Biochemical responses of earthworm Eisenia fetida exposed to cadmium-contaminated soil with long duration

The biochemical responses of the earthworms, Eisenia fetida, exposed to a series of Cd concentrations (0.00, 1.25, 2.50, 5.00 and 10.00 mg Cd2+ kg−1 soil) for up to 8 weeks were investigated, aiming to evaluate the sublethal effects of Cd with long exposure and to explore the potential for applying these responses as biomarkers to indicate the Cd-contaminated soil. The following biochemical parameters were determined: cytochrome P450 (CYP) contents and activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione-s-transferase (GST). Cadmium concentrations in all earthworms were apparently accumulated in 4 weeks, and showed minor changes in weeks 6–8 compared to the first 4 weeks. CYP presented a significant elevation in 2–4 weeks and a decline in 6–8 weeks in each treated group. The activities of SOD and CAT showed an obvious increase with exposure of 6–8 weeks while their levels were not affected in 4 weeks in each treated group. GST activity revealed significant activation starting from week 4. This study confirmed the significance of applying a suite of biomarkers rather than a selective choice to assess the impact of pollutants on organisms. It also indicated that the observed effects were more dependent upon exposure duration than dose.

Sensitivity of Eisenia andrei (Annelida, Oligochaeta) to a commercial formulation of abamectin in avoidance tests with artificial substrate and natural soil under tropical conditions

Obtaining ecotoxicological data on pesticides in tropical regions is imperative for performing more realistic risk analysis, and avoidance tests have been proposed as a useful, fast and cost-effective tool. Therefore, the present study aimed to evaluate the avoidance behavior of Eisenia andrei to a formulated product, Vertimec(A (R)) 18 EC (a.i abamectin), in tests performed on a reference tropical artificial soil (TAS), to derive ecotoxicological data on tropical conditions, and a natural soil (NS), simulating crop field conditions. In TAS tests an adaptation of the substrate recommended by OECD and ISO protocols was used, with residues of coconut fiber as a source of organic matter. Concentrations of the pesticide on TAS test ranged from 0 to 7 mg abamectin/kg (dry weight-d.w.). In NS tests, earthworms were exposed to samples of soils sprayed in situ with: 0.9 L of Vertimec(A (R)) 18 EC/ha (RD); twice as much this dosage (2RD); and distilled water (Control), respectively, and to 2RD: control dilutions (12.5, 25, 50, 75%). All tests were performed under 25 +/- A 2A degrees C, to simulate tropical conditions, and a 12hL:12hD photoperiod. The organisms avoided contaminated TAS for an EC50,48h = 3.918 mg/kg soil d.w., LOEC = 1.75 mg/kg soil d.w. and NOEC = 0.85 mg/kg soil d.w. No significant avoidance response occurred for any NS test. Abamectin concentrations in NS were rather lower than EC50, 48h and LOEC determined in TAS tests. The results obtained contribute to overcome a lack of ecotoxicological data on pesticides under tropical conditions, but more tests with different soil invertebrates are needed to improve pesticides risk analysis.

Contaminanti emergenti nei suoli: il lombrico Eisenia andrei come modello sperimentale per la valutazione degli effetti biologici del bisfenolo A

Il BPA è un composto aromatico precursore di materiali plastici e additivi chimici, ed è entrato a far parte della categoria dei contaminanti che alterano il sistema endocrino con molteplici effetti negativi sulla salute umana (azione di mimesi estrogenica, alterazioni della funzione tiroidea e dei sistemi riproduttivo, nervoso ed immunitario). Nella fase produttiva industriale si hanno emissioni accidentali di BPA durante il trattamento e la lavorazione dei monomeri plastici. Piccole frazioni di BPA possono essere ingerite dall’uomo poiché la sostanza migra nel tempo dal contenitore alimentare al contenuto (es. bevanda in lattina o contenitore per microonde) soprattutto se esposto ad alte temperature. Anche il contatto con composti acidi o basici, la presenza di elevati livelli di cloruro di sodio o di oli vegetali, è in grado di provocare un incremento del rilascio di BPA dai materiali polimerici. Il BPA viene rilasciato dai biberon in policarbonato, che in molti Paesi sono stati ritirati dal commercio nel 2011, e da bottiglie di acqua riutilizzabili. Infine, la carta termica degli scontrini e delle fotocopie rilasciano BPA. Nell’adulto la tossicità del BPA sembra modesta, tuttavia l'esposizione nel feto e nel neonato può risultare deleteria. Al di là della tossicità, l'aspetto che al momento preoccupa maggiormente è l'effetto che il BPA ha anche a basse dosi sul metabolismo: diversi studi in tutto il mondo correlano questa sostanza all'incidenza di diabete, ipertensione, obesità e problemi cardiaci. L’attenzione per il BPA è piuttosto recente a livello umano, mentre è assai ridotta per la salute dell’ecosistema. Tuttavia è noto che il BPA è presente anche come contaminante dei suoli, e pur essendo stato documentato il suo bioaccumulo negli organismi vegetali, non sono disponibili informazioni precedenti relativi agli effetti del BPA sugli organismi animali del suolo, in linea con il fatto che il suolo è stato una matrice ambientale molto trascurata. Il presente lavoro di tesi quindi si pone come uno studio pilota per valutare la possibile tossicità del BPA su organismi modello che vivono in questa matrice. In questo studio è stato scelto come bioindicatore “sentinella” il lombrico Eisenia andrei, il comune verme rosso, come suggeriscono le linee guida internazionali (OECD, OCSE). I possibili effetti biologici del Bisfenolo A nei lombrichi sono stati indagati sia attraverso endpoint del ciclo vitale (accrescimento, riproduzione e mortalità), sia attraverso una batteria di biomarker (generali e specifici). Data la mancanza di osservazioni precedenti si è scelto un approccio integrato tra i parametri del ciclo vitale, in genere meno sensibili ma ecologicamente più rilevanti, e i biomarker, risposte più sensibili che possono rappresentare segnali precoci di allarme inerenti l’esposizione a contaminanti ambientali o l’effetto di questi ultimi sugli organismi indagati, ma non necessariamente predittivi sulla salute della comunità. Al momento non esistono batterie di biomarker specifiche per questa sostanza, quindi un ulteriore scopo della ricerca è stato quello di evidenziare biomarker utili ad indagare eventuali alterazioni biochimiche e funzionali nei lombrichi in risposta all’esposizione a dosi crescenti di bisfenolo A. Le risposte biologiche indagate sono: - la diminuzione della stabilità delle membrane lisosomiali, che indica una riduzione dello stato di salute generale degli organismi; - l’alterazione dell’attività degli enzimi catalasi e glutatione-S-trasferasi, indice di stress ossidativo o induzione di meccanismi di detossificazione; - la diminuzione dell’attività dell’enzima acetilcolinesterasi, la quale indica neurotossicità; - l’accumulo di lipofuscine o lipidi neutri, che è sintomo rispettivamente di stress ossidativo o alterazioni del metabolismo; - la variazione della malondialdeide, composto intermedio della perossidazione lipidica, indica un stress ossidativo in corso. Sulla base dei dati ottenuti possiamo dire che il BPA, alle concentrazioni ambientali, non costituisce un elemento di rischio ecologico per gli organismi sentinella Eisenia andrei. Alle concentrazioni più elevate (che superano quelle ambientali di almeno 10 volte) si osservano delle alterazioni sui livelli di lipidi neutri e lipofuscine che pur non essendo preoccupanti dal punto di vista ecologico sono indice di vulnerabilità, dato che si tratta di alterazioni del metabolismo in conseguenza delle quali gli animali accumulano residui normalmente degradati a livello lisosomiale. Questo accumulo nei lisosomi delle cellule del tessuto cloragogeno dei vermi, che rivestono il tubo digerente, sembrano indicare una esposizione attraverso la dieta a seguito della ingestione del terreno. E’interessante il fatto che l’accumulo di lipidi è in linea con le caratteristiche obesogene del BPA, ben manifestate nei mammiferi, uomo compreso. Tuttavia non ci sono ancora conoscenze sufficienti per stabilire se questo accumulo nei vermi sia dovuto ad una specifica alterazione degli enzimi di sintesi dei lipidi oppure più genericamente ad un aumento dello stress ossidativo. Molti studi stanno valutando la capacità del BPA di alterare la sintesi e il rilascio di lipidi in cellule umane e di ratto, ma non ci sono ancora studi di questo tipo per gli organismi edafici. E’ auspicabile che questo aspetto venga approfondito, ed eventualmente venga identificato un nuovo biomarker specifico dell’azione del BPA sull’accumulo di lipidi. Un altro aspetto che sarà interessante approfondire è il bioaccumulo: la valutazione del rischio ecotossicologico di una sostanza si basa anche sul potenziale di BCF che può essere pericoloso per il biota (incluso l’uomo) per trasferimento nella catena trofica. Considerando che non esistono ancora studi specifici del bioaccumulo del BPA in organismi del suolo, ed avendo messo in luce che l’assunzione della sostanza è avvenuta (probabilmente per via alimentare) ci si pone l’obiettivo futuro di valutare questo parametro nei lombrichi, in modo da avere un quadro più ampio degli effetti associati a questo interferente endocrino nei suoli.

Valutazione del rischio ecologico dei residui di farmaci nel suolo: analisi sperimentale della tossicità della carbamazepina sul lombrico Eisenia andrei

La carbamazepina fu commercializzata a partire dagli anni Sessanta; è un analgesico anticonvulsivante e specifico per la nevralgia del trigemino ed è uno dei principali farmaci usati nel trattamento dell’epilessia. La sua azione più nota a livello del sistema nervoso è quella di rallentare il recupero dei canali al sodio, sebbene abbia anche effetti metabolici importanti interferendo con il ciclo degli inositoli e con la GSK-3 (glicogeno sintasi-chinasi 3). Tale sostanza è sotto la lente d’ingrandimento sia per le sue caratteristiche chimico-fisiche (vedi la sua alta persistenza in ambiente) sia per la sua alta tossicità per la salute umana. Le sue proprietà terapeutiche spesso sono accompagnate da effetti collaterali sia nei pazienti che assumono direttamente il medicinale, sia negli organismi non-bersaglio che vengono a contatto con i residui ed i metaboliti del farmaco in ambiente. Le principali fonti di contaminazione dell’ambiente sono rappresentate dagli scarichi domestici, urbani, ospedalieri ed industriali e dagli effluenti di impianti di depurazione. Inoltre, l’uso irriguo di acque contenenti residui del farmaco oppure fenomeni di esondazione di corpi idrici contaminati contribuiscono ampiamente alla distribuzione di questo composto nei suoli. La matrice suolo ha avuto relativamente poca attenzione per quanto riguarda gli effetti dell’inquinamento sugli organismi in generale, ed in particolare non vi sono studi sui farmaci. Il presupposto di questo studio dunque è stato quello di mettere a punto una metodologia volta a valutare gli effetti all’esposizione del farmaco carbamazepina su organismi bioindicatori, i lombrichi della specie Eisenia andrei. Il seguente progetto è durato da Maggio 2012 a Febbraio 2013, periodo in cui sono stati effettuati saggi sub cronici per valutare l’effetto di suoli sperimentalmente contaminati con il farmaco sui parametri del ciclo vitale del lombrico (accrescimento, mortalità e riproduzione) e su una serie di biomarker cellulari (neutral red retention assay, accumulo lisosomiale di lipofuscine, accumulo lisosomiale di lipidi neutri insaturi, attività dell’enzima acetilcolinsterasi, attività dell’enzima catalasi, attività dell’ enzima glutatione-S-transferasi e concentrazione di malondialdeide). I risultati ottenuti mostrano che la carbamazepina non ha effetti sui parametri del ciclo vitale. Per quanto riguarda i parametri fisiologici si notano tuttavia dei risultati diversi. L’accumulo lisosomiale di lipofuscine e lipidi neutri indica che il metabolismo dei vermi risulta in qualche modo alterato dall’esposizione alla carbamazepina alle concentrazioni saggiate. Queste alterazioni potrebbero essere spiegate da un effetto di tipo ossidante; infatti i due biomarker oltre a rappresentare un segnale di alterazione metabolica rappresentano anche un indicazione di perossidazione lipidica. Queste osservazioni meritano di essere approfondite studiando il bioaccumulo e la degradazione della carbamazepina nei suoli, che potrebbero essere alla base della diversità di risultati rispetto alla tossicità evidenziata negli organismi acquatici. A fronte della consapevolezza dei rischi potenziali dovuti alla presenza di farmaci nelle acque e nel suolo, molto resta da fare per ampliare le conoscenze su questa tipologia di contaminazione, in particolare nei campi del monitoraggio e del comportamento ambientale, degli studi ecotossicologici e delle procedure e tecnologie idonee a limitare la loro immissione nell’ambiente.

Characterization of histopathological lesions in a biological model for environmental studies: Eisenia andrei Bouché. Preliminar results

Introduction The strong expansion of the world production of plastics caused a severe accumulation of plastic debris in the environment, which makes them one of the most important contaminants, growing as a global environmental problem. Although the production in Europe has been relatively constant in the last 10 years, world plastic production continues to increase, affecting soil biota and their functions. Objectives Thus, in order to evaluate the effects of MP in soil-dwelling organisms, earthworms (Eisenia andrei Bouché), were exposed to standard artificial soil mixed with MPs and the authors documented, using microscopic figures, the pathological lesions found in this biological model. Material and Methods Eight adult earthworms extracted from soils contaminated with different concentrations of MP (mg/kgdw) with sizes ranging between 250-1000 m, were fixed in 10% neutral-buffered formalin and processed for routine histopathological diagnosis. Results and discussion Contrary to what would be expected, MP were not found throughout the GI tube of earthworms but several lesions were found in the individuals extracted from the soils with high MP concentrations, when compared with control group, namely epithelial intestinal atrophy and evidences of inflammatory responses to this stress agent. Conclusion Earthworms have probably avoided the consumption of the biggest MPs. However, evidences point for lesions that were likely caused by the smallest MPs that were likely egested during the depuration phase.

Response of some chickpea ( Cicer arietinum L.) genotypes to Orobanche foetida Poir. parasitism

In Tunisia, broomrape ( Orobanche foetida Poir.) causes major drawbacks especially in faba bean ( Vicia faba L.) Chickpea ( Cicer arietinum L.) suffers little damage compared to faba bean, but with the winter sowing chickpea cultivars, broomrape might become a serious problem for chickpea cultivation. The development of resistant cultivars remains the most efficient way to solve this problem. The behavior of six chickpea genotypes to O. foetida was studied under field natural infestation and artificial inoculation in pots and petri dishes in greenhouse conditions. During the cropping seasons 2010-2011 and 2012-2013 the level of infection was very low. The number of emerged parasites per host plant varied from 0.18 to 0.43 and the incidence from 6.5% to 23%. Among the six tested genotypes, G1, G2, and G4 showed partial resistance to O. foetida with low number and dry weight of emerged parasite and high grain yield compared to the other genotypes, although no significant differences were recorded. In pot experiments, the number and total dry weight of broomrape per plant were lower for G1 and G2 genotypes than the other genotypes. Parasitism does not affect significantly the shoot dry weight and number of pods of these genotypes. The total chlorophyll content was significantly reduced under infestation in all genotypes. In Petri dishes experiments, results showed that percent germination of O. foetida seeds varied from 49% to 65% and does not play a role in the resistance of chickpea genotypes. In contrast, broomrape attachment was lower and slower for the genotypes G1, G2, and G4 than the other genotypes. Resistance in chickpea genotypes was characterized by few parasite attachments on roots and a limited growth of established tubercles. No necrosis of attached tubercles was observed in the different experiments.

Utilização de minhocas (Eisenia fetida Savigny, 1826) na alimentação de achigãs (Micropterus salmoides, Lacépède, 1802) - resultados preliminares

A minhoca (Eisenia fetida Savigny, 1826) é uma boa fonte de proteína. O elevado teor em humidade (82,80% ±2,128) e cinzas (10,70% ±2,345), principalmente terra, poderão ser um fator limitante à sua utilização como alimento para peixes. Com o objetivo de avaliar o interesse da utilização de E. fetida na alimentação de peixes, em 23 setembro 2014 foram capturados 22 juvenis de achigã (Micropterus salmoides Lacépède, 1802) (0+ anos) numa pequena barragem de rega Os achigãs foram colocados em três aquários para habituação a um alimentos compostos comercial. Três semanas depois 86,4% já ingeriam o alimento. A taxa de sobrevivência foi de 100%. Em 13 outubro 2014 foram escolhidos aleatoriamente 16 achigãs e colocados em dois aquários (8 peixes/aquário; 0,048 m3 de água). Os valores médios iniciais de peso, comprimento, fator K e densidade foram semelhantes nosdois aquários. No aquário G1 (minhocas) e aquário G2 (alimento composto) o peso, o comprimento, o fator K e a densidade iniciais foram, respetivamente, 13,62 g (±3,171) e 13,40 g (±3,002) (P>0,05); 10,49 cm (±0,757) e 10,39 cm (±0,649) (P>0,05); 1,160 (±0,043) e 1,179 (±0,082) (P>0,05); 2,27 kg/m3 e 2,23 kg/m3. No nosso estudo laboratorial a temperatura média da água variou entre 19,9ºC e 16,8ºC. Como em Portugal não se produzem alimentos específicos para achigãs foi utilizado um alimento composto comercial formulado para douradas (Sparus aurata L., 1758) e robalos (Dicentrarchus labrax L., 1758) (proteína 49,74%MS; gordura 18,07%MS; cinzas 11,57%MS; fibra bruta 0,84%MS; humidade 6,55%). No dia 88 do estudo (09 janeiro 2015) os valores médios de peso, comprimento, fator K e densidade nos aquários G1 e G2 foram, respetivamente, 17,57 g (±4,071) e 19,19 g (±4.811) (P<0,05); 10,88 cm (±0,875) e 11,29 cm (±0,871) (P<0,05); 1,346 (±0,051) e 1,311 (±0,061) (P>0,05); 2,93 kg/m3 e 3,20 kg/m3). Os resultados obtidos até agora parecem indicar que a E. fetida pode ser utilizada na alimentação de achigãs.

Histopathological and molecular effects of microplastics in Eisenia andrei Bouché

The ocean has been assumed as the main sink of microplastics (MPs), however, soils may also receive MPs from different sources and through different pathways, which may affect the biota and their role in soil functions. To the best of our knowledge, only one study, until now, reported the effects of MPs on the survival and fitness of soil organisms (Lumbricus terrestris). In our study, epigeic earthworms, of the species E. andrei, were exposed to different concentrations of MPs (0, 62.5, 125, 250, 500 and 1000 mg/kg soildw) in an OECD artificial soil and tested for reproduction, survival and growth of adults, following a standard protocol. The size of the polyethylene MPs to which earthworms were exposed ranged between 250 and 1000 μm. No significant effects were recorded on survival, number of juveniles and, in the final weight of adult earthworms after 28d of exposure, to the different concentrations of MPs. Nevertheless, FTIR-ATR of earthworms and histopathological analysis of the gut provided evidences of damages and immune system responses to MPs.

Powdery mildew on Passiflora in Australia

Oidiopsis sp., the anamorph of Leveillula taurica (Erysiphaceae), is reported for the first time in Australia on Passiflora edulis, and Oidium passiflorae on Passiflora foetida. A detailed description and illustration of the specimens are given.

Neutral red uptake (NRU) entseguaren optimizazioa lur-zizareen sistema immuneko zelulen kultibo primarioetan

Azken urteotan eman diren kutsatzaile desberdinen gehiegizko isurpen edo erabilpena dela eta, lurzoruetan metal astunak metatu dira eta horrek , kate trofikoaren oinarrian dauden organismoen gainean k altea k sorrarazi d itu. Eisenia fetida zizarea espezie zent inela gisa erabili da lur entsegu ekotoxikologi koet an . Esperimentu honetan Eisenia fetida - ren jariakin zelomikoan dauden eta babes funtzioa duten zelomozitoak pH desberdinetara edo Kadmio bezalako metalera esposatzeak Neutral Red (NR) edo gorri neutro tindatzaile kationikoaren harreran eta fagoz itosi ahalmenean , eragina duen aztertu nahi izan da. Esperimentua in vitro egin zen 3R filosofia jarraituz. Alde batetik, pH desberdinen eragin ari dagokio nez gorri neutroaren harrera ( NRU ) entsegua n erantzun bimodal bat behatu zen eta beste alde bate tik, f agozitatzeko ahalmenari dagokiola zelomozitoak Eagle medioan kultibatzean ez zen aldaketa esangarria ikusi kadmioa ren, kontr olaren eta kontrol positi boaren artean. Bai ordea L - 1 5 medioarekin, non kontrol posit iboa k beste biak baino absorbantzia handiagoa erakutsi zuen. Emaitza hauek erakusten dute zelomozitoe n mintza gradualki kaltetzen doala pH neutrotik aldentzen doan heinean eta puntu batetik aurrera NRU emendatzen da zelomozito batzuen (amebozitoen) fagozitosia aktibatzen d el a ko .

Estudo em Escala Piloto de Parâmetros de Monitoramento e Operação de Biopilhas no Tratamento de Solos Contaminados por Hidrocarbonetos de Petróleo

O objetivo do trabalho foi identificar ferramentas e indicadores adequados ao monitoramento e à otimização de processos de biorremediação, incluindo parâmetros físicos, químicos e microbiológicos definidos em estudos de tratabilidade de solos contaminados por óleo cru em escala de laboratório e comparar estratégias de biorremediação, tais como bioestímulo e bioaumento conduzidas em simulações de biopilhas dinâmicas ou estáticas. Quando três métodos de extração de hidrocarbonetos de petróleo de solo arenoso e franco-argiloso para análise cromatográfica (Soxhlet-SOX, microondas-MARS e extração acelerada por solvente-ASE) foram comparados entre si, concluiu-se que a técnica que promove a melhor recuperação depende da fração de interesse (n-alcanos, HRP, MCNR, HPA), das características texturais do solo (teores de areia, silte e argila) e da idade da contaminação. Dentre os indicadores de densidade populacional microbiana (microrganismos heterotróficos totais-PHT, população de fungos-PF e população microbiana degradadora de óleo (PDO) passíveis de utilização para indicar a taxa de degradação de compostos orgânicos presentes no solo tais como os hidrocarbonetos de petróleo, o PDO mostrou-se o mais adequado em conjunto com a produção de CO2 aferida pelo método respirométrico. Quando a estratégia de biorremediação de solo franco-argiloso contaminado com óleo cru a 3% (m m-1) utilizando bioestímulo (ajuste de pH, umidade e taxa C:N:P) foi comparada ao bioaumento (bioestímulo e adição de inóculo de microrganismos extraídos, enriquecidos e aclimatizados ao óleo cru como fonte de carbono), em sistemas de bancada simulando biopilha dinâmica (microcosmo M) e biopilha estática com aeração forçada (reator B), o tratamento que apresentou melhor remoção (32%) de HTP após 121 dias foi o bioaumento em biopilha estática. Para HPA, o tratamento que alcançou a melhor remoção (33%) foi com bioestímulo também em biopilha estática. A avaliação da taxa de mortalidade (%) de Eisenia andrei exposta tanto a solos recém-contaminados por óleo cru e preparados para bioestímulo (BIOS) e bioaumento (BIOA) a serem tratados em biopilhas dinâmicas e estáticas em escala de laboratório mostrou que após 56 dias de exposição da E. andrei, todos os solos produziram letalidade de 100%, quer fossem os solos recém-contaminados e preparados para os diferentes tratamentos (BIOS M, BIOS B, BIOA M, BIOA B) ou após 121 dias de tratamento. Tal resultado confirma que a biorremediação foi incipiente também do ponto de vista de remoção da ecotoxicidade. Em linhas gerais, a biorremediação de solo franco-argiloso contaminado por óleo cru, contendo tanto contaminação antiga quanto recente, reúne os maiores desafios à biorremediação, tanto do ponto de vista da composição textural do solo quanto da natureza do contaminante. Os processos são aparentemente lentos e requerem ferramentas auxiliares para aceleração dos mesmos. Recomenda-se no futuro, condução de experimentos com o uso de diferentes surfactantes, com ênfase em biosurfactantes

Caracterização química de um solo contaminado por resíduos sólidos urbanos na estrada Arroio Pavuna em Jacarepaguá no município Rio de Janeiro

Neste trabalho, escolheu-se a estrada canal Arroio Pavuna, em Jacarepaguá, para avaliar quimicamente a qualidade do solo que recebe diariamente resíduos sólidos urbanos. A região deste estudo é também conhecida como estrada do Urubu, sendo este animal um dos principais vetores presente no local. Para uma caracterização química, foram determinados pH, carbono orgânico, matéria orgânica, concentrações dos metais alumínio, cádmio, chumbo, cobre, cromo, ferro, níquel e zinco, utilizando a técnica de Absorção Atômica por Chama, além da identificação dos principais compostos orgânicos através da técnica de Cromatografia Gasosa acoplada a Espectrometria de Massas. Também foi realizado o teste de comportamento com oligoquetas da espécie Eisenia andrei para avaliar a função de habitat do solo analisado. Os resultados obtidos apontaram que a região apresenta um solo ácido na faixa de 5,51 a 6,70, bem como as concentrações de Cobre, Cromo, Níquel e Zinco acima dos valores orientadores de referência de qualidade dos solos, um teor médio de matéria orgânica na faixa de 21,71 g.kg-1 a 29,73 g.kg-1, além de presença de compostos orgânicos com estruturas muito complexas. O solo apresentou função de habitat limitada. E como sugestão para a remediação deste solo, a fitorremediação apresenta bons rendimentos na literatura para remoção parcial ou total desses metais

O uso de fosfatos associado à fitorremediação em solos de Santo Amaro (BA) contaminados por metais tóxicos

A contaminação do solo no município de Santo Amaro (BA) por metais tóxicos provocada pelas atividades da empresa Plumbum Mineração tem gerado impactos sobre a saúde ambiental e humana. O objetivo da presente pesquisa foi avaliar a viabilidade da remediação deste solo contaminado por chumbo e cádmio, utilizando diferentes fontes de fosfatos e fitorremediação com o capim vetiver [Vetiveria zizanioides (L.)]. O estudo foi realizado em colunas de PVC onde amostras de solo foram colocadas com a aplicação de fosfato dihidrogênio de potássio (KH2PO4) (T1); fertilizante fosfato natural reativo (FNR) (T2) e; uma mistura do KH2PO4 e de fertilizante FNR (T3). Amostras de solo contaminado sem tratamento (T0) foram utilizadas como controle. Após 60, 120 e 180 dias, alíquotas do solo foram retiradas das colunas para análises. Ao final de cada período, mudas de capim vetiver [(Vetiveria zizanioides (L.)] foram plantadas em vasos com as amostras de solo: T0, T1, T2 e T3 em triplicata. Para a determinação das concentrações de chumbo e cádmio no solo e tecidos vegetais foi utilizado o ICP-OES. A partir das análises física e química constatou-se que o solo possui textura argilosa e capacidade de troca catiônica (CTC) elevadas. As extrações com solução de ácido dietilenotriaminopentaacético (DTPA) e Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) mostraram que o tratamento T1 seguido do T3 foram os mais eficientes na imobilização de Pb e Cd. Entretanto, todos os tratamentos resultaram em concentrações de metais ainda disponíveis no solo que excediam os limites estabelecidos pela USEPA, sendo o solo, portanto, considerado tóxico mesmo após o tratamento. Com base nas concentrações de metais extraídos através da extração sequencial pelo método BCR após a remediação e a fitorremediação do solo, foi verificado que todos os três tratamentos com fosfatos foram eficientes em imobilizar o Pb e Cd nas formas menos solúveis, porém, o Cd permaneceu mais solúvel e com maior mobilidade do que o Pb. Os ensaios de letalidade utilizando minhoca Eisenia andrei mostraram que a mortalidade observada no solo após 60 dias de tratamento foi significativamente reduzida após 120 e 180 dias de tratamento. A perda de biomassa pelas minhocas também foi reduzida de acordo com o tempo de tratamento. O teste de germinação com alfaces (Lactuca sativa L.) indicou que as amostras de solo tratadas continuam bastante tóxicas, apesar da disponibilidade reduzida do Pb e do Cd como visto nos resultados da extração por TCLP e por BCR. A avaliação de risco ecológico potencial indicou que os tratamentos do solo com fosfatos associado à fitorremediação reduziram a mobilidade do Pb, principalmente nos tratamentos T1 e T3. Para o Cd o risco ecológico potencial aumenta consideravelmente quando comparado com o Pb demonstrando que esse elemento, apesar dos tratamentos com fosfatos mais a fitorremediação continua móvel. O tratamento com KH2PO4 (T1) foi o mais eficiente na redução da mobilidade, disponibilidade e da toxicidade dos metais, seguido pelo T3 e T2 para o Pb e o T3 seguido pelo T1 e T2 para o Cd.

土壤低浓度PAHs胁迫下赤子爱胜蚓差异表达基因初步筛选

为探索土壤低浓度多环芳烃污染的生态毒性及其对土壤生物的致毒机理，本论文初步研究了菲、芘、荧蒽和苯并[a]芘等四种多环芳烃人工土壤污染在0.1mg.kg-1~10.0mg.kg-1浓度水平对赤子爱胜蚓（Eisenia fetida）产卵量、体重变化、排卵激素annetocin基因和翻译控制肿瘤蛋白（translationally controlled tumor protein, TCTP）转录水平的影响，发现在相同的低浓度水平下，只有苯并[a]芘对蚯蚓annetocin前体基因和TCTP基因的表达有显著影响，故其对生物体的生殖风险和致癌风险可能最大。另一方面，低浓度苯并[a]芘对蚯蚓体重和产茧量并无显著影响，这表明基因表达水平作为污染生态监测指标比宏观观测指标更灵敏。 为进一步研究土壤PAHs污染的生态毒性效应，在上述研究基础上，我们采用SSH-PCR的方法构建了人工土壤1.0mg.kg-1苯并[a]芘胁迫下的蚯蚓与对照组蚯蚓之间的消减cDNA文库，随机挑取上调文库301个克隆及下调文库283个克隆进行测序，与NCBI蛋白数据库比对结果表明，其中有391个克隆与已知的75种蛋白质基因显著匹配（期望值< 10-5），其余克隆匹配不显著（期望值> 10-5）或找不到匹配蛋白。显著匹配的基因序列包括：一相解毒酶细胞色素P450，二相解毒酶谷胱甘肽硫转移酶，蛋白质合成所需的核糖体蛋白亚基，参与新合成肽链折叠的热休克蛋白，线粒体基因组编码的呼吸链复合酶体亚基，过氧化物还原蛋白，铁蛋白，钙结合蛋白，半胱氨酸蛋白酶等。表明低浓度苯并[a]芘胁迫引起蚯蚓的生理变化是非常复杂的，涉及污染物降解与解毒、抗氧化保护、能量代谢、蛋白质合成、金属离子调节与蛋白质降解等过程。 Real-time PCR检测验证消减文库中部分差异基因对不同剂量BaP胁迫响应结果表明，各检验基因序列受1.0 mg∙kg-1 BaP 胁迫影响均与消减结果一致，且影响程度均高于0.1 mg∙kg-1浓度水平的BaP；其中，在0.1 mg∙kg-1 BaP胁迫下，过氧化物还原酶PRDX和类似Cyp2R1的P450基因表达未见明显变化。其余的HSP70、HSP90、rpL10、COXⅡ、SCBP、Ferritin等基因在0.1 mg∙kg-1 BaP胁迫组蚯蚓中均有检测到预期表达变化，说明虽然从消减文库中获得的基因在一定的污染物浓度范围内均表现浓度效应，但各个基因对污染物的响应浓度不尽相同。 Real-time PCR检测消减文库中部分差异基因对不同PAHs胁迫响应结果表明，1.0 mg∙kg-1 浓度水平的荧蒽、菲、芘和苯并[a]芘对差异表达基因的影响不尽相同，主要有以下三种情况：(1)广谱响应型：蚯蚓线粒体编码的亚基COXⅡ、可溶性钙结合蛋白、铁蛋白等基因对荧蒽、菲、芘及苯并[a]芘的胁迫均有相似的响应；(2)随芳烃环数而变化型：热休克蛋白HSP70和过氧化物还原酶PRDX表现出响应程度随胁迫多环芳烃的环数增加而提高的现象；(3)仅在苯并[a]芘中有响应型：核糖体蛋白亚基L10和细胞色素P450（类似Cyp2R1）基因，在1.0 mg∙kg-1浓度条件下，它们仅受BaP诱导表达，而芘、菲和荧蒽却没有显示诱导作用。 上述结果表明，在土壤中的低浓度的多环芳烃污染胁迫对蚯蚓的影响是多方面的，这些影响至少涉及能量代谢、污染物降解与解毒、蛋白质合成与修复、信号转导、细胞凋亡、排卵生殖、个体发育等多方面的生理功能。目前蚯蚓基因组还未有完整测序，本文论述的多个差异表达基因是首次在蚯蚓中发现的，这些新发现的基因序列在为低浓度PAHs的生态毒性机理研究提供依据的同时，也为以蚯蚓为模式生物的土壤污染生物监测提供了备选的生物分子标记。另一方面，由于蚯蚓基因组未完整测序，本研究构建的消减文库中仍不少未知功能基因，其功能与调控有待进一步研究。

土壤中苯并（a）芘、壬基酚的生态毒理效应

仅以污染物浓度定义土壤污染并评价其潜在风险，缺乏对其生态毒性效应的综合考虑，不能反映土壤污染对生物及人体健康的潜在危害。传统的生态毒理研究仅局限于依据宏观生理指标，如半致死剂量，产茧量等，这些指标对环境浓度（亚致死浓度）土壤污染的响应较差甚至不响应，无法应用于环境浓度的污染土壤诊断。土壤生物微观生理、生化指标，作为一种较为敏感的土壤生态毒理效应及毒性诊断手段，近几年来成为研究热点。 本文以赤子爱胜蚓（Eisenia fetida）为供试生物，草甸棕壤为供试土壤，以国际标准组织（International Standard Organization-ISO）方法指南为参考，以蚯蚓微粒体细胞色素P450含量、抗氧化酶系（超氧化物歧化酶-SOD、过氧化氢酶-CAT和过氧化物酶-POD）和谷胱甘肽转移酶（GST）活性为指标，进行了的典型多环芳烃污染物-苯并（a）芘和内泌干扰物-壬基酚在土壤中暴露的动态量效关系研究，试验浓度范围为0.1-2 mg•kg -1。 研究结果如下：1）苯并（a）芘与细胞色素P450含量具有动态响应关系。总体上，诱导效应明显，诱导时间对P450活性影响显著（P<0.05）；2）在试验浓度范围（0.1-2 mg•kg-1）内， GST对试验浓度的BaP未产生生态毒性响应；3）CAT 和POD酶活性对低浓度的BaP暴露响应具有延时性（即第7d开始响应）和阶段性（即第7d前无明显响应、第7d后响应消失）特征；4） 在BaP胁迫下，蚯蚓体内SOD产生明显响应，苯并（a）芘暴露1~3d，SOD酶活性整体升高，最大升幅30%，与对照差异显著。苯并（a）芘暴露的第7d和14d， 除0.1 mg•kg -1外，0.5~2 mg•kg-1 BaP处理组中SOD酶活性均显著降低（P<0.05），这表明BaP造成了抗氧化防御酶系的损伤。以上结果表明： 5项指标中, 代谢解毒酶系指标P450和抗氧化酶系指标SOD对BaP暴露响应较为敏感，CAT，POD以及GST的敏感性较差。各指标敏感性总体为：P450>SOD>CAT，POD>GST。综合本试验及其他相关实验结果初步确认，苯并（a）芘生态毒性>芘>菲。 低浓度（0.1~2.0 mg•kg-1）壬基酚（NP）土壤暴露动态关系研究结果表明：1）壬基酚（NP）与细胞色素P450含量具有动态响应关系。1、7、14d时，P450整体表现为低浓度下抑制，而高浓度下诱导的趋势。随着诱导时间的延长P450含量表现出显著的升高趋势；SOD活性在较高浓度3d暴露后降低，而第7、14d时显著升高。NP诱导与P450含量与SOD酶活性两种指标的响应趋势与BaP诱导下的响应趋势大体吻合。CAT的响应较前两者差，随着诱导时间的延长，在第7、14d个别浓度下CAT表现出升高趋势。GST与POD对试验浓度下的NP诱导未产生明显和快速的毒性响应。NP诱导第3dGST出现升高趋势。NP诱导的第14d POD （2 mg•kg-1）有显著降低。总体上，各指标对NP诱导的敏感性顺序依次为：P450，SOD>CAT>GST, POD。 继前期的“蚯蚓P450对土壤菲、芘暴露生态毒理研究”以及“土壤低浓度PAHs胁迫下蚯蚓差异表达基因筛选研究”之后，本论文中所进行的“土壤BaP暴露生态毒性响应研究”作为上述整体研究内容的组成部分，从两个方面获得研究进展：第一，进一步证实P450指标对低剂量多环芳烃污染响应的相对敏感性。第二，从代谢解毒酶系的角度发现苯并（a）芘生态毒性>芘>菲。这一结果与基因水平上论证的细胞色素P450（类似Cyp2R1）对 PAHs胁迫下的研究结果一致。 本论文中进行的土壤NP暴露生态毒性响应研究，首次将内分泌干扰物纳入土壤毒理研究中，丰富了土壤生态毒理学的研究内容。研究进一步证实蚯蚓细胞色素P450指标对多种污染物低剂量暴露诊断的广谱适应性。研究也为内分泌干扰物的生态毒性评价提供了基础依据。