Investlgations On The Chemical Constituents And Trace Metal Interactions In Some Bivalve Moll.USCS Of The Cochin Backwaters

The subsequent chapters of the Thesis deal with the toxic effects of mercury, copper, zinc und~1ead on these bivalve molluecs, their accumulation and distribution among various organs of the animals and also the motel retention winstica by the three species. Static biousauy tests have been conducted in these studies. It was found that the concentrations of the various metals studied in these organism are well below the permitted level given far ease ahellfienes (crab and ehrimgi and that these maliuscs are very good integrators ef trace metals from their environment and may be used as an indicator organism sf metal pallutaute. The present investigutionsemphaeie the need for a clean coastal water and gives a serious warning regarding the possiblc route of heavy metals in ta human body thraugh marine food chain.

Haematology of some marine and estuarine molluscs of commercial importance

It is well known that under certain conditions, populations of oysters and clams are susceptible to destructive epizootics caused by pathogenic micro-organisms. It has also been shown that exposure of mammals to certain heavy metals causes increased susceptibility to and severity of microbial infections (Koller, 1980). Consequently, pollutants that affect haemocyte viability or interfere with internal defence functions of the haemocytes which are considered as the major means of defence in moliuscs against invading foreign organisms and pathogens (Cheng, 1981) may have profound effect on long term survival of molluscan populations. All these justify the significance of the present study in the context of the current status on molluscan culture programme, and how the data on molluscan haematological studies .could be taken as the reliable criteria for pollution monitoring studies.

Haematological and Toxicological studies on brackish water fish Etroplus maculatus (Bloch)”

Fishes are one of the most important members of the aquatic food chain, and through them some toxicants may reach human beings as well. The selection of organisms for toxicity test is mainly based on certain criteria like its ecological status, position within the food chain, suitability for laboratory studies, genetically stable, uniform populations and adequate background data on the organism (Buikema et al., 1982). The species selected for the present study Etroplus maculatus satisfy most of the above protocols. Rechten (1980) opined it as a laboratory favorite of fish researchers. However, there are difficulties in the rise of fishes for pollution assessment impact. Most important of these is our limited understanding of the mechanism of toxicity. The interpretation of the significance or specificity of a measured biological response could there for become difficult. Not withstanding these limitations, attempts have been made to the normal haematology and to analyze the impact of heavy metal at realistic levels to the experimental media, on the haematology, and enzymatic activity and histology of Etroplus maculatus

Bioremediation of Zinc Using Bacillus sp. Isolated from Metal- Contaminated Industrial Zone

The production of heavy metals has increased quickly since the industrial revolution. Heavy metals frequently form compounds that can be toxic, carcinogenic, or mutagenic, even in very small concentrations. The usual techniques of removing metals from wastewaters are in general expensive and have many restrictions. Alternative methods of metal removal and recovery based on biological materials have been measured. Among various agents, the use of microbes for the removal of metals from industrial and municipal wastewater has been proposed as a promising alternative to conventional heavy metal management strategies in past decades. Thus, the present study aims to isolate and characterize bacteria from soil, sediment, and waters of metal-contaminated industrial area to study the zinc resistance patterns and the zinc bioaccumulation potential of the selected microorganism. Zinc analysis of the samples revealed that concentrations varying from 39.832 m g/L to 310.24 m g/L in water, 12.81 m g/g to 407.53 m g/g in soil, and 81.06 m g/g to 829.54 m g/g in sediment are present. Bacterial zinc resistance study showed that tolerance to Zn was relatively low (<500 m g/ml). Ten bacterial genera were represented in soil and 11 from water, while only 5 bacterial genera were recorded from sediment samples. Bacillus, Pseudomonas , and Enterobacter were found in soil, sediment, and water samples. Highly zincresistant Bacillus sp. was selected for zinc removal experiment. Zinc removal studies revealed that at pH 5 about 40% reduction occurs; at pH 7, 25% occurs; and at pH 9, 50% occurs. Relatively an increased removal of Zinc was observed in the fi rst day of the experiment by Bacillus sp. The metal bioaccumulative potential of the selected isolates may have possible applications in the removal and recovery of zinc from industrial ef fluents.

Biennial Metal Discrepancy In The Surface Sediment Of Cochin Estuarine System

This study gave the first report on the biennial metal divergence in the sediments of Cochin Estuarine system (CES). Surface sediments from 6 prominent regions of CES were sampled in 2009 and 2011 for the geochemical and environmental assessment of trace metals (Cd, Co, Cr, Cu, Pb Fe, Mg, Mn, Ni and Zn).Besides texture, total organic carbon (TOC) and CHNS were also done. The contamination and risk assessment were performed by determining geochemical indices. Comparison with sediment quality guidelines were done to assess the probability for ecotoxicological threat to the estuary. Results showed that the measured heavy metals had varied spatial distribution patterns, indicating that they had complex origins and controlling factors

Behaviour of REEs in a tropical estuary and adjacent continental shelf of southwest coast of India: Evidence from anomalies

The distribution and accumulation of the rare earth elements (REE) in the sediments of the Cochin Estuary and adjacent continental shelf were investigated. The rare earth elements like La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and the heavy metals like Mg, V, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, U, Th were analysed by using standard analytical methods. The Post-Archean Australian Shale composition was used to normalise the rare earth elements. It was found that the sediments were more enriched with the lighter rare earth elements than the heavier ones. The positive correlation between the concentrations of REE, Fe and Mn could explain the precipitation of oxyhydroxides in the study area. The factor analysis and correlation analysis suggest common sources of origin for the REEs. From the Ce-anomalies calculated, it was found that an oxic environment predominates in all stations except the station No. 2. The Eu-anomaly gave an idea that the origin of REEs may be from the feldspar. The parameters like total organic carbon, U/Th ratio, authigenic U, Cu/Zn, V/Cr ratios revealed the oxic environment and thus the depositional behaviour of REEs in the region

Studies on metal resistant bacteria in cochin estuary and its response towards antibiotics and silver nanoparticles

The Cochin estuary (CE), which is one of the largest wetland ecosystems, extends from Thanneermukkam bund in the south to Azhikode in the north. It functions as an effluent repository for more than 240 industries, the characteristics of which includes fertilizer, pesticide, radioactive mineral processing, chemical and allied industries, petroleum refining and heavy metal processing industries (Thyagarajan, 2004). Studies in the CE have been mostly on the spatial and temporal variations in the physical, chemical and biological characteristics of the estuary (Balachandran et al., 2006; Madhu et al., 2007; Menon et al., 2000; Qasim 2003;Qasim and Gopinathan 1969) . Although several monitoring programs have been initiated in the CE to understand the level of heavy metal pollution, these were restricted to trace metals distribution (Balachandran et al., 2005) or the influence of anthropogenic inputs on the benthos and phytoplankton (Madhu et al., 2007;Jayaraj, 2006). Recently, few studies were carried out on microbial ecology in the CE(Thottathil et al 2008a and b;Parvathi et al., 2009and 2011; Thomas et al., 2006;Chandran and Hatha, 2003). However, studies on metal - microbe interaction are hitherto not undertaken in this estuary. Hence, a study was undertaken at 3 sites with different level of heavy metal concentration tounderstand the abundance, diversity and mechanisms of resistance in metal resistant bacteria and its impact on the nutrient regeneration. The present work has also focused on the response of heavy metal resistant bacteria towards antibacterial agent’s antibiotics and silver nanoparticles

Utilization of aquatic macrophyte Spirodela polyrhiza as phytotoxicological assessment and phytoremediation tool in selected polluted wetland sites in Ernakulam district

One of the objectives of the current investigation was to evaluate the effectiveness of Spirodela polyrhiza to remove heavy metals and other contaminants from the water samples collected from wetland sites of Eloor and Kannamaly under controlled conditions .The results obtained from the current study suggest that the test material S. polyrrhiza should be used in the biomonitoring and phytoremediation of municipal, agricultural and industrial effluents because of their simplicity, sensitivity and cost-effectiveness. The study throws light on the potential of this plant which can be used as an assessment tool in two diverse wetland in Ernakulum district. The results show the usefulness of combining physicochemical analysis with bioassays as such approach ensures better understanding of the toxicity of chemical pollutants and their influence on plant health. The results shows the suitability of Spirodela plant for surface water quality assessment as all selected parameters showed consistency with respect to water samples collected over a 3-monitoring periods. Similarly the relationship between the change in exposure period (2, 4 and 8 days) with the parameters were also studied in detail. Spirodela are consistent test material as they are homogeneous plant material; due to predominantly vegetative reproduction. New fronds are formed by clonal propagation thus, producing a population of genetically homogeneous plants. The result is small variability between treated individuals. It has been observed that phytoremediation of water samples collected from Eloor and Kannamaly using the floating plant system is a predominant method which is economic to construct, requires little maintenance and eco friendly.

Urban and peri-urban agricultural production along railway tracks: a case study from the Mumbai Metropolitan Region

Urban and peri-urban agriculture (UPA) contributes to food security, serves as an opportunity for income generation, and provides recreational services to urban citizens. With a population of 21 Million people, of which 60 % live in slums, UPA activities can play a crucial role in supporting people’s livelihoods in Mumbai Metropolitan Region (MMR). This study was conducted to characterize the railway gardens, determine their role in UPA production, and assess potential risks. It comprises a baseline survey among 38 railway gardeners across MMR characterized by different demographic, socio-economic, migratory, and labour characteristics. Soil, irrigation water, and plant samples were analyzed for nutrients, heavy metals, and microbial load. All the railway gardeners practiced agriculture as a primary source of income and cultivated seasonal vegetables such as lady’s finger (Abelmoschus esculentus L. Moench), spinach (Spinacia oleracea L.), red amaranth (Amaranthus cruentus L.), and white radish (Raphanus sativus var. longipinnatus) which were irrigated with waste water. This irrigation water was loaded with 7–28 mg N l^(−1), 0.3–7 mg P l^(−1), and 8–32 mg K l^(−1), but also contained heavy metals such as lead (0.02–0.06 mg Pb l^(−1)), cadmium (0.03–0.17 mg Cd l^(−1)), mercury (0.001–0.005 mg Hg l^(−1)), and pathogens such as Escherichia coli (1,100 most probable number per 100 ml). Levels of heavy metals exceeded the critical thresholds in surface soils (Cr, Ni, and Sr) and produce (Pb, Cd, and Sr). The railway garden production systems can substantially foster employment and reduce economic deprivation of urban poor particularly slum dwellers and migrant people. However this production system may also cause possible health risks to producers and consumers.

Recuperació de metalls en l’aigua residual de la indústria galvànica mitjançant l’electròlisi i l’energia solar

Proposta del procés d’electròlisi com a mètode de recuperació de metalls pesants presents en les aigües de rentat de la indústria galvànica i l’obtenció de l’energia necessària a través de l’energia solar fotovoltaica

Avaluació de la tècnica de fitoextracció per a la reducció de concentracions de metalls pesants en sòls contaminats per la indústria minera

L’explotació minera, especialment la mineria metàl•lica, ha estat sempre associada a riscos de contaminació ambiental de sòls, aigües i vegetació, originats per l’activitat extractiva, les operacions de concentració dels minerals i pels emplaçaments de residus miners sense una gestió adequada. En molts casos els residus miners s’abocaven directament a rius i rierols o s’acumulaven en piles pròximes a centres habitats i activitats agrícoles. Concretament s’estudia els cas de les mines d’Osor. Donada la possible presència de quantitats elevades de metalls pesants en aquests sòls es decideix avaluar una tècnica de remediació de sòls lleugera com la fitoextracció. La fitoextracció es basa en l’ús de plantes bioacumuladores que absorbeixen metalls del sòl. Aquesta tècnica permet una descontaminació del sòl no agressiva i de baix cost però requereix un tractament de llarga durada

La gestión del agua: el desafío chino. Iniciativas medio ambientales chinas y el manejo del río Mekong. Periodo de estudio: 1980 - 2010

El propósito de la presente investigación es evaluar la incidencia regional de las iniciativas chinas a favor de la gestión del agua del Río Mekong como elementos que contribuyen en la construcción de la percepción favorable para el gigante asiático. Producto del conjunto de reformas aplicadas desde 1978, China fue objeto de un crecimiento económico exponencial que algunos académicos denominan milagroso; sin embargo, dicho proceso involucró un impacto negativo sobre el medio ambiente y en particular sobre el agua del Estado. El deterioro ambiental chino implicó, por un lado, el desarrollo de medidas internas que pretenden reversar los efectos descritos en el marco de las diferentes cumbres mundiales sobre medio ambiente y por otro, la participación en iniciativas de carácter subregional que denotan cierto grado de pro-actividad del gigante asiático en materia ambiental.

Condiciones de trabajo y morbilidad percibidas entre mineros de carbón en Guachetá, Colombia

Introducción: En Colombia la investigación sobre condiciones de trabajo y salud en minería carbonífera es escasa y no considera la percepción de la población expuesta y sus comportamientos frente a los riesgos inherentes. Objetivo: Determinar la asociación entre las condiciones de trabajo y morbilidad percibidas entre trabajadores de minas de carbón en Guachetá, Cundinamarca. Materiales y métodos: Se realizó un estudio transversal con 154 trabajadores seleccionados aleatoriamente del total registrado en la alcaldía municipal. Se indagó sobre características sociodemográficas, condiciones de trabajo y salud en las minas. Se estimaron prevalencias de los trastornos respiratorios, osteomusculares y auditivos, y se exploraron las asociaciones entre algunas condiciones de trabajo y los eventos con prevalencia superior a 30% de forma bivariada y múltiple, con regresiones Poisson con varianza robusta. Resultados: Los trabajadores fueron en su mayoría hombres, con edades entre 18 y 77 años de edad. Los problemas de salud más frecuentemente reportados fueron dolor lumbar (46,10%), dolor del miembro superior (40,26%), dolor del miembro inferior (34,42%), trastornos respiratorios (17,53%) y problemas auditivos (13,64%). Existen diferencias importantes en la percepción dependiendo de la antigüedad laboral y las condiciones subterráneas o no del trabajo. Conclusión: Los riesgos más reconocidos por los trabajadores son los relacionados con trastornos osteomusculares, al parecer por ser más evidentes en su cotidianidad. Las acciones en salud ocupacional podrán considerar estos hallazgos en sus planes de prevención de la enfermedad en las minas del carbón colombianas.

Avaluació de la toxicitat de metalls pesants i arsènic en diferents models biològics

En aquest estudi, la toxicitat de diversos metalls pesants i l'arsènic va ser analitzada utilitzant diferents models biològics. En la primera part d'aquest treball, el bioassaig de toxicitat Microtox, el qual està basat en la variació de l'emissió lumínica del bacteri luminiscent Vibrio fischeri, va ser utilitzat per establir les corbes dosi-resposta de diferents elements tòxics com el Zn(II), Pb(II), Cu(II), Hg(II), Ag(I), Co(II), Cd(II), Cr(VI), As(V) i As(III) en solucions aquoses. Els experiments es varen portar a terme a pH 6.0 i 7.0 per tal de mostrar que el pH pot influir en la toxicitat final mesurada d'alguns metalls degut als canvis relacionats amb la seva especiació química. Es varen trobar diferents tipus de corbes dosi-resposta depenent del metall analitzat i el pH del medi. En el cas de l'arsènic, l'efecte del pH en la toxicitat de l'arsenat i l'arsenit es va investigar utilitzant l'assaig Microtox en un rang de pHs comprès entre pH 5.0 i 9.0. Els valors d'EC50 determinats per l'As(V) disminueixen, reflectint un augment de la toxicitat, a mesura que el pH de la solució augmenta mentre que, en el cas de l'As(III), els valors d'EC50 quasi bé no varien entre pH 6.0 i 8.0 i només disminueixen a pH 9.0. HAsO42- i H2AsO3- es varen definir com les espècies més tòxiques. Així mateix, una anàlisi estadística va revelar un efecte antagònic entre les espècies químiques d'arsenat que es troben conjuntament a pH 6.0 i 7.0. D'altra banda, els resultats de dos mètodes estadístics per predir la toxicitat i les possibles interaccions entre el Co(II), Cd(II), Cu(II), Zn(II) i Pb(II) en mescles binàries equitòxiques es varen comparar amb la toxicitat observada sobre el bacteri Vibrio fischeri. L'efecte combinat d'aquests metalls va resultar ser antagònic per les mescles de Co(II)-Cd(II), Cd(II)-Zn(II), Cd(II)-Pb(II) i Cu(II)-Pb(II), sinèrgic per Co(II)-Cu(II) i Zn(II)-Pb(II) i additiu en els altres casos, revelant un patró complex de possibles interaccions. L'efecte sinèrgic de la combinació Co(II)-Cu(II) i la forta disminució de la toxicitat del Pb(II) quan es troba en presència de Cd(II) hauria de merèixer més atenció quan s'estableixen les normatives de seguretat ambiental. La sensibilitat de l'assaig Microtox també va ser determinada. Els valors d'EC20, els quals representen la toxicitat llindar mesurable, varen ser determinats per cada element individualment i es va veure que augmenten de la següent manera: Pb(II) < Ag(I) < Hg(II)  Cu(II) < Zn(II) < As(V) < Cd(II)  Co(II) < As(III) < Cr(VI). Aquests valors es varen comparar amb les concentracions permeses en aigues residuals industrials establertes per la normativa oficial de Catalunya (Espanya). L'assaig Microtox va resultar ser suficientment sensible per detectar els elements assajats respecte a les normes oficials referents al control de la contaminació, excepte en el cas del cadmi, mercuri, arsenat, arsenit i cromat. En la segona part d'aquest treball, com a resultats complementaris dels resultats previs obtinguts utilitzant l'assaig de toxicitat aguda Microtox, els efectes crònics del Cd(II), Cr(VI) i As(V) es varen analitzar sobre la taxa de creixement i la viabilitat en el mateix model biològic. Sorprenentment, aquests productes químics nocius varen resultar ser poc tòxics per aquest bacteri quan es mesura el seu efecte després de temps d'exposició llargs. Tot i això, en el cas del Cr(VI), l'assaig d'inhibició de la viabilitat va resultar ser més sensible que l'assaig de toxicitat aguda Microtox. Així mateix, també va ser possible observar un clar fenomen d'hormesis, especialment en el cas del Cd(II), quan s'utilitza l'assaig d'inhibició de la viabilitat. A més a més, diversos experiments es varen portar a terme per intentar explicar la manca de toxicitat de Cr(VI) mostrada pel bacteri Vibrio fischeri. La resistència mostrada per aquest bacteri podria ser atribuïda a la capacitat d'aquest bacteri de convertir el Cr(VI) a la forma menys tòxica de Cr(III). Es va trobar que aquesta capacitat de reducció depèn de la composició del medi de cultiu, de la concentració inicial de Cr(VI), del temps d'incubació i de la presència d'una font de carboni. En la tercera part d'aquest treball, la línia cel·lular humana HT29 i cultius primaris de cèl·lules sanguínies de Sparus sarba es varen utilitzar in vitro per detectar la toxicitat llindar de metalls mesurant la sobreexpressió de proteines d'estrès. Extractes de fangs precedents de diverses plantes de tractament d'aigues residuals i diferents metalls, individualment o en combinació, es varen analitzar sobre cultius cel·lulars humans per avaluar el seu efecte sobre la taxa de creixement i la capacitat d'induir la síntesi de les proteïnes Hsp72 relacionades amb l'estrès cel·lular. No es varen trobar efectes adversos significatius quan els components s'analitzen individualment. Nogensmenys, quan es troben conjuntament, es produeix un afecte advers sobre tan la taxa de creixement com en l'expressió de proteins d'estrès. D'altra banda, cèl·lules sanguínies procedents de Sparus sarba es varen exposar in vitro a diferents concentracions de cadmi, plom i crom. La proteïna d'estrès HSP70 es va sobreexpressar significativament després de l'exposició a concentracions tan febles com 0.1 M. Sota les nostres condicions de treball, no es va evidenciar una sobreexpressió de metal·lotioneïnes. Nogensmenys, les cèl·lules sanguínies de peix varen resultar ser un model biològic interessant per a ser utilitzat en anàlisis de toxicitat. Ambdós models biològics varen resultar ser molt adequats per a detectar acuradament la toxicitat produïda per metalls. En general, l'avaluació de la toxicitat basada en l'anàlisi de la sobreexpressió de proteïnes d'estrès és més sensible que l'avaluació de la toxicitat realitzada a nivell d'organisme. A partir dels resultats obtinguts, podem concloure que una bateria de bioassaigs és realment necessària per avaluar acuradament la toxicitat de metalls ja que existeixen grans variacions entre els valors de toxicitat obtinguts emprant diferents organismes i molts factors ambientals poden influir i modificar els resultats obtinguts.

Estudi d'una metal·lotioneïna d'alzina surera (QsMT)

En aquest treball es caracteriza per primera vegada la capacitat de coordinació metàl·lica d'una metal·lotineïna (MT) de planta i es proposa un model de plegament per a les MTs de planta en general. Els resultat mostren que aquestes proteïnes poden tenir un paper molt important en la regulació de l'estat redox de les cèl·lules, probablement a través de la coordinació a Cu. Les MTs de planta són proteïnes molt desconegudes. Es postula que participen en l'homeòstasi del Cu i en la protecció contra l'estrès oxidatiu, però es desconeix la capacitat de coordinació metàl·lica i el plegament. En aquest treball s'han estudiat una metal·lotioneïna d'alzina surera, QsMT, aïllada d'una llibreria de cDNA de fel·lema. Els objectius concrets han estat: (1) estudiar l'expressió de QsMT i la resposta a l'estrès oxidatiu; (2) determinar la capacitat de coordinació metàl·lica i la funcionalitat in vivo; (3) fer una aproximació al plegament de les MTs de planta. L'expressió del gen s'ha estudiat mitjançant hibridació in situ en plàntules i en embrions d'alzina surera. QsMT s'expressa majoritàriament en cèl·lules amb fort estrès oxidatiu, associat a la síntesi de polifenols (suberització i lignificació) i a la senescència. També s'expressa en cèl·lules meristemàtiques, cèl·lules en divisió molt activa on la funció de les MTs podria estar relacionada amb el manteniment de l'estat redox. L'aplicació d'estrès oxidatiu exogen (H2O2 i paraquat) incrementa fortament l'expressió de QsMT en teixits amb expressió constitutiva, confirmant la regulació de l'expressió del gen per estrès oxidatiu. Per l'estudi de les propietats de coordinació metàl·lica es va expressar QsMT en cèl·lules d'E. coli en medi de cultiu suplementat amb Cu, Zn o Cd. Es van aïllar els agregats metàl·lics corresponents i es van analitzar mitjançant tècniques espectroscòpiques i espectromètriques (ICP-OES, ESI-MS i CD). Els resultats mostren que QsMT coordina de forma estable Cu (8 ions metàl·lics/molècula), Zn (4 ions de Zn/molècula) i Cd (6 ions de Cd/molècula), i adopta una estructura especialment quiral en coordinació a Cu. L'elevada capacitat quelant de la proteïna i la quiralitat de l'estructura indiquen que QsMT possiblement té preferència metàl·lica pel Cu i per tant una funció relacionada amb aquest metall in vivo. Estudis de complementació en llevat demostren que QsMT coordina Cu de forma funcional in vivo. En coordinació a Cd QsMT presenta una peculiaritat no observada fins ara en altres MTs: la participació d'ions sulfur en la formació de l'agregat metàl·lic incrementant la capacitat de coordinació metàl·lica (6 ions metàl·lics divalents de Cd enlloc de 4 ions de Zn). A més QsMT coordina Cd de forma funcional en llevat, i per tant la seva funció també podria estar relacionada amb la destoxicació de Cd en la planta. QsMT s'ha utilitzat com a model per fer una aproximació al plegament de les MTs de planta. Amb aquest objectiu vam dissenyar tres pèptids mutants derivats de QsMT: N25 corresponent a la zona rica en cisteïna en posició amino-terminal, C18 corresponent a la zona rica en cisteïna en posició carboxil-terminal, i N25-C18 corresponent a les dues zones riques en cisteïna enllaçades per 4 glicines substituint la zona central de 39 aminoàcids. Es van expressar i estudiar aquests pèptids per les mateixes tècniques utilitzades en l'estudi de QsMT. Els resultats indiquen que QsMT es plega formant un sol agregat metàl·lic per la interacció de les dues zones riques en cisteïna. En aquest model la zona central d'enllaç, típica de les MTs de planta, no participa en la coordinació metàl·lica però és imprescindible per a la funció de la proteïna. El paper de la zona central podria variar en funció del metall que coordina, participant en el plegament i estructura de la proteïna quan coordina Zn i Cd i en la seva regulació i estabilització quan coordina Cu.