A simple approach to integrate the ecotoxicological and chemical data for the establishment of environmental risk levels

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

Geochemical and ecotoxicological assessment for estuarine surface sediments from Southern Brazil

Sediments from Guaratuba Bay (PR, Brazil), a marine protected area, were collected and evaluated for geochemistry and toxicity. High levels of P and acute toxicity were observed in some samples. Concentrations of Cu, Cd, Pb and Zn were relatively low; however, Cd levels eventually exceeded Threshold Effect Level. Toxicities were associated to nutrients and metals enrichment. Results suggest that impacts are incipient and occur only at specific sites, associated to multiple contamination sources. Despite sediments quality seems to range between good and fair, attention is required to land-use planning around Guaratuba Bay and controlling local pollution sources. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Ecotoxicological assessment of sediments from an urban marine protected area (Xixová-Japuí State Park, SP, Brazil)

This study aimed to evaluate the environmental quality of the marine portion of Xixová-Japuí State Park (XJSP), an urban marine protected area, which is influenced by multiple contamination sources, by using ecotoxicological and geochemical analyses. Sediments were predominantly sandy, with low CaCO3 and organic matter contents, and presented contamination by metals (Cd,Cu,Zn). Acute toxicity was detected in three tested samples, and copepod exposed to sediments from four stations exhibited lower fecundities, despite the absence of significant effects. Contamination and toxicity seemed to be associated, suggesting that the environment is degraded and presents risks to the biota. Whole sediment TIE indicated ammonia as a main responsible for toxicity, suggesting sewage is a main contributor to sediment degradation. As external contamination sources seem to be negatively influencing the sediment quality, the park conservation objectives are not being fully reached, demanding actions to mitigate impacts. © 2013 Elsevier Ltd.

Ecotoxicological Evaluation of Poly(epsilon-Caprolactone) Nanocapsules Containing Triazine Herbicides

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

Detection of hormones in surface and drinking water in Brazil by LC-ESI-MS/MS and ecotoxicological assessment with Daphnia magna

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Ecotoxicological evaluation of wastewater from 2.4.6-TNT production

During the manufacture of explosives, large amounts of water are used to remove unwanted by-products generated. This water in turn, ends up in wastewater treatment plants or water bodies. The aim of this study was to evaluate the toxic potential of effluent generated by 2.4.6-Trinitrotoluene (TNT) production, yellow water, red water and mixture of yellow and red water, produced from a plant located in the Paraiba Valley, Sao Paolo state, Brazil. Daphnia similis, Danio rerio, Escherichia coli, Pseudomonas putida and Pseudokircheneriella subcaptata were used as test organisms. Physicochemical parameters such as color, pH, conductivity, total dissolved solids, dissolved oxygen, chemical oxygen demand (COD) and biochemical oxygen demand (BOD) were evaluated. Effluent from 2.4.6-TNT production was extremely toxic to all test organisms. The physicochemical parameters evaluated showed high levels of conductivity (from 41.533 to 42.344 mu S /cm) and chemical oxygen demand (COD of 8471 to 27.364 mg/L) for the effluents analyzed.

Amendment : assessment of ecotoxicological hazard of Waukegan Harbor sediment /

"HWRIC Project no. 87-040."

Ecotoxicological evaluation of area 9 landfill at Crab Orchard National Wildlife Refuge : biological impact and residues /

"HWRIC RR-062."

Impact of the invasive macroalgae Asparagopsis armata - an ecotoxicological assessment

Os Oceanos representam o maior sistema de suporte de vida sendo a uma grande fonte de riqueza, oportunidade e abundância. No entanto, a humanidade tem levado este ecossistema ao seu limite com crescentes níveis de poluição e outras pressões antropogénicas. A introdução de espécies não-nativas é reconhecida como uma das maiores ameaças à biodiversidade e a segunda maior causa de extinção das espécies. A macroalga vermelha Asparagopsis armata é uma espécie invasora originária da Austrália e que atualmente apresenta uma ampla distribuição em todo o globo devido à sua estratégia oportunista, ausência de predadores e altas taxas de crescimento. Uma questão emergente está relacionada com a capacidade destas espécies invasoras produzirem grandes quantidades de metabolitos halogenados potencialmente tóxicos. Esta característica pode representar um perigo adicional para o equilíbrio ecológico da comunidade invadida. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o potencial ecotoxicológico dos exsudatos de A. armata usando um gastrópode, Gibbula umbilicalis, como organismo modelo. A macroalga recolhida na costa de Peniche (Portugal) foi colocada em tanques no laboratório, durante 12 h, sendo depois o meio recolhido e filtrado para ensaios posteriores com os exsudatos da alga. No ensaio agudo, observou-se a mortalidade de G. umbilicalis que foi exposta a crescentes diluições do exsudato durante 96 h. Adicionalmente, os gastrópodes foram expostos a concentrações não letais do exsudato e analisou-se as respostas bioquímicas recorrendo a biomarcadores relacionados com destoxificação, defesas antioxidantes, danos oxidativos, danos neurotóxicos e metabolismo energético. Os resultados revelaram que os exsudatos de A. armata afetaram significativamente a sobrevivência dos organismos expostos com uma CL50 96h de 5.03% de exsudato da alga. A exposição aos exsudatos da alga também resultou em efeitos bioquímicos e metabólicos ao nível subcelular com resultados significativos na inibição da glutationa-S-transferase (GST), perda de integridade do ADN e níveis crescentes de atividade da lactato desidrogenase (LDH), dando uma indicação dos mecanismos de toxicidade desta alga marinha. Os níveis mais elevados de danos no ADN ocorreram quando a GST apresentou os níveis mais baixos de atividade e esta mesma atividade aumentou quando os danos no ADN diminuíram, em simultâneo com o aumento dos níveis de atividade da LDH, indicando que as necessidades energéticas aumentam devido à necessidade de sintetizar mais enzima. Conclui-se que a A. armata tem capacidade de libertar substâncias tóxicas que podem ter potenciais impactos no ambiente envolvente. Adicionalmente, as respostas bioquímicas estudadas em G. umbilicalis têm potencial para serem usadas como sinais de aviso na determinação dos efeitos provocados pelos compostos libertados por esta macroalga vermelha.

Mineral and organic pollution in river Sabor (Northeastern Portugal): ecotoxicological effects on freshwater fauna

Aquatic ecosystems are final collectors of all kinds of pollution as an outcome of anthropogenic inputs, such us untreated industrial and municipal sewage and agricultural pollutants. There are several aquatic ecosystems that are threatened by mineral and organic pollution. In Northeastern Portugal, near Bragança, different watercourses are suffering negative impacts of human activities. It has been developed several studies in the monitoring of environmental impacts in these river basins, namely in Rio Fervença, affected by organic pollution, and in Portelo stream, affected, since 2009, by the collapse and continuous input of mining deposits. In this sense, the present study aimed to continue the monitoring study of ecological status of freshwater ecosystems of Northeastern Portugal, namely the following objectives: a) mineral pollution effects of mining deposits sudden incorporated into Portelo stream; b) organic pollution due to domestic and industrial inputs in River Fervença. Also, since fish are useful experimental models to evaluate toxicological mechanisms of contaminants, c) acute toxicity tests with Cu were conducted in laboratory conditions. During 2015/2016, it was made abiotic and biotic characterization of 16 sampling sites distributed by both Portelo and Fervença rivers, tributaries of main River Sabor (Douro Basin). Several physicochemical parameters were determined and Riparian Quality (QBR Index) and Channel Quality (GQC) Indexes were determined for habitat evaluation. Fish and invertebrate communities were sampled, according to protocols of Water Framework Directive (WFD). Several metrics were determined, with particular emphasis on the Biotic Index IBMWP and the Northern Portuguese Invertebrate Index (IPtIN). Acute toxicity tests were conducted with an Iberian fish species, common barbel (Luciobarbus bocagei) and some plasmatic electrolytes levels were evaluated, to assess their contribution to mitigate osmoregulatory adverse effects of Cu. Also, same electrolytes were measured after changing to clean water, in attempt to assess fish capacity to reverse this situation. Results obtained for both rivers showed a significant level of disturbance that affected decisively water, habitat and biological quality of aquatic ecosystems. Mineral and Organic Pollution in River Sabor (NE Portugal): Ecotoxicological Effects on Freshwater Fauna Due to this change of environmental conditions in Portelo stream (extreme pH values, high conductivity and presence of heavy metals), several biological metrics (e.g. taxonomic richness, abundance, diversity, evenness) confirmed, comparatively with reference sites, a substantial decrease on ecological integrity status. The same pattern was found for Fervença River; however other water parameters, namely the content of most limiting nutrients (e.g. N and P) seemed to have more influence in the composition and structure of macroinvertebrate and fish communities. In fact, despite the operation of the Sewage Treatment Plant of Bragança, Fervença River presented significant levels of disturbance that affected decisively the quality and ecological integrity of the aquatic ecosystem. The synergic effect of domestic and industrial pollution, intensive agriculture, regulation and degradation of aquatic and riparian habitats contributed to the decrease of ecological condition, namely in the downstream zones (after Bragança). The results for acute toxicity, showed that fish can change Na+ and K+ levels face to Cu exposition and, depending of Cu concentration tested, can also return to normal levels, providing some insights to that are believed to occurred in fish population, near the Portelo mines. The low ecological integrity status detected in the lotic ecosystems in NE Portugal as a result of mineral and organic pollution deserves the development of several measures for rehabilitation and improving of water quality. On the other hand, environmental education actions are needed to contribute to improvement of ecological integrity of the river and its conservation.

Ecotoxicological assessment of sediments from the Santos and São Vicente estuarine system- Brazil

O sedimento representa um importante depósito de contaminantes e uma fonte de contaminação para a cadeia alimentar aquática. Testes de toxicidade usando anfípodos como organismos-teste são empregados para avaliar sedimentos marinhos e estuarinos, juntamente com análises químicas. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a qualidade de sedimentos de seis estações situadas no Sistema Estuarino e Portuário de Santos e São Vicente (São Paulo-Brasil), usando testes de toxicidade aguda com sedimento com anfípodos (Tiburonella viscana) e análises químicas de metais, PCB, e PAH. Outros parâmetros do sedimento foram analisados, como carbono orgânico e granulometria. Foram observados níveis de contaminação mais altos na porção interna do estuário onde se localiza o Porto de Santos e a zona industrial. Os testes de toxicidade mostraram resultados adversos significantes para a maioria das amostras testadas, e os sedimentos da porção interna do estuário apresentaram toxicidade mais alta. As análises de componentes principais indicaram uma relação forte entre contaminação do sedimento e toxicidade. As correlações positivas destes fatores nas amostras estudadas foram usadas para estabelecer os pesos das concentrações químicas que estão associadas com os efeitos adversos. Tais análises permitiram estimar valores limiares de efeito para a contaminação de sedimento através de análises multivariadas, identificando os contaminantes associados com o efeito biológico. Estes valores sugeridos são: Cu, 69.0; Pb, 17.4; Zn, 73.3(mg.kg-1); PAHs, 0.5 (mg.kg-1) e PCBs, 0.1 (µg.kg-1).

Ecotoxicological assessment of sediments from the Port of Santos and the disposal sites of dredged material

A dragagem dos sedimentos do Canal de Santos é necessária para permitir o trânsito de navios que operam no Porto de Santos. As áreas de disposição do material dragado estão situadas na zona costeira, em frente à Baía de Santos. Este estudo visou avaliar a qualidade dos sedimentos do Canal de Santos e das áreas de disposição atuais e antigas, utilizando testes de toxicidade de sedimento integral com anfípodos e de toxicidade de elutriatos com embriões de ouriço do mar. As amostras do Canal de Santos foram consideradas as mais tóxicas: todas as amostras dessa área foram consideradas significativamente tóxicas. Além disso, algumas amostras das áreas de disposição exibiram toxicidade. Os resultados mostraram, portanto, que os sedimentos apresentam evidências de degradação em sua qualidade, porém novos estudos devem ser conduzidos visando determinar as relações entre contaminação e toxicidade. Os resultados sugerem ainda que a disposição dos sedimentos dragados deva ser reavaliada.

A simple approach to integrate the ecotoxicological and chemical data for the establishment of environmental risk levels

O presente trabalho utilizou métodos multivariados e matemáticos para integrar dados químicos e ecotoxicológicos obtidos para o Sistema Estuarino de Santos e para a região próxima à zona de lançamento do emissário submarino de Santos, com a finalidade de estabelecer com maior exatidão os riscos ambientais, e assim identificar áreas prioritárias e orientar programas de controle e políticas públicas. Para ambos os conjuntos de dados, as violações de valores numéricos de qualidade de sedimento tenderam a estar associadas com a ocorrência de toxicidade. Para o estuário, essa tendência foi corroborada pelas correlações entre a toxicidade e as concentrações de HPAs e Cu, enquanto para a região do emissário, pela correlação entre toxicidade e conteúdo de mercúrio no sedimento. Valores normalizados em relação às medias foram calculados para cada amostra, permitindo classificá-las de acordo com a toxicidade e a contaminação. As análises de agrupamento confirmaram os resultados das classificações. Para os dados de sistema estuarino, houve a separação das amostras em três categorias: as estações SSV-2, SSV-3 e SSV-4 encontram-se sob maior risco, seguidas da estação SSV-6. As estações SSV-1 e SSV-5 demonstraram melhores condições. Já em relação ao emissário, as amostras 1 e 2 apresentaram melhores condições, enquanto a estação 5 pareceu apresentar um maior risco, seguida das estações 3 e 4 que tiveram apenas alguns indícios de alteração.

Assessing the safety of Pseudomonas putida introduction in the environment: an overview of ecotoxicological tests.

Risk assessment guidelines for the environmental release of microbial agents are performed in a tiered sequence which includes evaluation of exposure effects on non target organisms. However, it becomes important to verify whether environmental risk assessment from temperate studies is applicable to tropical countries, as Brazil. Pseudomonas putida is a bacteria showing potential to be used for environmental applications as bioremediation and plant disease control. This study investigates the effects of this bacteria exposure on rodents and aquatic organisms (Daphnia similes) that are recommended to be used as non-target organism in environmental risk assessments. Also, the microbial activity in three different soils under P. putida exposure was evaluated. Rats did not show clinical alterations, although the agent was recovered 16 h after the exposure in lung homogenates. The bacteria did not reduce significantly the reproduction and survival of D. similis. The soil enzymatic activities presented fluctuating values after inoculation with bacteria. The measurement of perturbations in soil biochemical characteristics is presented as an alternative way of monitoring the overall effects of the microbial agent to be introduced even in first stage (Tier I) of the risk assessment in tropical ecosystems.