Química entre a microcamada superficial oceânica e os aerossóis marinhos

The sea surface microlayer (SML), although poorly understood, is important in biogeochemical cycling and sea - air exchanges; it is a source or a sink for a range of pollutants. In this paper, an overview of sampling techniques and the role of SML in biogeochemical cycles and climate is presented. The chemical and biological nature of the ocean surface film and its interaction with atmospheric aerosols are discussed. Special attention is given to organic constituents, gel-like compounds, surfactants, halogenated compounds, and metals. Estimates of air - sea exchange fluxes-with focus on organic carbon, polycyclic aromatic hydrocarbons, and polychlorinated biphenyls-are compiled. In addition, research gaps in the chemical composition of marine aerosols and their relationship with SML are described.

AVALIAÇÃO DAS NORMAS DE ENSAIO APLICADAS NA QUANTIFICAÇÃO DE PCBs EM ÓLEO ISOLANTE

Polychlorinated biphenyls (PCBs) were widely used between 1940 and 1970 as an insulating fluid for transformers and capacitors. However, they are bioaccumulative and potentially carcinogenic and, according to the 2001 Stockholm Convention, must be eliminated by 2025. In Brazil, they have been gradually eliminated but contaminated equipment remains. The Brazilian official standard for PCBs content in oil analysis is the ABNT NBR 13882 and there is also the IEC 61619 International Standard, both based on GC-ECD quantification. This work identified the inefficiency of these analytical methods and highlights potential failures which generated discrepancies on quantification of these contaminants. It was observed that the IEC 61619 is superior to ABNT NBR 13882 in analytical criteria, but has problems with the inefficiency of the adsorbent material used in pretreatments for removal of oxidation products from oil where these adsorbents adsorbed some PCBs molecules, causing errors in quantification.

Persistent organic pollutants in sediments and fish from Lake Victoria, Uganda

This thesis describes the occurrence and sources of selected persistent organic pollutants (POPs) such as polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs), polychlorinated dibenzofurans (PCDFs), polychlorinated biphenyls (PCBs), polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and hexachlorocyclohexanes (HCHs) in the northern watershed of Lake Victoria. Sediments and fish were collected from three highly polluted embayments (i.e. Murchison Bay, Napoleon Gulf and Thurston Bay) of the lake. The analysis for PCDD/Fs, PCBs and PBDEs was done using a high resolution mass spectrometer coupled to a gas chromatograph (GC), and a GC equipped with an electron capture detector was used for HCHs. Total (Σ) PCDD/Fs, PCBs and PBDEs in sediments ranged from 3.19 to 478, 313 to 4325 and 60.8 to 179 pg g-1 dry weight (dw), respectively. The highest concentrations of pollutants were found at sites close to industrial areas and wastewater discharge points. The maximum concentrations of PCDD/Fs, PCBs, PBDEs and HCHs in fish muscle homogenates were 49, 779, 495 and 45,900 pg g-1 wet weight (ww), respectively. The concentrations of the pollutants in Nile perch (Lates niloticus) were significantly greater than those in Nile tilapia (Oreochromis niloticus), possibly due to differences in trophic level and dietary feeding habits among fish species. World Health Organization-toxic equivalency quotient (WHO2005-TEQ) values in the sediments were up to 4.24 pg g-1 dw for PCDD/Fs and 0.55 pg TEQ g-1 dw for the 12 dioxin-like PCBs (dl-PCBs). 23.1% of the samples from the Napoleon Gulf were above the interim sediment quality guideline value of 0.85 pg WHO-TEQ g-1 dw set by the Canadian Council for Ministers of the Environment. The WHO2005-TEQs in fish were 0.001-0.16 pg g-1 for PCDD/Fs and 0.001-0.31 pg g-1 ww for dl- PCBs. The TEQ values were within a permissible level of 3.5 pg g−1 ww recommended by the European Commission. Based on the Commission set TEQs and minimum risk level criteria formulated by the Agency for Toxic Substances and Disease Registry, the consumption of fish from Lake Victoria gives no indication of health risks associated to PCDD/Fs and PCBs. Principal component analysis (PCA) indicated that anthropogenic activities such as agricultural straw open burning, medical waste incinerators and municipal solid waste combustors were the major sources of PCDD/Fs in the watershed of Lake Victoria. The ratios of α-/γ-HCH varied from 0.89 to 1.68 suggesting that the highest HCH residues mainly came from earlier usage and fresh γ-HCH (lindane). In the present study, the concentration of POPs in fish were not significantly related to those in sediments, and the biota sediment accumulation factor (BSAF) concept was found to be a poor predictor of the bioavailability and bioaccumulation of environmental pollutants.

Analyse systématique de la relation entre l’exposition prénatale aux biphényles polychlorés et les effets neurodéveloppementaux et thyroïdiens chez l’enfant

Les biphényles polychlorés (BPC) sont des contaminants de l’environnement, omniprésents dans la chaîne alimentaire, qui ont une propension à la bioaccumulation dans le corps humain. Ils traversent la barrière placentaire et sont suspectés d’induire des altérations du développement mental ou moteur chez des enfants exposés aux BPC pendant la vie intrautérine. Ces effets s’expliqueraient notamment par la capacité des BPC à perturber l’homéostasie de la fonction thyroïdienne chez la femme enceinte ou le nouveau-né. Malgré le nombre considérable d’études épidémiologiques réalisées, la relation entre l’exposition prénatale aux BPC et les altérations du développement mental et moteur ou de la fonction thyroïdienne n’a pas encore été clairement établie ; d’une part, différents bioindicateurs de l’exposition ont été employés (différents congénères de BPC mesurés et différentes matrices biologiques ou unités de mesure) limitant la comparaison directe entre les études et, d’autre part, le lien de causalité entre les BPC et les effets ciblés n’a pas été vérifié avec des critères épidémiologiques reconnus. Cette étude a été réalisée afin d’analyser la relation « concentration biologique de BPC – effet » entre l'exposition aux BPC de la mère pendant la grossesse et le développement mental et moteur de l’enfant ainsi que les paramètres de la fonction thyroïdienne chez la femme enceinte et le nouveau-né à partir d’une analyse systématique des études épidémiologiques disponibles en standardisant les données biologiques entre les études. Sur la base de considérations toxicocinétiques et en appliquant des facteurs de conversion établis à partir de la littérature épidémiologique publiée, les concentrations des BPC rapportées dans les différentes études revues ont été standardisées en termes d’équivalent de BPC totaux par kilogramme de lipides dans le plasma maternel (µg PCBMPEQ/kg de lipides). Afin d’analyser la possibilité d’une association causale entre l’exposition aux BPC et les effets d’intérêt, les critères de Hill ont été appliqués systématiquement à l’ensemble des associations « concentrations biologiques standardisées – effet ciblés ». En appliquant cette approche aux données publiées de 20 études épidémiologiques sur la relation entre les BPC et le poids à la naissance, l’exposition prénatale aux BPC, aux niveaux décrits (moyenne < 1920 µg PCBMPEQ/kg de lipides), n’apparaît pas associée de manière significative à un poids à la naissance inférieur à 2500 g dans les populations étudiées. Par ailleurs, en considérant des études menées sur le suivi de neuf cohortes d’enfants, la probabilité qu’une altération cognitive ou motrice cliniquement significative, qui persiste entre la naissance et l’âge scolaire, soit observée à des concentrations de BPC totaux inférieures à 1000 µg PCBMPEQ/kg de lipides semble faible. Aussi, à partir de l’analyse systématique des données de 17 études épidémiologiques, l’exposition aux BPC aux niveaux standardisés décrits (moyenne < 1000 µg PCBMPEQ/kg de lipides) ne semble pas induire de variation des hormones thyroïdiennes ou de TSH en dehors des intervalles physiologiques reconnus chez la femme enceinte et le nouveau-né. Ainsi, la valeur biologique de référence établie à 1000 µg PCBMPEQ/kg de lipides pour prévenir les effets sur le développement devrait aussi prévenir les effets sur le poids à la naissance et la fonction thyroïdienne chez la femme enceinte ou le nouveau-né. Les résultats présentés dans cette thèse fournissent aux autorités de santé publique responsables de l’établissement de directives et des normes de l’information utile à la révision des critères sanitaires visant à protéger des effets des BPC sur le développement de l’enfant et la fonction thyroïdienne chez la femme enceinte et le nouveau-né.

Analyse de l'effet de la contamination du sol sur la croissance et la physiologie de 11 cultivars de Salix

Mon mémoire de maîtrise a été réalisé dans le cadre du projet Génorem (www.genorem.ca), un projet multidisciplinaire qui réunit différents chercheurs de l'Université de Montréal et de l'Université McGill dans le but d'améliorer les techniques utilisées en bioremédiation. Dans le cadre de l'étude, des saules à croissance rapide (Salix sp.) ont été utilisés comme plantes modèles dans l'étude. Ainsi, 11 cultivars de saule ont été suivis afin de déterminer leur potentiel à produire un bon rendement de biomasse, à tolérer des conditions de stress sévère causé par la présence de HAPs (hydrocarbures aromatiques polycycliques) , BPCs (biphényles polychlorés) et d'hydrocarbures pétroliers C10-C50. L'expérimentation consistait en une plantation de saule à forte densité qui a été mise en place en 2011 sur le site d'une ancienne industrie de pétrochimie à Varennes, dans le sud du Québec. Les boutures des génotypes sélectionnés ont été plantées sur une superficie d'environ 5000 m2. Les plantes ont été suivies pendant les deux saisons de croissance suivant le recépage et une série de paramètres de croissance et de mesures physiologiques ont été récoltés (surface foliaire, taux de chlorophylle, conductance stomatique et statut nutritionnel) dans le but d'évaluer et de comparer les performances de chaque génotype sur un sol pollué. Les analyses statistiques ont démontré que le cultivar S. miyabeana (SX61) était le meilleur producteur de biomasse sur le site contaminé, tandis que S. nigra (S05) et S. acutifolia (S54) présentaient la meilleure capacité photosynthétique. S. dasyclados (SV1), S. purpurea (‘Fish Creek’) et S. caprea (S365) ont semblé particulièrement affectés par la présence de contaminants. La capacité d'établissement et la croissance de S. nigra (S05), S. eriocephala (S25) and S. purpurea x S. miyabeana (‘Millbrook’) indiquent une tolérance globale supérieure à la pollution . Cette analyse comparative des différentes réponses physiologiques des saules cultivés sur un sol contaminé pourra guider le processus de sélection de plantes et les techniques de bioremédiation dans les futurs projets de phytoremédiation.

La neurotoxicité développementale associée au méthylmercure, au plomb et aux biphényles polychlorés : l’attention et le traitement visuel à l’étude

L’influence des contaminants environnementaux (CE) a été largement étudié en contexte d’exposition aigüe et d’intoxication. Qu’en est-il d’une exposition chronique à plus faibles doses sur le développement cognitif et sensoriel des enfants? Les études longitudinales de la présente thèse ont été réalisées au Nunavik. Bien que géographiquement éloignée des centres industriels, la communauté inuite est exposée aux CE via leur transport par les courants atmosphériques et océaniques ainsi que par leur bioaccumulation dans le poisson et les mammifères marins. Puisque l’alimentation autochtone traditionnelle, notamment la chair de béluga, est encore fréquemment consommée par la communauté, une proportion substantielle d’enfants inuits est exposée in utero aux CE. Ceux-ci sont également continuellement exposés à ces agents neurotoxiques durant leur développement postnatal. Or, la variation considérable dans l’adoption de l’alimentation traditionnelle au sein de la communauté représente une opportunité pour étudier la relation entre les niveaux d’exposition aux CE et le développement cognitif et sensoriel des enfants. Bien que certains déficits aient déjà été mis en lien avec l’exposition chronique aux CE dans la littérature, la présente thèse s’intéressa à cette relation plus spécifiquement chez les enfants inuits vivant dans le Grand Nord et plus exposés aux CE en raison de leur alimentation. Par ailleurs, les protocoles qui ont été développés pour cette thèse permettront d’évaluer des aspects qui ont été peu étudiés en lien avec les CE, soit l’attention visuospatiale et le traitement visuel cérébral précoce. Dans le premier volet de cette thèse, la relation entre trois CE et l’attention visuospatiale a été étudiée à l’aide d’une version adaptée de la tâche de Posner (M.I. Posner et al., 1980). Cette tâche psychophysique a été administrée à des enfants inuits (âge moyen = 11.2 ans) dont les niveaux d’exposition au mercure (Hg), au plomb (Pb) et aux biphényles polychlorés (BPCs) ont été documentés durant les périodes pré et postnatale. Les expositions in utero au Pb et aux BPCs ont été significativement associées à de l’impulsivité et de l’inattention, respectivement, alors que l’exposition postnatale au Pb a été associée à des temps de réaction plus longs. Bien qu’aucune relation spécifique avec l’attention visuospatiale n’ait été trouvée, les résultats de cette étude suggèrent que l’exposition aux CE est associée à une diminution des capacités attentionnelles générales chez les enfants résidant au Nunavik. Dans le second volet, le traitement cérébral précoce de l’information visuelle a été examiné à l’aide de potentiels évoqués visuels auprès d’enfants de la même communauté (âge moyen = 10.9 ans). La concentration de Hg dans le sang de cordon ombilical mesurée à la naissance a été associée à une réduction de l’amplitude et à une augmentation de la latence de la composante N75. L’exposition prénatale au Pb a quant à elle été associée à un délai dans la latence de la composante N150. Les résultats obtenus suggèrent ainsi que l’exposition aux métaux lourds, en particulier durant la période gestationnelle, serait associée à des altérations dans le développement visuel. Les résultats présentés dans cette thèse soutiennent l’hypothèse selon laquelle le cerveau en développement est vulnérable lors d’une exposition chronique aux CE, et cela même à des niveaux de concentration inférieurs aux limites recommandées par les organismes de santé publique. Les résultats permettent également d’apporter un éclairage nouveau sur les déficits cognitifs et sensoriels associés aux CE.

Environmental oestrogens and breast cancer: long-term low-dose effects of mixtures of various chemical combinations

The incidence of breast cancer has risen worldwide to unprecedented levels in recent decades, making it now the major cancer of women in many parts of the world.1 Although diet, alcohol, radiation and inherited loss of BRCA1/2 genes have all been associated with increased incidence, the main identified risk factors are life exposure to hormones including physiological variations associated with puberty/pregnancy/menopause,1 personal choice of use of hormonal contraceptives2 and/or hormone replacement therapy.3–6 On this basis, exposure of the human breast to the many environmental pollutant chemicals capable of mimicking or interfering with oestrogen action7 should also be of concern.8 Hundreds of such environmental chemicals have now been measured in human breast tissue from a range of dietary and domestic exposure sources7 ,9 including persistent organochlorine pollutants (POPs),10 polybrominated diphenylethers and polybromobiphenyls,11 polychlorinated biphenyls,12 dioxins,13 alkyl phenols,14 bisphenol-A and chlorinated derivatives,15 as well as other less lipophilic compounds such as parabens (alkyl esters of p-hydroxybenzoic acid),16 but studies investigating any association between raised levels of such compounds and the development of breast cancer remain inconclusive.7–16 However, the functionality of these chemicals has continued to be assessed on the basis of individual chemicals rather than the environmental reality of long-term low-dose exposure to complex mixtures. This misses the potential for individuals to have high concentrations of different compounds but with a common mechanism of action. It also misses the complex interactions between chemicals and physiological hormones which together may act to alter the internal homeostasis of the oestrogenic environment of mammary tissue.

Organic contaminant content and physico-chemical characteristics of waste materials recycled in agriculture

A range of wastes representative of materials currently applied, or with future potential to be applied, to agricultural land in the UK as fertilisers and soil improvers or used as animal bedding in livestock production, were investigated. In addition to full physico-chemical characterization, the materials were analysed for a suite of priority organic contaminants. In general, contaminants were present at relatively low concentrations. For example, polychlorinated dibenzo-p-dioxins/dibenzofurans and polychlorinated biphenyls in biosolids and compost-like-outputs (CLOs) were, in most cases, between 5-50 times lower than proposed and implemented European limit values for biosolids or composts applied to agricultural land. However, the technical basis for these limits may need to be re-evaluated. Polybrominated, and mixed halogenated, dibenzo-p-dioxins/dibenzofurans are not currently considered in risk assessments of dioxins and dioxin-like chemicals, but were detected in the biosolids and compost-like-outputs and their potential contribution to the overall toxic equivalency will be assessed. Other, ‘emerging’ contaminants such as perfluoralkyl compounds (PFCs) and organophosphate flame retardants were detected in several of the waste materials, and their potential significance is discussed. The study is part of a wider research programme that will provide evidence to improve confidence in the use of waste-derived materials in agriculture and establish guidelines to protect the food chain where necessary.

Tratamento de materiais contaminados com bifenilas policloradas (PCBS) via extração convencional e fluído supercrítico

The decontamination of the materials has been subject of some studies. One of the factors that it increases the pollution is the lack of responsibility in the discarding of toxic trash, as for example the presence of PCB (Polychlorinated Biphenyls) in the environment. In the Brazilian regulations, the material contaminated with PCB in concentrations higher than 50 ppm must be stored in special places or destroyed, usually by incineration in plasma furnace with dual steps. Due to high cost of the procedure, new methodologies of PCBs removal has been studied. The objective of this study was to develop an experimental methodology and analytical methodology for quantification of removal of PCBs through out the processes of extractions using supercritical fluid and Soxhlet method, also technical efficiency of the two processes of extraction, in the treatment of contaminated materials with PCBs. The materials studied were soils and wood, both were simulated contamination with concentration of 6.000, 33.000 and 60.000 mg of PCB/ kg of materials. Soxhlet extractions were performed using 100 ml of hexane, and temperature of 180 ºC. Extractions by fluid supercritical were performed at conditions of 200 bar, 70°C, and supercritical CO2 flow-rate of 3 g/min for 1-3 hours. The extracts obtained were quantified using Gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS). The conventional extractions were made according to factorial experimental planning technique 22, with aim of study the influence of two variables of process extraction for the Soxhlet method: contaminant concentration and extraction time for obtain a maximum removal of PCB in the materials. The extractions for Soxhlet method were efficient for extraction of PCBs in soil and wood in both solvent studied (hexane and ethanol). In the experimental extraction in soils, the better efficient of removal of PCBs using ethanol as solvent was 81.3% than 95% for the extraction using hexane as solvent, for equal time of extraction. The results of the extraction with wood showed statistically it that there is not difference between the extractions in both solvent studied. The supercritical fluid extraction in the conditions studied showed better efficiency in the extraction of PCBs in the wood matrix than in soil, for two hours extractions the obtain percentual of 43.9 ± 0.5 % for the total of PCBs extracted in the soils against 95.1 ± 0,5% for the total of PCBs extracted in the wood. The results demonstrated that the extractions were satisfactory for both technical studied

Bioaccumulation of chlorinated pesticides and PCBs in the tropical freshwater fish Hoplias malabaricus: Histopathological, physiological, and immunological findings

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Levels of selected persistent organic pollutants in blood from delivering women in seven selected areas of São Paulo State, Brazil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Substâncias tóxicas persistentes (STP) no Brasil

The present article presents an assessment of PTS in Brazil including polychlorinated biphenyls, polycyclic aromatic hydrocarbons, benzene hexachloride, aldrin, dieldrin, endrin, p,p,-DDT, p,p,DDE, p,p,-DDD, hexachlorocyclohexanes (alpha-HCH, beta-HCH, gamma-HCH and delta-HCH), endossulfan, heptachlor and pentachlorophenol. The data presented here are related to a survey of PTS levels in different environmental matrixes (soil, sediment, water, air, biota) and human tissues (milk, blood, human hair), according to the scope of the UNEP-GEF Regionally Based Assessment of PTSs. Potential sources were evaluated considering national products and imports, since most of the literature does not allow source identification. Finally, Brazilian legislation was updated.

Residues of organochlorine pesticides and PCBs in some Brazilian municipal solid waste compost

Persistent organic pollutants (POPs), organochlorine pesticides and polychlorinated biphenyls (PCBs), listed as per the Stockholm Convention (α -HCH, β -HCH, γ -HCH, p,p′-DDT, o,p′-DDT, p,p′-DDD, p,p′-DDE, aldrin, endrin, dieldrin, PCBs 28, 52, 118, 138, 153, and 180), were analyzed in municipal solid waste (MSW) compost samples from three different Brazilian composting plants located in three São Paulo State cities: Araras, Araraquara and São Paulo (Vila Leopoldinha). Quantitative and qualitative analyses were carried out using gas chromatography electron capture detection (GC-ECD) and gas chromatography mass spectrometry (GC-MS) (Ion Trap, electron impact ionization), respectively. The samples were analyzed in triplicate and the target POPs were not detected by GC-ECD. Twelve pollutants were identified in two samples when qualitative analysis (GC-MS) was used (β -HCH, γ -HCH, p,p′-DDT, o,p′-DDT, p,p′-DDD, and p,p′-DDE, PCBs 28, 118, 138, 153 and 180). The composting process has advantages such as urban solid waste reduction and landfill life-span increase, however the MSW compost quality, which can be utilized for agricultural purposes, should be evaluated and be controlled. This kind of study is the first step in making available information to answer questions regarding MSW compost for sustainable agricultural use, such as the pollutants accumulation in soil and in groundwater, and plants uptake. Copyright © Taylor & Francis Group, LLC.

Integrated analysis of halogenated organic pollutants in sub-millilitre volumes of venous and umbilical cord blood sera

A rapid, robust and economical method for the analysis of persistent halogenated organic compounds in small volumes of human serum and umbilical cord blood is described. The pollutants studied cover a broad range of molecules of contemporary epidemiological and legislative concern, including polychlorobiphenyls (PCBs), polychlorobenzenes (CBs), hexachlorocyclohexanes (HCHs), DDTs, polychlorostyrenes (PCSs) and polybromodiphenyl ethers (PBDEs). Extraction and clean-up with n-hexane and concentrated sulphuric acid was followed with analysis by gas chromatography coupled to electron capture (GC-ECD) and GC coupled to negative ion chemical ionisation mass spectrometry (GC-NICI-MS). The advantages of this method rest in the broad range of analytes and its simplicity and robustness, while the use of concentrated sulphuric acid extraction/clean-up destroys viruses that may be present in the samples. Small volumes of reference serum between 50 and 1000 μL were extracted and the limits of detection/quantification and repeatability were determined. Recoveries of spiked compounds for the extraction of small volumes (≥300 μL) of the spiked reference serum were between 90% and 120%. The coefficients of variation of repeatability ranged from 0.1-14%, depending on the compound. Samples of 4-year-old serum and umbilical cord blood (n = 73 and 40, respectively) from a population inhabiting a village near a chloro-alkali plant were screened for the above-mentioned halogenated pollutants using this method and the results are briefly described. © 2010 Springer-Verlag.

Resíduos de pesticidas organoclorados e bifenilas policloradas em compostos de resíduos sólidos urbanos: metodologia e aplicação

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)