale in major conurbations. Median total arsenic contents of rice varied 7-fold, with Egypt (0.04 mg/kg) and India (0.07 mg/kg) having the lowest arsenic content while the U.S. (0.25 mg/kg) and France (0.28 mg/kg) had the highest content. Global distribution of total arsenic in rice was modeled by weighting each country’s arsenic distribution by that country’s contribution to global production. A subset of 63 samples from Bangladesh, China, India, Italy, and the U.S. was analyzed for arsenic species. The relationship between inorganic arsenic content versus total arsenic content significantly differed among countries, with Bangladesh and India having the steepest slope in linear regression, and the U.S. having the shallowest slope. Using country-specific rice consumption data, daily intake of inorganic arsenic was estimated and the associated internal cancer risk was calculated using the U.S. Environmental Protection Agency (EPA) cancer slope. Median excess internal cancer risks posed by inorganic arsenic ranged 30-fold for the 5 countries examined, being 0.7 per 10,000 for Italians to 22 per 10,000 for Bangladeshis, when a 60 kg person was considered.

Investigação e gerenciamento de áreas contaminadas por postos revendedores de combustíveis em Natal

Activities that have fuel subterranean storage system are considered potentially polluting fuels by CONAMA Resolution 273, due to the possibility of leak, outpouring and overflow of fuel into the ground. Being even more worrying when contaminate groundwater for public supply, as the case of Natal City. For this reason, the Public Ministry/RN, in partnership with UFRN, developed the project environmental suitability of Gas stations in Natal, of which 36% showed evidence of contamination. This paper describes the four stages of the management of contaminated areas: preliminary assessment of environmental liabilities, detailed confirmatory investigation of the contamination, risk analysis to human health (RBCA), as well as the remediation plan of degraded areas. Therefore it is presented a case study. For the area investigated has been proposed a mathematical method to estimate the volume of LNAPL by a free CAD software (ScketchUp) and compare it with the partition method for grid area. Were also performed 3D graphics designs of feathers contamination. Research results showed that passive benzene contamination in groundwater was 2791.77 μg/L, when the maximum allowed by CONAMA Resolution 420 is 5 μg/L which is the potability standards. The individual and cumulative risks were calculated from 4.4 x10-3, both above the limits of 1.0 x10-5 or by RBCA 1.0 x10-6 by the Public Ministry/RN. Corrective action points that remediation of dissolved phase benzene is expected to reach a concentration of 25 μg/L, based on carcinogenic risk for ingestion of groundwater by residents residential, diverging legislation. According to the proposed model, the volume of LNAPL using the ScketchUp was 17.59 m3, while by the grid partitioning method was 14.02 m3. Because of the low recovery, the expected removal of LNAPL is 11 years, if the multiphase extraction system installed in the enterprise is not optimized

Adsorção de selênio em latossolos

A retenção de Se pelos colóides do solo constitui importante processo para a manutenção da sanidade ambiental. A informação sobre a adsorção de Se em solos altamente intemperizados é restrita e existem poucos padrões quantitativos disponíveis para a definição de estratégias de remediação de áreas contaminadas. Quantidades crescentes de Se (5, 10, 25, 50, 100 e 250 mg L-1), na forma de Na2SeO3, foram adicionadas a amostras de dez Latossolos brasileiros [três Latossolos Vermelho-Amarelos (LVA-1, LVA-2 e LVA-3), dois Latossolos Vermelhos (LV-1 e LV-2), um Latossolo Vermelho eutroférrico (LVef), um Latossolo Vermelho acriférrico (LVwf), dois Latossolos Amarelos (LA-1 e LA-2) e um Latossolo Amarelo acriférrico (LAwf)]. Isotermas de adsorção foram construídas e foi verificado o ajuste dos resultados experimentais aos modelos de Langmuir e de Freundlich. A equação de Langmuir ajustou melhor os resultados de adsorção de Se do que a isoterma de Freundlich. Todas as isotermas apresentaram o formato tipo-L (exponencial), com exceção daquelas obtidas para o LVA-1 e para o LVA-2, que apresentaram comportamento tipo-C (linear). Valores de adsorção máxima (Ads máx), estimada pelo modelo de Langmuir, variaram de 135 (LVA-3) a 2.245 mg kg-1 (LA-1), enquanto os coeficientes de afinidade (K L) estiveram entre 0,002 (LVA-2) e 0,326 (LVA-3). A constante de afinidade estimada pelo modelo de Freundlich (Kf) variou de 13,7 (LVA-2) a 180,1 (LAwf). A adsorção máxima de Se foi mais elevada no LVef e nos Latossolos ácricos (LAwf e LVwf), enquanto os maiores valores de Kf foram encontrados no LV-2, LVef, LVA-3 e LVwf. Não houve correlação entre os atributos dos solos e as constantes de Langmuir. Valores de Kf correlacionaram-se com os teores de argila (r = 0,42*) e com a capacidade de troca de ânions (r = 0,64*).

Staphylococcus Aureus Contamination in a Pediatric Dental Clinic

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

Influence of the insecticide pyriproxyfen on the flight muscle differentiation of Apis mellifera (Hymenoptera, Apidae)

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

O emprego de métodos geofísicos na fase de investigação confirmatória em cemitérios contaminados

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Decomposição de resíduos sólidos domiciliares e variações na resistividade e cargabilidade

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Anomalias de cargabilidade em aterro de resíduos sólidos domiciliares

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Aplicação da técnica de caminhamento elétrico em área contaminada por derivados de petróleo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Monitoramento da atenuação natural de pluma de contaminação pelo método de radar de penetração no solo (GPR)

O monitoramento da atenuação natural em áreas contaminadas tem se mostrado uma técnica alternativa e de baixo custo para a remediação de áreas contaminadas. A degradação por microorganismos é um dos processos mais importantes na atenuação natural de contaminantes, especialmente compostos de fase líquida não aquosa (NAPL). em muitos casos, a ação efetiva deste processo resulta na geração de ácidos orgânicos, que sob elevadas concentrações ocasionam a dissolução de minerais presentes em subsuperfície onde se encontra a contaminação, com conseqüente liberação de íons. O aumento na quantidade de íons colabora para o aumento da condutividade elétrica do meio. O princípio físico da técnica de Radar de Penetração no Solo (GPR) é a emissão de ondas eletromagnéticas de alta freqüência. A propagação da onda eletromagnética é condicionada à freqüência de sinal emitido e as propriedades elétricas do meio. O aumento da condutividade elétrica do meio resulta na atenuação do sinal e, por conseqüência, na diminuição da profundidade de penetração da onda eletromagnética. Este fator permite o monitoramento de áreas contaminadas sob atenuação natural a partir de análises temporais com o GPR. Este trabalho apresenta um estudo comparativo entre perfis de GPR adquiridos em 1998 e 2003 em uma área contaminada por compostos de fase líquida leve não aquosa (LNAPL), sob atenuação natural. Os resultados indicam um aumento da condutividade elétrica do meio, a partir da atenuação acentuada do sinal GPR observada nas seções de 2003. Este aumento pode estar associado à liberação de íons por dissolução de minerais, pelo ataque de ácidos orgânicos resultantes do processo de biodegradação.

Análise de contaminantes de fase líquida não aquosa (NAPLs) por aplicação do método eletromagnético indutivo (EM)

O descarte indevido de resíduos industriais no solo tem causado danos ao meio ambiente e à saúde humana. A identificação e o diagnóstico de áreas contaminadas é um procedimento necessário afim de que seja possível tomar medidas de contenção da fonte poluidora e posterior remediação. As técnicas geofísicas podem auxiliar na caracterização do meio geológico, definição das dimensões da pluma de contaminação, seleção de pontos para locação de poços de monitoramento e de bombeamento. Este trabalho apresenta os resultados da aplicação do método Eletromagnético Indutivo em uma área industrial contaminada por benzeno, tolueno, xileno (BTX) e dicloroetano. Os resultados indicam dois padrões de migração dos contaminantes em subsuperfície. Uma tendência de migração no plano horizontal até o nível de 15 m de profundidade e uma tendência de migração no plano vertical entre 15 e 60 m de profundidade. As tendências de migração divergentes estão condicionadas a densidade dos compostos que constituem a pluma de contaminação, ou seja, um intervalo LNAPL sobrenadante (BTX), sobreposto a um intervalo DNAPL (1,2 dicloroetano).