Développement, application et validation d’une nouvelle stratégie de mesure des indicateurs biologiques de l’exposition aux pyréthrinoïdes et aux pyréthrines chez l’humain

Les pyréthrinoïdes et les pyréthrines sont des insecticides neurotoxiques auxquels on attribue également des effets néfastes sur les systèmes immunitaire, hormonal et reproducteur. Ils sont abondamment utilisés en agriculture, mais aussi en horticulture, en extermination et dans le traitement d’infestations parasitaires humaines et animales (gale, poux). Il y a donc un intérêt en santé environnementale à connaître l’ampleur de l’exposition humaine à ces pesticides. La mesure des métabolites urinaires des pyréthrinoïdes et des pyréthrines apparaît une approche de choix pour arriver à cette fin puisqu’elle permet, en théorie, d’obtenir un portrait global de l’exposition. Or,traditionnellement et par soucis de simplicité les concentrations volumiques ou ajustées pour la créatinine) de ces biomarqueurs dans des urines ponctuelles sont déterminées, mais l’effet de l’utilisation de ces unités sur la validité des estimations de dose quotidienne absorbée n’a jamais été vérifié. L’objectif général de cette thèse était donc de développer, appliquer et valider une nouvelle stratégie de mesure et d’analyse de biomarqueurs pour améliorer la précision et la fiabilité des évaluations de l’exposition individuelles et populationnelles aux pyréthrinoïdes et pyréthrines. Les objectifs spécifiques étaient : i) de caractériser l’exposition humaine à ces contaminants en région urbaine et rurale au Québec et ii) de comparer la validité de la nouvelle stratégie de mesure et d’analyse de biomarqueurs urinaires proposée avec les autres méthodes plus usuelles utilisées pour estimer l’exposition individuelle et populationnelle et les doses absorbées de pyréthrinoïdes. Des adultes et des enfants, recrutés dans la population de l’Île de Montréal et de la Montérégie ont recueilli leurs urines pendant une période d’au moins douze heures et complété un questionnaire documentant les sources potentielles d’exposition. Les quantités de métabolites de pyréthrinoïdes et pyréthrines (pmol) mesurées dans les urines ont été ajustées pour une période de douze heures exactement et pour le poids corporel. Les quantités excrétées en région urbaine ont été comparées à celles excrétées en région rurale et les données individuelles et populationnelles ont été comparées à celles qui auraient été obtenues si des concentrations volumiques ou ajustées pour la créatinine avaient été mesurées. Les résultats montrent que l’exposition à ces pesticides est ubiquiste puisque plus de 90% des participants excrétaient les principaux métabolites de pyréthrinoïdes et pyréthrines à un niveau supérieur au seuil de détection analytique. Les résultats suggèrent que l’alimentation pourrait être à l’origine de ce niveau de base puisque les autres sources d’exposition connues n’ont été que rarement rapportées. Au Québec, l’exposition en milieu rural apparaissait légèrement plus importante qu’en milieu urbain et certains facteurs d’exposition, comme l’utilisation de pesticides domestiques, ont été rapportés plus fréquemment en milieu rural. Enfin, il a été démontré que la mesure des concentrations volumiques ou ajustées pour la créatinine de biomarqueurs est une approche qui peut entraîner des biais importants (jusqu’à 500% d’erreur et plus) en particulier lors de l’évaluation de l’exposition individuelle. Il est évident que les autorités de santé publique et de santé environnementale employant des biomarqueurs urinaires afin d’évaluer l’exposition aux pyréthrinoïdes et aux pyréthrines (ainsi qu’à d’autres molécules ayant des demi-vies d’élimination similaire)devraient diriger leurs efforts vers la mesure des quantités excrétées pendant une période d’au moins douze heures pour obtenir un portrait le plus valide possible de l’exposition. Il serait aussi souhaitable de mieux documenter la toxicocinétique de ces molécules chez l’humain afin d’établir avec une plus grande confiance la relation entre les quantités excrétées de biomarqueurs et les doses absorbées de ces contaminants.

Optimizing urothelial cell preparation for the human urinary micronucleus assay.

Biological monitoring of early genotoxic effects in urothelial cells using the urinary micronucleus (MNu) assay is promising for early detection of cancer, such as bladder carcinoma. But many problems are encountered, the major being the poorly differential staining of cells, particularly in women having an important amount of squamous cells. We have optimized the protocol and obtained a differential staining of the cell types present in urine on 10 subjects. Following Carnoy I fixation and Papanicolaou staining, urothelial cells were blue while most squamous cells were pink. This differential staining allowed for optimization of the MNu assay on a single urine void, for both females and males. Even if our MNu means were comparable to the literature, the great variation in reported MNu results could reside in the ability of scorers to distinguish correctly between urothelial and squamous cells. When monitoring exposed populations, this erroneous distinction could largely influence the results, even more in women’s urine samples. Given a situation where exposure would not increase micronuclei frequency in vaginal squamous cells, their erroneous analysis in the MNu assay could mask an early genotoxic effect. Therefore, as transitional cell carcinoma of the bladder originates from transformed urothelial cells, restricting micronuclei analysis to urothelial cells could yield a more precise estimate of cancer risk in exposed populations. Moreover, it is hoped that the improvements proposed in this paper will allow for an easier implementation of the MNu assay in various set-ups and enhance its specificity, since MNu are considered a suitable biomarker.

Étude de l’impact de la charge de travail sur les indicateurs biologiques d’exposition de l’acétone et du styrène par la modélisation toxicocinétique

L’effort physique a été reconnu comme l’un des déterminants majeurs qui affecte l’absorption pulmonaire et la cinétique des solvants industriels, composés volatils très répandus dans le milieu de travail. L’objectif global de ce projet était de caractériser la relation entre divers niveaux de charge de travail et les concentrations biologiques de l’acétone et du styrène ou de ses métabolites utilisés comme des indicateurs biologiques de l’exposition (IBEs) à ces solvants. Des modèles pharmacocinétiques à base physiologique ont été développés et validés afin de reproduire une exposition professionnelle à l’acétone et au styrène, individuellement et en combinaison, durant une semaine complète de travail (8h/jour, 5 jours). Les simulations ont été effectuées suivant une exposition aux valeurs limite d’exposition (500 ppm et 20 ppm, respectivement) et à des charges de travail de 12,5 W (repos), 25 W et 50 W. Les valeurs prédites par les modèles ont été comparées aux valeurs de référence des IBEs actuels. Le niveau d’acétone dans l’urine obtenu à la fin du dernier quart de travail était 3,5 fois supérieur à la valeur au repos (28 mg/L) pour un effort de 50 W, tandis que les niveaux de styrène dans le sang veineux et de ses métabolites dans l’urine ont augmenté d’un facteur d’environ 3,0 en comparaison avec les valeurs au repos, respectivement de 0,17 mg/L et 144 mg/g créatinine. Pour une co-exposition à des concentrations de 20 ppm de styrène et 200 ppm d’acétone et à une activité physique de 50 W, les simulations ont montré une augmentation de 10% du styrène sanguin et une faible diminution de ses métabolites dans l’urine. Les valeurs simulées par les modèles pour l’acétone ou le styrène montrent que des travailleurs dont la charge de travail équivaut à plus de 25 W sont susceptibles d’avoir des concentrations internes pouvant dépasser les valeurs de référence des IBEs respectifs de ces solvants et peuvent être à risque. Les résultats soulignent ainsi l’importance de tenir compte de la charge de travail dans la détermination d’une valeur de référence pour la surveillance biologique de l’acétone et du styrène.

Développement d'outils de surveillance biologique pour l'évaluation des risques à la santé des travailleurs en arboriculture et en viticulture exposés aux fongicides

De nombreux travailleurs utilisent le captan et le folpet comme fongicides en agriculture, mais leur exposition n’est pas toujours mesurée de manière spécifique et précise. La surveillance biologique est un excellent outil à cet effet puisqu’elle permet de quantifier l’exposition réelle. Toutefois, la majorité des connaissances toxicologiques pour ces fongicides proviennent d’études sur les animaux, et les données chez l’humain sont limitées. Le but du présent projet est donc de développer des outils de surveillance biologique pour évaluer l’exposition de travailleurs au captan et au folpet. Dans cette perspective, le projet a été subdivisé en trois parties complémentaires, soit i) de développer des méthodes analytiques spécifiques pour quantifier les biomarqueurs d’intérêt du captan, à savoir le tétrahydrophtalimide (THPI), et du folpet, à savoir le phtalimide (PI) et l’acide phtalique, dans le plasma et l’urine; ii) de déterminer la toxicocinétique des deux fongicides en exposant des volontaires de façon aigüe à de faibles doses de captan ou de folpet par voie orale et cutanée dans des conditions semi-contrôlées et en quantifiant les biomarqueurs dans chacune des deux matrices, excepté l’acide phtalique qui a été mesuré seulement dans l’urine; iii) de valider les biomarqueurs d’exposition sélectionnés et d’évaluer l’exposition réelle des travailleurs et les voies prédominantes d’exposition au captan et au folpet en collectant des données biologiques chez des travailleurs en arboriculture et en viticulture lors d’activités de traitement et d’effeuillage pendant sept jours consécutifs. Selon ces travaux, le THPI et le PI sont deux biomarqueurs valides et spécifiques pour quantifier l’exposition au captan et au folpet, respectivement, chez l’humain. En effet, les méthodes développées pour ces deux métabolites sont robustes avec des limites de détection plus sensibles que celles rapportées dans la littérature, un taux de recouvrement de 90% pour le THPI et de 75% pour le PI, une très bonne linéarité (R2>0,99) et une bonne stabilité avec des variations intra- et inter-journalières faibles (RSD<15%). Elles ont permis de déterminer les profils cinétiques des deux métabolites chez les volontaires et chez les travailleurs. Ces derniers indiquent d’ailleurs une élimination rapide, avec une demi-vie d’élimination dans l’urine de 11,7 h et 18,7 h pour le THPI et de 27,3 h et 28,8 h pour le PI, respectivement après une absorption par voie orale et cutanée, ainsi qu’une faible absorption cutanée lorsque les valeurs sont comparées pour les deux voies d’exposition. Des profils parallèles sont aussi observés entre le PI et l’acide phtalique pour les volontaires et les agriculteurs, mais le folpet se retrouve davantage métabolisé sous forme d’acide phtalique que de PI. Quant à l’étude des agriculteurs, elle montre que la voie principale d’exposition de ces travailleurs est la voie cutanée. Il est aussi souligné qu’il est important 1) de favoriser les collectes d’urines complètes sur 24 h au urines ponctuelles, 2) de mesurer plusieurs métabolites, et 3) d’associer les données de surveillance biologique à la toxicocinétique. Ainsi, les connaissances acquises par cette étude peuvent s’appliquer à d’autres fongicides, voire d’autres substances.

Modélisation toxicocinétique du benzo(a)pyrène et 3-hydroxybenzo(a)pyrène pour l’interprétation des données de surveillance biologique de l’exposition chez les travailleurs

De nombreux travailleurs sont exposés aux hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Le benzo(a)pyrène (BaP) fait partie de ce groupe de polluants. Cette substance a été classée cancérogène reconnu chez l’humain. Pour évaluer l'exposition aux HAP cancérogènes, plusieurs chercheurs ont proposé d’utiliser la mesure du 3-hydroxybenzo(a)pyrène (3-OHBaP) dans l’urine des travailleurs exposés. Dans le cadre du présent projet, deux approches de modélisation ont été développées et appliquées pour permettre une meilleure compréhension de la toxicocinétique du BaP et son biomarqueur d’intérêt actuel, le 3-OHBaP, et pour aider à interpréter les résultats de surveillance biologique. Un modèle toxicocinétique à plusieurs compartiments a été développé sur la base des données préalablement obtenues sur le rat par notre groupe. Selon le modèle, le BaP injecté par voie intraveineuse est rapidement distribué du sang vers les tissus (t½ ≈ 4 h), avec une affinité particulière pour les poumons et les composantes lipidiques des tissus. Le BaP est ensuite distribué vers la peau et le foie. Au foie, le BaP est promptement métabolisé et le 3-OHBaP est formé avec une demi-vie de ≈ 3 h. Le métabolisme pulmonaire du BaP a également été pris en compte, mais sa contribution à la cinétique globale du BaP a été jugée négligeable. Une fois formé, le 3-OHBaP est distribué vers les différents organes presque aussi rapidement que la molécule mère (t½ ≈ 2 h). Le profil temporel du 3-OHBaP dans le rein montre une accumulation transitoire en raison de la différence observée entre le taux d’entrée (t½ = 28 min) et le taux de sortie (t½ = 4,5 h). La clairance totale de 3-OHBaP du corps est principalement gouvernée par le taux de transfert de la bile vers le tractus gastro-intestinal (t½ ≈ 4 h). Le modèle toxicocinétique à plusieurs compartiments a réussi à simuler un ensemble indépendant de profils urinaires publiés sur le 3-OHBaP. Ce modèle toxicocinétique à compartiments s'est avéré utile pour la determination des facteurs biologiques déterminants de la cinétique du BaP et du 3-OHBaP. Par la suite, un modèle pharmacocinétique à base physiologique (PCBP) reproduisant le devenir du BaP et du 3-OHBaP chez le rat a été construit. Les organes (ou tissus) représentés comme des compartiments ont été choisis en fonction de données expérimentales obtenues in vivo chez le rat. Les coefficients de partition, les coefficients de perméabilité, les taux de métabolisation, les paramètres d'excrétion, les fractions absorbées et les taux d'absorption pour différentes voies d’exposition ont été obtenus directement à partir des profils sanguins, tissulaires, urinaires et fécaux du BaP et du 3-OHBaP. Les valeurs de ces derniers paramètres ont été calculées par des procédures Monte-Carlo. Des analyses de sensibilité ont ensuite été réalisées pour s’assurer de la stabilité du modèle et pour établir les paramètres les plus sensibles de la cinétique globale. Cette modélisation a permis d’identifier les facteurs déterminants de la cinétique: 1) la sensibilité élevée des paramètres de la métabolisation hépatique du BaP et du 3-OHBaP ainsi que du taux d'élimination; 2) la forte distribution du BaP dans les poumons par rapport à d'autres tissus; 3) la distribution considérable du BaP dans les tissus adipeux et le foie; 4) la forte distribution du 3-OHBaP dans les reins; 5) le transfert limité du BaP par la diffusion tissulaire dans les poumons; 6) le transfert limité du 3-OHBaP par la diffusion tissulaire dans les poumons, les tissus adipeux et les reins; 7) la recirculation entéro-hépatique significative du 3-OHBaP. Suite à des analyses de qualité des ajustements des équations du modèle aux données observées, les probabilités que les simulations reproduisent les données expérimentales par pur hasard se sont avérées toujours inférieures à 10% pour les quatre voies d’exposition : intraveineuse, orale, cutanée et respiratoire. Nous avons extrapolé les modèles cinétiques du rat à l’humain afin de se doter d’un outil permettant de reconstituer les doses absorbées chez des travailleurs exposés dans diverses industries à partir de mesures de l'évolution temporelle du 3-OHBaP dans leur urine. Les résultats de ces modélisations ont ensuite été comparés à ceux de simulations obtenues avec un modèle toxicocinétique à compartiment unique pour vérifier l’utilité comparative d’un modèle simple et complexe. Les deux types de modèle ont ainsi été construits à partir de profils sanguins, tissulaires, urinaires et fécaux du BaP et du 3-OHBaP sur des rats exposés. Ces données ont été obtenues in vivo par voie intraveineuse, cutanée, respiratoire et orale. Ensuite, les modèles ont été extrapolés à l’humain en tenant compte des déterminants biologiques essentiels des différences cinétiques entre le rat et l’humain. Les résultats ont montré que l'inhalation n'était pas la principale voie d'exposition pour plusieurs travailleurs étudiés. Les valeurs de concentrations de BaP dans l’air utilisées afin de simuler les profils d’excrétion urinaire chez les travailleurs étaient différentes des valeurs de concentrations de BaP mesurées dans l’air. Une exposition au BaP par voie cutanée semblait mieux prédire les profils temporels observés. Finalement, les deux types de modélisation se sont avérés utiles pour reproduire et pour interpréter les données disponibles chez des travailleurs.

Survey of coral lagoons of Laksbadweep Atolls using line intercept transect (LIT) technique

The present study aims at surveying the coral lagoons of four islands viz. Kavarathi, Kalpeni, Kadmat and Agathi, which include quantitative survey of the major benthic forms using Line Intercept Transect (LIT) technique and hydrographical study of these lagoon waters The distribution of PHC in the lagoons has also been followed to understand, the effects of introduction of flat bottomed ferry boats to the islands.From a biological monitoring stand point for the assessment of manmade disturbance of the coral reefs, it IS highly essential to identify faunal assemblages which will contain 'flag-stones' specIes as indicators of such disturbances. Among the known faunal assemblages In coral reefs the most diverse groups of sensitive species belongs to bryozoan assemblage. Therefore, the most common species of bryozoans distributed along the atolls and reef flats were collected and described in this work Along with this, bryozoans associated with coral from other parts of Indian ocean have also been added so as to provide a comprehensive picture of the distribution of bryozoans in the coral reefs.

Physiological Effects Of Some Heavy Metals On Perna Viridis (Linnaeus)

No serious attempt has so far been made in India to make use of the ‘Mussel watch’ concept as a useful tool for pollution monitoring of the marine and estuarine environment. The recently conducted 'National seminar on mussel watch’ by the Cochin University of Science and Technology (13-14 Feb, 1986) discussed the technical aspects related to mussel watch programme and the application of sentinel organism concept to the coastal areas of India. It is well known that the biological and physiological characteristics of the organism inhabiting tropical waters such as those prevailing in India, and the ecological as well as the environmental characteristics of temperate areas, where mussel watch programmes are already in existence differ greatly. So it is essential to adopt the techniques and standards developed for temperate species to the situations and conditions in India. In this context it is a prerequisite to collect information on physiology and other biological indices of stress of possible sentinel organisms like P.viridis. In consideration of the above, P. viridis which is a potential sentinel organism, is selected for the present study

‘Biochemical Responses to Heavy Metals in Oreochromis mossambicus with special reference to Metal Detoxifying Mechanism

The present work is focused on the organelle and biochemical responses to heavy metal exposure in the fish Oreochromis mossambicus giving particular importance to the metal detoxifying machinery of the organism. The thesis is an outcome of the effort aimed at developing practicable monitoring techniques to deliver guidelines for biological effect monitoring and the need for specific biochemical methods to detect biological effects of heavy metals that can be interpreted in terms of the health status of the individual organism and eventually alterations in vital processes as growth and reproduction. The efficiency of the metal detoxifying metallothioneins which is an attractive tool for biological monitoring, their role as scavengers of trace metal ions and thus in relieving the biological machinery from their toxicity effects are important themes of this study. Efforts have also been made to test the reliability of the spill over hypothesis of the action of metallothioneins (Winge et a1.,1973) and their use as a biological barometer of heavy metal stress.

Preliminary Study on Safety Conditions in Health Workers Exposed to Antineoplastic Drugs

A study was done to establish work practices and preventive measures for nurses handling antineoplasticdrugs (AND) and to determine the risk of developing AND-related symptoms. A descriptive cross sectional study was made. Workers from 5 health centers in Valencia, Venezuela, were selected. Demography, occupational and clinical history, shift, work practices, safety precautions, antineoplastic drugs used, residues disposal and life styles were obtained via a questionnaire. Most prevalent symptoms were adjusted for age, shift, and smoking. Age was significant for cough and dizziness; smoking was significant for abdomipo seleccionado de trabajadores que manejan FAN en cinco centros de salud de la ciudad de Valencia, Venezuela, con el propósito de evaluar de forma preliminar su riesgo potencial de desarrollar signos-síntomas derivados de este oficio; a su vez, establecer si existe la necesidad de continuar con una evaluación más profunda que permita hacer recomendaciones concluyentes para evitar sus efectos adversos. Metodología La población estuvo constituida por el personal de las unidades de oncología de cinco centros de salud de la ciudad de Valencia, Venezuela. La muestra la conformaron veinte trabajadores que pertenecen a dichos centros. La participación fue voluntaria y mediante firma de una carta de consentimiento. Recolección de datos Se realizó una entrevista a cada participante con información que hizo referencia a datos demográficos, historia ocupacional, turnos de trabajo, entrenamiento en medidas de seguridad para el manejo de este tipo de fármacos, actividades que realizan, uso de equipos de protección personal (EPP), sitio de manipulación de nal pain and shift was significant for nausea and cough. Nauseas were the most prevalent symptom (55%). Dizziness was directly associated with use of gowns and inversely half-face respirator. None of the studied centers had satisfactory working conditions. A follow up study should be made including physical exam and environmental and biological monitoring.

Exploratory Study on Occupational Health Exposure to Chemical Agents, in a Public Hospital in Valencia, Venezuela. Preliminar Assessment

Descriptive study that identified chemical agents (AQ) use and training on risk management and waste disposal techniques in a public Hospital in Valencia. A questionnaire was answered by 48 workers. Information obtained was: personal data, occupational history, AQ used; knowledge of risk management and waste disposal. There were 16 occupations from 12 “High Risk” areas. “Adult emergency” was the one with more workers (11 individuals), followed by “sterilization” and “clinical laboratory” (7 each) and oncology (5). The remained areas had less than 8.3% workers. The most used anesthetic agents were: Halothane, Enfluorane and Isofluorane 4.17% each and main antineoplastics used were: Doxorubicin 16.67% and Paclitaxel, 5-Fluoracil and Etoposide, 8.33% each. The most mentioned substances were: alcohol (70.8%) and Chlorine (64.6%). None of the answers regarding knowledge of AQ’ risk management and waste disposal was satisfactory. Statistical associations between training and several variables such as age, time in their job and being or not a professional, resulted non-significant. The correlation between training and the knowledge of AQ’s management was significant (p < 0.001). Participants showed that their knowledge about chemical occupational risk factors they are exposed to is still insufficient. Therefore, this theme should be included in graduate course curricula. These results provide important data and will serve as a pilot research for the follow up Phase II study that will include clinical aspects and environmental and biological monitoring.

Polimorfismos del gen Butirilcolinesterasa responsables de reacciones adversas en pacientes consumidores de “cocaína”

La butirilcolinesterasa humana (BChE; EC 3.1.1.8) es una enzima polimórfica sintetizada en el hígado y en el tejido adiposo, ampliamente distribuida en el organismo y encargada de hidrolizar algunos ésteres de colina como la procaína, ésteres alifáticos como el ácido acetilsalicílico, fármacos como la metilprednisolona, el mivacurium y la succinilcolina y drogas de uso y/o abuso como la heroína y la cocaína. Es codificada por el gen BCHE (OMIM 177400), habiéndose identificado más de 100 variantes, algunas no estudiadas plenamente, además de la forma más frecuente, llamada usual o silvestre. Diferentes polimorfismos del gen BCHE se han relacionado con la síntesis de enzimas con niveles variados de actividad catalítica. Las bases moleculares de algunas de esas variantes genéticas han sido reportadas, entre las que se encuentra las variantes Atípica (A), fluoruro-resistente del tipo 1 y 2 (F-1 y F-2), silente (S), Kalow (K), James (J) y Hammersmith (H). En este estudio, en un grupo de pacientes se aplicó el instrumento validado Lifetime Severity Index for Cocaine Use Disorder (LSI-C) para evaluar la gravedad del consumo de “cocaína” a lo largo de la vida. Además, se determinaron Polimorfismos de Nucleótido Simple (SNPs) en el gen BCHE conocidos como responsables de reacciones adversas en pacientes consumidores de “cocaína” mediante secuenciación del gen y se predijo el efecto delos SNPs sobre la función y la estructura de la proteína, mediante el uso de herramientas bio-informáticas. El instrumento LSI-C ofreció resultados en cuatro dimensiones: consumo a lo largo de la vida, consumo reciente, dependencia psicológica e intento de abandono del consumo. Los estudios de análisis molecular permitieron observar dos SNPs codificantes (cSNPs) no sinónimos en el 27.3% de la muestra, c.293A>G (p.Asp98Gly) y c.1699G>A (p.Ala567Thr), localizados en los exones 2 y 4, que corresponden, desde el punto de vista funcional, a la variante Atípica (A) [dbSNP: rs1799807] y a la variante Kalow (K) [dbSNP: rs1803274] de la enzima BChE, respectivamente. Los estudios de predicción In silico establecieron para el SNP p.Asp98Gly un carácter patogénico, mientras que para el SNP p.Ala567Thr, mostraron un comportamiento neutro. El análisis de los resultados permite proponer la existencia de una relación entre polimorfismos o variantes genéticas responsables de una baja actividad catalítica y/o baja concentración plasmática de la enzima BChE y algunas de las reacciones adversas ocurridas en pacientes consumidores de cocaína.

Recent habitat degradation in karstic Lake Uluabat, western Turkey: A coupled limnological-palaeolimnological approach

The Ramsar site of Lake Uluabat, western Turkey, suffers from eutrophication, urban and industrial pollution and water abstraction, and its water levels are managed artificially. Here we combine monitoring and palaeolimnological. techniques to investigate spatial and temporal limnological variability and ecosystem impact, using an ostracod and mollusc survey to strengthen interpretation of the fossil record. A combination of low invertebrate Biological Monitoring Working Party scores (<10) and the dominance of eutrophic diatoms in the modern lake confirms its poor ecological status. Palaeolimnological analysis of recent (last >200 yr) changes in organic and carbonate content, diatoms, stable isotopes, ostracods and molluscs in a lake sediment core (UL20A) indicates a 20th century trend towards increased sediment accumulation rates and eutrophication which was probably initiated by deforestation and agriculture. The most marked ecological shift occurs in the early 1960s, however. A subtle rise in diatom-inferred total phosphorus and an inferred reduction in submerged aquatic macrophyte cover accompanies a major increase in sediment accumulation rate. An associated marked shift in ostracod stable isotope data indicative of reduced seasonality and a change in hydrological input suggests major impact from artificial water management practices, all of which appears to have culminated in the sustained loss of submerged macrophytes since 2000. The study indicates it is vital to take both land-use and water management practices into account in devising restoration strategies. in a wider context, the results have important implications for the conservation of shallow karstic lakes, the functioning of which is still poorly understood. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Intraclonal variability in Daphnia acetylcholinesterase activity: The implications for its applicability as a biomarker

The relationship between individual growth and acetylcholinesterase (AChE).activity was evaluated for Daphnia magna. Analysis on the influence of two different culture media on baseline AChE activity was performed with Daphnia similis. The results indicated an inverse relationship between D. magna body length and AChE activity. An increase in total protein, which was not proportional to an increase in the rate of the substrate hydrolysis (Delta absorbance/min), seems to be the reason for this inverse size versus AChE activity relationship. Therefore, toxicants such as phenobarbital, which affect protein and size but not AChE activity directly, have an overall affect on AChE activity. In contrast, the AChE inhibitor parathion altered AChE activity but not protein. Culture medium also had a significant affect on AChE activity in D. similis. Changes in total protein seem to be the main reason for the variations in baseline AChE activity in Daphnia observed in the different evaluations performed in this work. Therefore, AChE activity in Daphnia must be interpreted carefully, and variations related to changes in total protein must be taken into account when applying this enzyme as a biomarker in biological monitoring.

Open Air Laboratories (OPAL): a community-driven research programme

OPAL is an English national programme that takes scientists into the community to investigate environmental issues. Biological monitoring plays a pivotal role covering topics of: i) soil and earthworms; ii) air, lichens and tar spot on sycamore; iii) water and aquatic invertebrates; iv) biodiversity and hedgerows; v) climate, clouds and thermal comfort. Each survey has been developed by an interdisciplinary team and tested by voluntary, statutory and community sectors. Data are submitted via the web and instantly mapped. Preliminary results are presented, together with a discussion on data quality and uncertainty. Communities also investigate local pollution issues, ranging from nitrogen deposition on heathlands to traffic emissions on roadside vegetation. Over 200,000 people have participated so far, including over 1000 schools and 1000 voluntary groups. Benefits include a substantial, growing database on biodiversity and habitat condition, much from previously unsampled sites particularly in urban areas, and a more engaged public.

Avaliação da qualidade da água do Rio Piranhas-Açu/RN utilizando a comunidade de macroinvertebrados bentônicos

The biomonitoring technique for water quality in water bodies has been incorporated increasingly in management of the natural resources, using mainly indices of its aquatic community characteristics. In Brazil the first efforts to use this technique was restricted to the South and the Midwest region of this country. Located in the northeast region, this study was conducted at Rio Grande do Norte state and had as main objective the assessment of water quality in the Piranhas-Açu river using benthic macroinvertebrates community as biological indicators. Thus, were applied two biotic indices, the BMWP (Biological Monitoring Working Party score system) and the IBF (Family Biotic Index). According the requirements of these indices, two periods of sampling were determined as basic methodology, in dry seasons of 2006 and 2007. The sampling sites were around the municipalities of Açu, Ipanguaçu, Alto do Rodrigues and Pendências. Physical-chemical measurements; a protocol of rapid assessment of diversity of habitats, and determination of the degree of tolerance of each taxon to organic pollution were also performed. The most abundant organisms found in the river were tolerant with the prevalence of Chironomidae (Diptera) and Melanoides tuberculata. This results, together with those ones got in indices application, showed a considerable organic pollution in the four sample places and the reaches were classified as modified to impacted. According to the used indices, this study suggest that this river have significant alteration in the biotic community and water quality on the organic pollution, and this fact, occurs in the reach of the river further downstream, where were expected a good water quality. Considering these results, measures aiming the conservation of this water body are needed regarding as it is inserted into a fragile ecosystem with dry season phenomenon, and the water of this river has extremely importance for the local economy