Evaluation of the Atibaia River water quality using Lecane bulla as a test organism

In view of the diversity of environments found in the Brazilian territory, it is understandable that the use of native species can provide more relevant information for ecotoxicological studies. The purpose of this work was to evaluate the quality of water samples from the Atibaia River in an area that is under the influence of petroleum refinery using a native test-organism and submitting the data to PCA statistical analysis. Therefore, acute toxicity assays with Lecane bulla (Rotifera) were performed in four locations of the river, as well as physical-chemical analyses. Sampling was drawn in the dry and rainy seasons. The bioassays were static and lasted 48 hours; dead organisms were quantified at the end of the tests. Toxicological differences among the samples/per location and control were compared by means of the Analysis of Variance. Physical-chemical and mortality variables were simultaneously analyzed by multivariate analysis of the principal components and the Pearson correlation coefficient. Water samples from the exit of the refinery stabilization pond (location S.1) were toxic to L. bulla in both seasons, with significant differences in relation to the control and between the seasons. The statistical treatment of data showed that mortality was strong and positively correlated with total hardness, chlorides and EC, which together with pH presented higher values in location S.1, in the dry and in the rainy seasons. Due to its sensibility to the quality of the Atibaia river water samples, the potential use of L. bulla for ecotoxicological studies as an alternative test organism could be demonstrated.

Eficácia biológica e feitos tóxicos de fontes de cobre e diquat para organismos aquáticos

Pós-graduação em Agronomia (Produção Vegetal) - FCAV

Field and laboratory studies to assess the effects of Vertimec (R) 18EC on Daphnia similis

The present study aimed to evaluate the interactions of the pesticide Vertimec (R) 18EC in aquatic ecosystems. In this respect, soil plots were contaminated with Vertimec (R) 18EC at the concentration indicated for strawberry crops (0.125 L of solution m(-2)). After the contamination, torrential rainfall was simulated and the surface runoff was collected and transferred to mesocosm tanks in five treatments, run in triplicate: (1) control-C; (2) runoff from an uncontaminated plot-UR; (3) runoff from the plot contaminated with Vertimec (R) 18EC-CR; (4) direct application of Vertimec (R) 18EC in the water-V and (5) water samples gathered randomly to verify whether there was contamination between the mesocosms-RS. Water samples from these tanks were also submitted to ecotoxicological tests with Daphnia similis and analyses to evaluate the limnological characteristics, in five collection periods over 10 days (240 h). Physical and chemical differences were observed in the water samples, mainly related to increased turbidity, suspended solids and nutrients (nitrogen and phosphate forms). Acute toxicity was observed for the direct application treatment for the entire experimental period, and in some periods for the CR treatment (from 48 h to 168 h). The results obtained suggest that the pesticide did not fully degrade during the study period (10 days) in the direct application treatment, demonstrating that the presence of other substances in the commercial formulation contribute to the maintenance of toxicity. This represents a potential risk for aquatic ecosystems in areas adjacent to where the chemical is applied. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Avaliação do impacto socioambiental de indústrias têxteis no rio Jundiaí - Macaíba/RN/Brasil

The contamination of aquatic environments is a phenomenon that dates back the origins of human civilizations and was amplified by the advent of industrial processes. The Jundiaí river , Macaíba's main water source, suffering discharge of effluents from various industries. The study work´s in two fronts, the environmental perception front was conducted through semistructured interviews whose textile effluent was appointed by the population as the main problem in the river. It was observed that nearly all respondents had concerns about the environment. In addition, there is an inclusion of individuals as the cause of the problem, because a significant part recognizes that its activities may cause damage to the environment and people's health. In other front, the experimental monitoring of water quality was conducted through ecotoxicological tests and physiochemical analysis that proposed to assess Pomacea lineata .Mysidopsis juniae isolated effect of textile effluent and its influence on the river compared with the limits established by Brazilian law. Although the physio-chemical analysis shows is inconclusive about the participation of the textile effluent in environmental contamination of the river, the ecotoxicological tests have shown to blunt the signal that the effluent may present a risk to aquatic organisms and consequently to human health. Thus, an interdisciplinary way it was possible to study the cause of the environmental problem identified by the population in the realization phase and measurable effect on water quality analysis in the river by means of the tests mentioned.

Biomonitoring atlantic deep waters through the assessment of shark biomarkers

Os ecossistemas marinhos estão continuamente a ser sobrecarregados com contaminantes derivados de atividades humanas resultando numa dimunuição dos recursos marinhos. A exposição crónica a contaminantes, como metais pesados e poluentes orgânicos persistentes (POPs), pode afetar negativamente o ambiente marinho e, eventualmente, também os seres humanos. Grandes predadores pelágicos, como tubarões, são particularmente afetados pela poluição, principalmente através de processos de bioacumulação e biomagnificação. A fim de resolver o problema acima mencionado, são necessários estudos de avaliação de risco ambiental para prever os padrões de contaminação e evitar efeitos adversos que muitas vezes só são visíveis quando é tarde demais para tomar ações preventivas. Análises de concentração de químicos fornecem-nos informações sobre o nível de contaminação no ambiente; no entanto, podem não ser suficientes para entender como os organismos estão a ser afetados e há uma necessidade de relacionar essas quantificações com parâmetros biológicos. A avaliação de parâmetros bioquímicos, como a atividade enzimática, pode fornecer uma visão mais sensível e precisa sobre os níveis de contaminação. Tubarões como Prionace glauca são predadores de topo e portanto extremamente importantes nos ecossistemas marinhos. A sua grande distribuição, juntamente com o fácil acesso a amostras, fornecidas por barcos de pesca comercial, tornou-as um alvo favorável para utilização em ensaios toxicológicos. Este estudo teve como objetivo avaliar o potencial de P. glauca como uma espécie sentinela para pesquisas de monitorização de poluição, através do desenvolvimento e da aplicação de biomarcadores apropriados. As amostras de tecidos foram recolhidas de vinte tintureiras na costa de Portugal, a bordo de um barco comercial de pesca de espadarte. Níveis de POPs, assim como parâmetros bioquímicos relacionados com destoxificação, stress oxidativo e funções neuronais, foram medidos. A caracterização prévia da atividade das colinesterases no músculo e cérebro de P. glauca foi feita, já que não havia dados disponíveis sobre esta matéria. Esta caracterização foi essencial devido à existência de três classes de ChE conhecidas em peixes, acetilcolinesterase (AChE), butirilcolinesterase (BChE) e propionilcolinesterase (PChE), todas bastante suscetíveis a agentes anticolinérgicos, e outros contaminantes, tornando-as biomarcadores relevantes em estudos de monitorização de poluição. Os resultados obtidos indicaram que o cérebro de P. glauca aparenta possuir ChEs atípicas, revelando propriedades mistas de AChE e BChE e, que o músculo aparentemente possui maioritariamente AChE. A exposição in vitro a chloropyrifos-oxon provocou inibição de ChE das tintureiras em ambos os tecidos, com o cérebro sendo o tecido mais sensível e, por isso, o mais adequado para a detecção de compostos anticolinérgicos no ambiente. Este estudo indica que a actividade de ChE em tintureiras tem potencial para ser usada como um biomarcador sensível e fiável em programas de biomonitorização marinha. O fígado apresentou níveis mais elevados de POP, quando comparado com músculo. Foram encontradas correlações positivas e negativas entre os parâmetros de contaminação e de stresse oxidativo. Este estudo destaca a importância da caracterização de Che antes de a usar como um biomarcador em estudos ecotoxicológicos, e demonstra o grande potencial de P. glauca como espécie modelo e como sentinela de poluição marinha, através do uso de biomarcadores adequados.

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.

Impact of natural and/or chemical stressors on the freeze-tolerant and euryhaline enchytraeid, Enchytraeus albidus

Rapid climatic changes are taking place in Arctic, subarctic and cold temperate regions, where predictions point to an increase in freeze-thaw events, changes in precipitation, evaporation and salinity patterns. Climate change may therefore result in large impacts in ecosystem functioning and dynamics, especially in the presence of contaminants due to intense anthropogenic activities. Even though multiple stress approaches have received increasing interest in the last decades, the number of such studies is limited. In particular, knowledge on the effect of freezethaw events and salinity fluctuations on ecotoxicology of soil invertebrates is lacking, especially important when considering supralittoral species. Therefore, the aim of this thesis was to investigate the effects of low temperature and salinity fluctuations, singly and in combination with contaminants, in the freeze-tolerant and euryhaline enchytraeid Enchytraeus albidus. The assessment of population level endpoints (survival and reproduction), along with physiological and biochemical parameters such as levels of cryoprotectants, ice/water content, oxidative stress biomarkers, cellular energy allocation, and tissue concentration of chemicals (when applied), provided new and valuable knowledge on the effects of selected physical and chemical stressors in E. albidus, and allowed the understanding of adjustments in the primary response mechanisms that enable worms to maintain homeostasis and survival in harsh environments such as polar and temperate-cold regions. The presence of moderate levels of salinity significantly increased freeze-tolerance (mainly evaluated as survival, cryoprotection and ice fraction) and reproduction of E. albidus. Moreover, it contributed to the readjustments of cryoprotectant levels, restoration of antioxidant levels and changed singnificantly the effect and uptake of chemicals (copper cadmium, carbendazim and 4-nonylphenol). Temperature fluctuations (simulated as daily freeze-thaw cycles, between -2ºC and -4ºC) caused substancial negative effect on survival of worms previsouly exposed to non-lethal concentrations of 4-nonylphenol, as compared with constant freezing (-4ºC) and control temperature (2ºC). The decrease in cryoprotectants, increase in energy consumption and the highest concentration of 4-nonylphenol in the tissues have highlighted the high energy requirements and level of toxicity experienced by worms exposed to the combined effect of contaminants and freezing-thawing events. The findings reported on this thesis demonstrate that natural (physical) and chemical stressors, singly or in combination, may alter the dynamics of E. albidus, affecting not only their survival and reproduction (and consequent presence/distribution) but also their physiological and biochemical adaptations. These alterations may lead to severe consequences for the functioning of the ecosystems along the Arctic, subarctic and cold temperate regions, where they play an important role for decomposition of dead organic matter. This thesis provides a scientific basis for improving the setting of safety factors for natural soil ecosystems, and to underline the integration of similar investigations in ecotoxicology, and eventually in risk assessment of contaminants.

Implementação de um Ensaio Piloto para Identificação e Quantificação de Fitoplâncton no âmbito da Avaliação Externa da Qualidade

O Programa Nacional de Avaliação Externa da Qualidade, implementou em 2015 um ensaio piloto no âmbito da dentificação e quantificação de fitoplâncton. O fitoplâncton é um importante indicador de qualidade biológica utilizado na classificação do estado ecológico de rios e lagos, e do potencial ecológico e risco toxicológico de massas de água doce fortemente modificadas como as albufeiras. O objetivo consistiu na implementação de um ensaio para identificação e quantificação de fitoplâncton, requisito para a acreditação dos laboratórios.

Avaliação de métodos de deteção de genótipos de cianobactérias produtoras de cianotoxinas em amostras ambientais

Dissertação de Mestrado, Biologia Molecular e Microbiana, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2016

Extraction, partial characterization and susceptibility to Hg2+ of acid phosphatase from the microalgae Pseudokirchneriella subcapitata.

Pseudokirchneriella subcapitata is a unicellular green algae widely distributed in freshwater and soils. Due to its cosmopolitan characteristic, its use is recommended by national and international protocols in ecotoxicity studies. The alteration of phosphatase activities by agriculture pollutants like heavy metals has been extensively used as a biomarker in risk assessment and biomonitoring. In this study, we compared the extraction of acid phosphatase from P. subcapitata by different procedures and we studied the stability, substrates specificity, kinetics and the effect of Hg2+ in the crude extract. The freezing and thawing technique associated with probe sonication was the most suitable method of extraction. The enzyme was stable when frozen at -20ºC for at least six months, showed an optimum pH of 5 and a Km value of 0.27 mM for p-nitrophenylphosphate (pNPP) as substrate. Some natural organic substrates were cleaved by a similar extent as the synthetic substrate pNPP. Short term exposure (24 hours) to Hg2+ had little effect but inhibition of the specific activity was observed after 7 days with EC50 (concentration of Hg2+ that promotes 50% decrease of specific activity) value of 12.63 μM Hg2+ .

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.

Avaliação da condutividade hidráulica em áreas de recarga do Aquífero Guarani-microbacia hidrográfica do Córrego Espraiado (SP).

A condutividade hidráulica do solo saturado (Ksat) constitui parâmetro de grande relevância nos estudos de vulnerabilidade natural e, por consequência, na avaliação de riscos ambientais. Quando se trata de áreas frágeis, como são as áreas de recarga de aquíferos sedimentares, a avaliação da condutividade hidráulica torna-se ainda mais importante. Para esse estudo, selecionou-se uma área de recarga direta do Aquífero Guarani, caracterizada pela microbacia do córrego Espraiado, localizada na região de Ribeirão Preto (SP). Os principais solos dessa microbacia são Latossolo Vermelho Distrófico psamítico (LVdq) e Neossolo Quartzarênico Órtico (RQo). Para a avaliação da condutividade hidráulica (Ksat) desses solos utilizou- se o método da coluna saturada, cujos valores foram correlacionados com os de textura e estrutura do solo, considerados os parâmetros diretamente relacionados à Ksat. As correlações foram diretas entre os valores de Ksat e os de textura arenosa (areia). Já para a estrutura do solo, essa correlação ocorreu de forma indireta, indicando menor influência desse parâmetro sobre a condutividade hidráulica do solo saturado.

Multibiomarker assessment of cadmium-based quantum dots effects in the marine mussel Mytilus galloprovincialis

Tese de Doutoramento, Ciências do Mar, da Terra e do Ambiente, Ramo: Ciências e Tecnologias do Ambiente, Especialização em Ecotoxicologia, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2016

Effect of copper on the activation of the acid phosphatase from the green algae Pseudokirchneriella subcapitata.

The in vitro activation effect of copper on the acid phosphatase of the green algae Pseudokirch- neriella subcapitata (formely Selenastrum capricor- nutum) under preincubation condition. Apparent Michaelis constant values of 1.21 and 0.37 mM, and activation energy values of 26.8 and 13.6 kJ mol -1 were determined in the absence and in the presence of 0.2 mM Cu2?, respectively. The dissociation constant value for Cu2? binding to the enzyme was determined to be 22.04 lM. The decrease of the apparent Michaelis constant (Km) and activation energy values in the presence of Cu2? correlates well with its activating effect on the acid phosphatase activity. This propriety could be used as a sensitive bioindicator for copper in environmental samples.