Bacterial production of nitrate in aquatic systems: progress report. Nitrate-loss processes in raw water

This short interim progress report builds on previous progress reports which have described the quantification of the process both within and between lakes of different degrees of eutrophication. These data indicated that slight changes in methodology, particularly when investigating sediment deposits, could grossly affect the measured activity. The aim of the present research was an attempt to rationalize these differences. If this could be achieved it would enable meaningful interpretation of published data obtained using different methods and therefore enlarge the available database. In addition some observations have been made on the production of nitrite by Grasmere profundal sediment slurries sampled during the circulation period.

Acid precipitation and its effects on aquatic systems in the English Lake District

There is no evidence of an increase in the acidity (lower pH or alkalinity) of water-bodies in the Lake District over the last 50 years. Brown trout occur in acid streams and upland tarns where pH is 4.5-5.2 throughout the year. Their occurrence in such waters in Britain and Ireland has been known for most of this century and there is no previous evidence of harmful effects on salmonid fisheries, though numbers of fish are naturally low. However, many benthic invertebrates that are common in hill-streams where pH is above 5.7 do not occur in more acid streams. This phenomenon occurs in the headwaters of several western rivers in Cumbria. It is not a recent response to "acid rain". Harmful effects of pH are undoubtedly more pronounced in waters that are poor in other dissolved ions. Low concentrations of sodium, potassium, calcium and chloride are especially important and may limit the distributions of some aquatic animals even where pH is above 5.7. The concentration of sulphate ions is usually relatively high but this is not important to the fauna; concentrations are at least two times higher in productive alkaline water-bodies than they are in unproductive acid waters.

'The highly nervous system of the English Lakes': aquatic ecosystem sensitivity to external changes, as demonstrated by diatoms.

The author reviews the stratigraphic diatom profile of Cumbrian lakes since the last glaciation. Knowledge of both present and previous interglacials suggests that a natural cycle of change is imposed on all lakes. The nature of inwashed material is dependant on climatic and natural soilcycles and this affects the water quality and sensitive aquatic biota. Anthropogenic effects are superimposed upon this with forest clearance and pollution. Whilst some Cumbrian diatom profiles extend over the entire post glacial, others cover only detailed sections relating to particular problems. Causes and effect of recent changes in lakes can be studied using indicator species but palaeocology contributes greatly to understanding of long term changes.

Analysis and adsorption of phosalone on aquatic sediment

Phosalone is a non systematic, wide spectrum organophosphate pesticide which was discovered in 1961 in the laboratories of the Societe des Usines Chimique Rhone-Poulenc in France. It has been approved for commercial use since 1964 in France, in Australia since 1966, in the United Kingdom in 1967 and in many other countries including Japan, Egypt, USSR and the USA. This study provides a full literature review on all aspects of phosalone including its physical, biological and chemical characteristics, and analytical methods of analysis with particular reference to soils/sediments. Furthermore, it aims to develop a method for the determintion of phosalone in aquatic sediments and to determine the adsorption of phosalone onto kaolinite.

An annotated bibliography of aquatic sediment traps and trapping methods

This annotated bibliography is intended to give as reasonably complete a review of the existing literature as possible, and to offer some practical guidance in the selection and operation of sediment traps in future monitoring programmes.

The scope for biomanipulation in improving water quality

Biomanipulation is a form of biological engineering in which organisms are selectively removed or encouraged to alleviate the symptoms of eutrophication. Most examples involve fish and grazer zooplankton though mussels have also been used. The technique involves continuous management in many deeper lakes and is not a substitute for nutrient control. In some lakes, alterations to the lake environment have given longer-term positive effects. And in some shallow lakes, biomanipulation may be essential, alongside nutrient control, in re- establishing former aquatic-plant-dominated ecosystems which have been lost through severe eutrophication. The emergence of biomanipulation techniques emphasises that lake systems are not simply chemical reactors which respond simply to engineered chemical changes, but very complex and still very imperfectly understood ecosystems which require a yet profounder understanding before they can be restored with certainty.

Immunodetection of planktonic algae

Interest in the identification and characterisation of cyanobacteria and dinoflagellates in aquatic environments is increasing rapidly due to the perceived roles of these organisms in primary production and nuisance aspects in terms of water treatment and public health. Techniques for the identification and quantification of these organisms currently are limited, and the application of molecular approaches provides fundamental taxonomic information and techniques of practical value. Antigenic properties of algal cells may be useful taxonomic markers. Immunodetection techniques utilise the specificity of the antibody/antigen association as a probe for recognising and distinguishing between microorganisms according to their cell- surface chemistry. Immunofluorescent detection of unicellular cyanobacteria and dinoflagellates has been studied with success in marine and freshwater ecosystems and a range of techniques and results are presented and discussed. The most recent advances in the study of planktonic algae have come with the application of continuous flow cytometric methods (CFC). Flow cytometry makes use of the autofluorescence properties of the algal cells, which alone can be used to demonstrate their presence and permit their quantification in natural water samples. When used in conjunction with immunolabelling techniques, the potential of CFC analysis is broadened to study the serological/strain composition of plankters in natural populations. Changes in algal strains represented within and between waters over periods of time are reported and discussed, along with the ecological issues thus raised.

Alterations of the global water cycle and their effects on river structure, function and services

River structure and functioning are governed naturally by geography and climate but are vulnerable to natural and human-related disturbances, ranging from channel engineering to pollution and biological invasions. Biological communities in river ecosystems are able to respond to disturbances faster than those in most other aquatic systems. However, some extremely strong or lasting disturbances constrain the responses of river organisms and jeopardise their extraordinary resilience. Among these, the artificial alteration of river drainage structure and the intense use of water resources by humans may irreversibly influence these systems. The increased canalisation and damming of river courses interferes with sediment transport, alters biogeochemical cycles and leads to a decrease in biodiversity, both at local and global scales. Furthermore, water abstraction can especially affect the functioning of arid and semi-arid rivers. In particular, interception and assimilation of inorganic nutrients can be detrimental under hydrologically abnormal conditions. Among other effects, abstraction and increased nutrient loading might cause a shift from heterotrophy to autotrophy, through direct effects on primary producers and indirect effects through food webs, even in low-light river systems. The simultaneous desires to conserve and to provide ecosystem services present several challenges, both in research and management.

The diversity and ecological role of protozoa in fresh waters

Protozoa feed on and regulate the abundance of most types of aquatic microorganisms, and they are an integral part of all aquatic microbial food webs. Being so small, aerobic protozoa thrive at low oxygen tensions, where they feed (largely unaffected by metazoan grazing) on the abundance of other microorganisms. In anaerobic environments, they are the only phagotrophic organisms, and they live in unique symbiotic consortia with methanogens, sulphate reducers and non-sulphur purple bacteria. The number of extant species of protozoa may be quite modest (the global number of ciliate species is estimated at 3000), and most of them probably have cosmopolitan distributions. This will undoubtedly make it easier to carry out further tasks, e.g. understanding the role of protozoan species diversity in the natural environment.

Estudo comparativo da sensibilidade de dois organismos expostos a efluentes líquidos.

Tendo em vista a multiplicidade das ações causada pela interação dos agentes químicos com possíveis danos a biota pelos efluentes, a estratégia mais eficiente é o uso integrado de análises físicas, químicas e ecotóxicológicas para avaliação e previsão do risco ambiental. Nesse sentido, ensaios ecotoxicológicos são importantes meios de monitoramento ambiental a fim de se preservar o meio aquático. Um dos objetivos principais do trabalho foi implementar o método de ensaio com Daphnia similis de acordo com a ABNT NBR 12713: 2009. Além disso, objetivou-se avaliar a sensibilidade relativa de dois organismos-testes (Daphnia similis e Danio rerio) a efluentes de diversas indústrias tais como: alimentícia, bebidas, farmacêutica, papel, petroquímica, efluente proveniente de decapagem de metais, e chorume proveniente de três aterros diferentes (São Paulo, Rio de Janeiro e Rio Grande do Sul) avaliando os resultados físico-químicos e os limites das legislações vigentes no Rio de Janeiro (NT 213, NT 202 e DZ 205). Dessa forma, pretende-se observar se os limites estabelecidos são suficientes para não conferir ecotoxicidade aguda ao corpo hídrico. Os efluentes tratados da indústria alimentícia, de bebidas, de papel e farmacêutica não apresentaram ecotoxicidade aguda nem a Daphnia similis nem ao Danio rerio. Já o ensaio com o efluente proveniente da decapagem de metais, apresentou-se muito tóxico aos dois organismos, sendo CL(I)50;48h igual 39,99% e CE(I)50;48h igual a 11,87%, respectivamente. Com relação aos efluentes da indústria petroquímica A, foi detectada ecotoxicidade mesmo estando todos os seus parâmetros analisados de acordo com as legislações vigentes. Já os efluentes provenientes de aterro sanitário, o chorume oriundo de aterro da região metropolitana de São Paulo, em geral, apresentou-se como sendo o mais tóxico dos três aterros sanitários. E o chorume tratado oriundo do aterro do Rio Grande do Sul, demonstrou-se ser o menos tóxico dos três, principalmente com relação à Daphnia similis. De modo geral, todos os efluentes que se encontraram dentro dos limites da legislação (DZ 205 e NT 202), não apresentaram ecotoxicidade aos organismos em estudo.

Ocorrência e distribuição espacial e temporal das larvas de anuros (Amphibia) em diferentes sistemas aquáticos da Ilha Grande (Rio de Janeiro)

Os girinos dos anuros podem ocorrer em inúmeros tipos de sistemas hídricos, desde ambientes relativamente simples e previsíveis, como na água acumulada em epífitas ou uma poça temporária, até hábitats aquáticos permanentes mais complexos, como os riachos. A interação entre os fatores ambientais bióticos e abióticos existentes nesses diferentes ambientes com os fatores históricos é essencial para explicar a estrutura das comunidades dessa fase de vida dos anuros. O entendimento sobre como estes fatores atuam e sua importância nos conduz a uma maior compreensão do que parece influenciar positivamente ou negativamente o estabelecimento dos girinos nos seus diferentes ambientes. Inicialmente, fornecemos uma discussão detalhada da importância desses fatores. Em seguida, avaliamos a estrutura da assembléia dos girinos e a sua estratégia de ocupação espacial e temporal em relação ao uso de diferentes sistemas aquáticos, temporários e permanentes (poças, terrenos alagados, riachos e ambientes artificiais) em uma área de Mata Atlântica na Ilha Grande (Rio de Janeiro). Posteriormente, propomos um experimento para avaliar como os girinos característicos de diferentes tipos de habitats hídricos respondem à condição adversa de ausência de água livre. Depois, é sugerida uma chave artificial de identificação para os girinos da Ilha Grande, com base nas espécies contempladas neste estudo. Por fim, apresentamos a descrição do girino de Proceratophrys tupinamba, provendo algumas informações sobre sua distribuição temporal e uso de microhabitats. Registramos girinos de 12 espécies de anuros, o que correspondeu a 71% dos anfíbios da Ilha Grande com larvas exotróficas em ambientes aquáticos. O espectro de habitats hídricos utilizados variou consistentemente entre as espécies. Girinos de Aplastodiscus eugenioi e Scinax trapicheiroi foram aqueles que utilizaram a maior quantia de tipos de habitats, ambos com cinco registros. A maioria das espécies teve suas maiores abundâncias em um ou dois tipos de corpos dágua onde ocorreu, portanto poucas destas espécies demonstram ter sido generalistas no uso de tipos de habitats aquáticos. A maior riqueza de espécies ocorreu em poças temporárias, em riachos intermitentes e no ambiente antropizado da calha artificial. Quando consideramos em termos de habitats hídricos, a maior riqueza ocorreu nas poças temporárias, nos riachos intermitentes, nos riachos permanentes e na calha artificial. Em nem todos os meses um determinado tipo de recurso hídrico manteve a sua riqueza máxima de girinos. Observamos que um mesmo tipo de sistema hídrico pode comportar espécies típicas de ambientes lênticos e outras adaptadas a ambientes lóticos, dependendo da estrutura em que o corpo dágua apresenta naquele período, como os riachos intermitentes, por exemplo. Entre os fatores abióticos medidos, o PH, o oxigênio dissolvido, a correnteza, a largura e a profundidade dos corpos dágua explicaram de forma mais importante a ocorrência e abundância das diferentes espécies de girinos. Portanto, consideramos que fatores ecológicos desempenham um importante papel na determinação da distribuição de girinos dentro e entre habitats que estes organismos ocupam. O experimento proposto mostrou que os tempos de sobrevivência entre as onze espécies contempladas e também entre os indivíduos de diferentes tamanhos em uma mesma espécie variaram consideravelmente. Isto é sugestivo de que estas espécies apresentam diferentes estratégias para tolerar uma condição de independência de água livre. Os fatores que pareceram mais influenciar negativamente na sobrevivência dos girinos foram: hábito nectônico, pequeno tamanho dos indivíduos, ocupação de ambientes lênticos e temporários e modo reprodutivo não-especializado. Alternativamente, os girinos com melhor desempenho em uma condição de independência de água livre foram de espécies de tamanho comparativamente grande ou médio, ocuparam preferencialmente ambientes lóticos e permanentes, apresentaram modos reprodutivos especializados e os hábitos dos girinos foram principalmente bentônicos. Neste contexto, pode se conjecturar que os girinos das espécies que utilizam ambientes permanentes sejam mais resistentes à condição de independência de água livre do que aquelas de habitats efêmeros. Considerando especial atenção para a biodiversidade dos anfíbios, a Ilha Grande apresenta uma elevada concentração de espécies endêmicas. Esta respeitável diversidade de anfíbios para a área estudada está relacionada com a cobertura vegetal de Mata Atlântica e a grande quantidade de corpos dágua na Ilha, tanto temporários quanto permanentes. A influência destas condições favoráveis para os anfíbios na região está demonstrada também na diversidade de modos reprodutivos, onde 13 dos 39 modos reprodutivos já descritos foram notados para os anfíbios da Ilha Grande. Este conjunto de fatores reafirma esta como uma das mais importantes áreas para a conservação da biodiversidade de anfíbios para o estado do Rio de Janeiro. Comparando a descrição do girino de Proceratophrys tupinamba com P. appendiculata, observamos algumas diferenças na proporção do corpo. Os girinos da espécie descrita foram mais abundantes durante a estação chuvosa (outubro-março), sendo esta distribuição positivamente relacionada com a precipitação média mensal. Os girinos são bentônicos e ocorrem mais frequentemente em porções de menor correnteza do riacho. Eles foram encontrados com maior freqüência expostos na areia, que também representou o microhabitat mais disponível entre aqueles no córrego estudado.

The relationship between aquatic macrophytes and water quality in Nta-Wogba Stream, Port Harcourt, Nigeria

An empirical survey of macrophytes distribution and biomass from four stations, along Nta-wogba stream in Port Harcourt, Nigeria, was conducted between April and December 2007, to quantify the relationship between biomass, in stream nutrients and dissolved ions. The correlation analysis indicated that the biomass of the aquatic macrophytes under consideration, Einochloa pyramidalis; Diplazum sammatii; Cyperus difformis; Alternathera sessilis and Ludwigia decurrens were significantly (P<0.05) related to the nutrients: sulphate, ammonium; nitrate, and phosphate in all the stations. The measurement of total dissolved solid, which is correlated to ionic concentrations and turbidity, provided a rough indication of in stream light availability.