The potential for kelp manufacture to lead to arsenic pollution of remote Scottish islands

Burning seaweed to produce kelp, valued for its high potash and soda content, was formerly a significant industry in remote coastal areas of Scotland and elsewhere. Given the high concentrations of arsenic in seaweeds, up to 100 mg kg(-1), this study investigates the possibility that the kelp industry caused arsenic contamination of these pristine environments. A series of laboratory-scale seaweed burning experiments was conducted, and analysis of the products using HPLC ICP-MS shows that at least 40% of the arsenic originally in the seaweed could have been released into the fumes. The hypothesis that the burning process transforms arsenic from low toxicity arsenosugars in the original seaweeds (Fucus vesiculosus and Laminaria digitata) to highly toxic inorganic forms, predominantly arsenate, is consistent with As speciation analysis results. A field study conducted on Westray, Orkney, once a major centre for kelp production, shows that elevated arsenic levels (10.7+/-3.0 mg kg(-1), compared to background levels of 1.7+/-0.2 mg kg(-1)) persist in soils in the immediate vicinity of the kelp burning pits. A model combining results from the burning experiments with data from historical records demonstrates the potential for arsenic deposition of 47 g ha(-1) year(-1) on land adjacent to the main kelp burning location on Westray, and for arsenic concentrations exceeding current UK soil guideline values during the 50 year period of peak kelp production.

A single-component multidrug transporter of the major facilitator superfamily is part of a network that protects Escherichia coli from bile salt stress

Resistance to high concentrations of bile salts in the human intestinal tract is vital for the survival of enteric bacteria such as Escherichia coli. Although the tripartite AcrAB-TolC efflux system plays a significant role in this resistance, it is purported that other efflux pumps must also be involved. We provide evidence from a comprehensive suite of experiments performed at two different pH values (7.2 and 6.0) that reflect pH conditions that E. coli may encounter in human gut that MdtM, a single-component multidrug resistance transporter of the major facilitator superfamily, functions in bile salt resistance in E. coli by catalysing secondary active transport of bile salts out of the cell cytoplasm. Furthermore, assays performed on a chromosomal ΔacrB mutant transformed with multicopy plasmid encoding MdtM suggested a functional synergism between the single-component MdtM transporter and the tripartite AcrAB-TolC system that results in a multiplicative effect on resistance. Substrate binding experiments performed on purified MdtM demonstrated that the transporter binds to cholate and deoxycholate with micromolar affinity, and transport assays performed on inverted vesicles confirmed the capacity of MdtM to catalyse electrogenic bile salt/H(+) antiport.

Trace Element Abundance and Renal Disease

This research investigates the relationship between elevated trace elements in soils, stream sediments and stream water and the prevalence of Chronic Kidney Disease (CKD). The study uses a collaboration of datasets provided from the UK Renal Registry Report (UKRR) on patients with renal diseases requiring treatment including Renal Replacement Therapy (RRT), the soil geochemical dataset for Northern Ireland provided by the Tellus Survey, Geological Survey of Northern Ireland (GSNI) and the bioaccessibility of Potentially Toxic Elements (PTEs) from soil samples which were obtained from the Unified Barge Method (UBM). The relationship between these factors derives from the UKRR report which highlights incidence rates of renal impaired patients showing regional variation with cases of unknown aetiology. Studies suggest a potential cause of the large variation and uncertain aetiology is associated with underlying environmental factors such as the oral bioaccessibility of trace elements in the gastrointestinal tract.
As previous research indicates that long term exposure is related to environmental factors, Northern Ireland is ideally placed for this research as people traditionally live in the same location for long periods of time. Exploratory data analysis and multivariate analyses are used to examine the soil, stream sediments and stream water geochemistry data for a range of key elements including arsenic, lead, cadmium and mercury identified from a review of previous renal disease literature. The spatial prevalence of patients with long term CKD is analysed on an area basis. Further work includes cluster analysis to detect areas of low or high incidences of CKD that are significantly correlated in space, Geographical Weighted Regression (GWR) and Poisson kriging to examine locally varying relationship between elevated concentrations of PTEs and the prevalence of CKD.

Pro-fragrant ionic liquids with stable hemiacetal motifs: water-triggered release of fragrances

Stable liquid and solid salts in the form of elusive hemiacetals, appended with fragrant alcohols, have been synthesised as pro-fragrances, and the controlled release of these fragrances, triggered by water, is demonstrated

Simple preparation of positively charged silver nanoparticles for detection of anions by surface-enhanced Raman spectroscopy

Modification of citrate and hydroxylamine reduced Ag colloids with thiocholine bromide, a thiol functionalized quaternary ammonium salt, creates particles where the zeta potential is switched from the normal values of ca. -50 mV to ca. + 50 mV. These colloids are stable but can be aggregated with metal salts in much the same way as the parent colloids. They are excellent SERS substrates for detection of anionic targets since their positive zeta potentials promote adsorption of negatively charged ions. This is important because the vast majority of published SERS studies involve cationic or neutral targets. Moreover, the fact that the modifier is a quaternary ammonium ion means that the negative surface charge is maintained even at alkaline pH. The modified colloids can be used to detect compounds which cannot be detected using conventional negatively-charged citrate or hydroxylamine reduced metal nanoparticles, for example the detection limit was 5.0 x 10(-5) M for perchlorate and

Quality Assurance for GCxGC-FID, Accreditation for TPH CWG Protocol

A new technological approach in the analysis and forensic interpretation of Total Hydrocarbons in soils and waters using 2D Gas Chromatography method (GC-GC) was developed alongside environmental forensic and the assessment models to provide better customer products for the environmental industry.
The objective was to develop an analytical methodology for TPH CWG. Raw data from this method is then to be evaluated for forensic interpretation and risk assessment modelling. Access will be made available to the expertise in methods of forensic tracing contaminant sources, transport modelling, human health risk modelling and detailed quantitative risk assessment.
The quantification of internal standards was key to the development of this method. As the laboratory does not test for TPH in 1D, it was requested during INAB ISO 17025 audit to individually map out where each compound falls chromatographically in the 2D. This was done through comparing carbon equivalent numbers to the n-alkane carbons. This proved e.g. 2-methylnaphthalene has 11 carbons in its structure; its carbon equivalent is 12.84 , the result of which falls within the band of Aromatic eC12-eC16 as opposed to expected eC10-eC12. This was carried out for all 16 PAH (polyaromatic hydrocarbons) and BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and o, m and p-xylenes). The n-alkanes were also assigned to their corresponding aliphatic bands e.g. nC8 would be expected to be in nC8-nC10.
The method was validated through a designated systematic experimental protocol and was challenged with spikes of known concentration of hydrocarbon parameters such as recoveries, precision, bias and linearity. The method was verified by testing a certified reference material which was used as a proficiency round of testing for numerous laboratories.
It is hoped that the method will be used in conjunction with the analysis through Bonn Agreement with their OSINet group. This is a panel of experts and laboratories (including CLS) who forensically identify oil spill contamination from a water source.
This method can prove itself to be a robust method and benefit the industry for contaminated land and water but the method needs to be seen as separate from the regular 1D chromatography. It will help identify contaminants and assist consultants, regulators, clients and scientists valuable information not seen in 1D

Concentration effects of 1,2-dichlorobenzene on soil microbiology

The effect of increasing concentrations (65, 130, 325, 1,300, and 3,250 μg/g soil dry weight) of 1,2-dichlorobenzene (1,2-DCB) on the microbial biomass, metabolic potential, and diversity of culturable bacteria was investigated using soil microcosms. All doses caused a significant (p < 0.05) decrease in viable hyphal fungal length. Bacteria were more tolerant, only direct total counts in soils exposed to 3,250 μg/g were significantly (p < 0.05) lower than untreated controls, and estimates of culturable bacteria showed no response. Pseudomonads counts were stimulated by 1,2-DCB concentrations of up to 325 μg/g; above this level counts were similar to controls. Fatty acid methyl ester analysis of taxonomic bacterial composition reflected the differential response of specific genera to increasing 1,2-DCB concentrations, especially the tolerance of Bacillus to the highest concentrations. The shifts in community composition were reflected in estimates of metabolic potential assessed by carbon assimilation (Biolog) ability. Significantly fewer (p < 0.05) carbon sources were utilized by communities exposed to 1,2-DCB concentrations greater than 130 μg/g (<64 carbon sources utilized) than control soils (83); the ability to assimilate individual carbohydrates sources was especially compromised. The results of this study demonstrate that community diversity and metabolic potential can be used as effective bioindicators of pollution stress and concentration effects.

Response of soil microbial communities to single and multiple doses of an organic pollutant

The effect of 100 μg 1,2-dichlorobenzene (1,2-DCB) g^-1 dry weight (dw) of soil introduced either as a single dose or multiple (10 fortnightly) doses of 10 μg g^-1 dw, on the microbial biomass, diversity of culturable bacterial community and the rate of 1,2-DCB mineralisation, were compared. After 22 weeks exposure both application regimes significantly reduced total bacterial counts and viable fungal hyphal length. The single dose had the greatest overall inhibitory effect, although the extent of inhibition varied throughout the study. Total culturable bacterial counts, determined after 22 weeks exposure showed little response to 1,2-DCB, but pseudomonad counts in single and multiple treatments were reduced to 9.7 and 0.147%, respectively, of the numbers detected in the control soil. The effect of 1,2-DCB application on the taxonomic composition of the culturable bacteria community was determined by fatty acid methyl ester (FAME) analysis. Compared to control soils, the single dose treatment had a lower percentage of Arthrobacter and Micrococcus. Multiple applications had a significant effect upon pseudomonad abundance, which represented only 2% of the identified community, compared to 45.6% in the control. The multi-dosed soils contained a high percentage of bacilli (> 25%). The effects of 1,2-DCB applications on the metabolic potential of the soil microbial community was determined by BIOLOG profiling. The number of carbon compounds utilised by the community in the multi-dosed soils (49 positives) was significantly less (P < 0.05) than detected in the single dose treatment (76) and control (66). The rate of 1,2-DCB mineralisation, determined by ¹⁴CO₂ production from radiolabelled [UL-¹⁴C] 1,2-DCB, declined throughout the study, and after 22 weeks was slightly but significantly (P < 0.05) lower in the multiply- than the singly-dosed soils. The differential response to 1,2-DCB treatments was attributed to its reduced bioavailability in soils after a single exposure, compared to multiple applications.

Phosphorus nutrition of arsenate-tolerant and nontolerant phenotypes of velvetgrass

Velvetgrass (Holcus lanatus L.), also known as Yorkshire fog grass, has evolved tolerance to high levels of arsenate, and this adaptation involves reduced accumulation of arsenate through the suppression of the high affinity phosphate-arsenate uptake system. To determine the role of P nutrition in arsenate tolerance, inhibition kinetics of arsenate influx by phosphate were determined. The concentration of inhibitor required to reduce maximum influx (V(max)) by 50%, K₁, of phosphate inhibition of arsenate influx was 0.02 mol m^-3 in both tolerant and nontolerant clones. This was compared with the concentration where influx is 50% of maximum, a K(m), for arsenate influx of 0.6 mol m^-3 for tolerants and 0.025 mol m^-3 for nontolerants and, therefore, phosphate was much more effective at inhibiting arsenate influx in tolerant genotypes. The high affinity phosphate uptake system is inducible under low plant phosphate status, this increasing plant phosphate status should increase tolerance by decreasing arsenate influx. Root extension in arsenate solutions of tolerant and nontolerant tillers grown under differing phosphate nutritional regimes showed that indeed, increased plant P status increased the tolerance to arsenate of both tolerant and nontolerant clones. That plant P status increased tolerance again argues that P nutrition has a critical role in arsenate tolerance. To determine if short term flux and solution culture studies were relevant to As and P accumulation in soils, soil and plant material from a range of As contaminated sites were analyzed. As predicted from the short-term competition studies, P was accumulated preferentially to As in arsenate tolerant clones growing on mine spoil soils even when acid extractable arsenate in the soils was much greater than acid extractable phosphate. Though phosphate was much more efficient at competing with arsenate for uptake, plants growing on arsenate contaminated land still accumulated considerable amounts of As. Plants from the differing habitats showed large variation in plant phosphate status, pasture plants having much higher P levels than plants growing on the most contaminated mine spoil soils. The selectivity of the phosphate-arsenate uptake system for phosphate compared with arsenate, coupled with the suppression of this uptake system enabled tolerant clones of the grass velvetgrass to grow on soils that were highly contaminated with arsenate and deficient in phosphate.

The single component geochemical map: Fact or fiction?

Single component geochemical maps are the most basic representation of spatial elemental distributions and commonly used in environmental and exploration geochemistry. However, the compositional nature of geochemical data imposes several limitations on how the data should be presented. The problems relate to the constant sum problem (closure), and the inherently multivariate relative information conveyed by compositional data. Well known is, for instance, the tendency of all heavy metals to show lower values in soils with significant contributions of diluting elements (e.g., the quartz dilution effect); or the contrary effect, apparent enrichment in many elements due to removal of potassium during weathering. The validity of classical single component maps is thus investigated, and reasonable alternatives that honour the compositional character of geochemical concentrations are presented. The first recommended such method relies on knowledge-driven log-ratios, chosen to highlight certain geochemical relations or to filter known artefacts (e.g. dilution with SiO2 or volatiles). This is similar to the classical normalisation approach to a single element. The second approach uses the (so called) log-contrasts, that employ suitable statistical methods (such as classification techniques, regression analysis, principal component analysis, clustering of variables, etc.) to extract potentially interesting geochemical summaries. The caution from this work is that if a compositional approach is not used, it becomes difficult to guarantee that any identified pattern, trend or anomaly is not an artefact of the constant sum constraint. In summary the authors recommend a chain of enquiry that involves searching for the appropriate statistical method that can answer the required geological or geochemical question whilst maintaining the integrity of the compositional nature of the data. The required log-ratio transformations should be applied followed by the chosen statistical method. Interpreting the results may require a closer working relationship between statisticians, data analysts and geochemists.

Combining environmental and medical datasets to explore potential associations between environmental factors and health: Policy implications for human health risk assessments

This review paper discusses the use of Tellus and Tellus Border soil and stream geochemistry data to investigate the relationship between medical data and naturally occurring background levels of potentially toxic elements (PTEs) such as heavy metals in soils and water. The research hypothesis is that long-term low level oral exposure of PTEs via soil and water may result in cumulative exposures that may act as risk factors for progressive diseases including cancer and chronic kidney disease. A number of public policy implications for regional human health risk assessments, public health policy and education are also explored alongside the argument for better integration of multiple data sets to enhance ongoing medical and social research. This work presents a partnership between the School of Geography, Archaeology and Palaeoecology, Northern Ireland Cancer Registry, Queen’s University Belfast, and the nephrology (kidney medicine) research group.

Cadmium phytotoxicity and trophic transfer to isopods

O cádmio (Cd) é um metal não essencial e é considerado um poluente prioritário pela comunidade europeia. Este metal atinge o ambiente no decurso de várias actividades antropogénicas e tende a concentrar-se nos solos e sedimentos, onde está potencialmente disponível para as plantas, sendo posteriormente transferido através da cadeia trófica. Neste contexto, o principal objectivo da presente dissertação foi o estudo dos efeitos da assimilação e da acumulação de Cd em plantas e as suas consequências para animais consumidores. Numa primeira fase, foram estudados os principais efeitos fisiológicos e genotóxicos do Cd em plantas. As plantas de alface (Lactuca sativa L.) expostas a Cd apresentaram um decréscimo na eficiência fotossintética, aumento de peroxidação lipídica e alterações significativas na actividade de enzimas de stress oxidativo. Estas alterações culminaram num decréscimo do crescimento da parte aérea no final da exposição. As respostas obtidas pelos parâmetros bioquímicos sugerem que estes poderão ser utilizados como eventuais biomarcadores em testes ecotoxicológicos com Cd em abordagens integrantes em conjunto com parâmetros clássicos. Os efeitos mutagénicos de Cd foram avaliados através da determinação da instabilidade de microsatélites (IM). Não foi observada IM, nem nas folhas nem nas raízes de plantas de alface com 5 semanas de idade expostas a 100 μM Cd durante 14 dias, no entanto observou-se IM em raízes de alface exposta a 10 μM Cd durante 28 dias desde a germinação. A idade da planta e a maior acumulação de Cd nas raízes poderão explicar os resultados obtidos. A clastogenicidade de Cd foi analisada em três espécies vegetais com diferentes capacidades de destoxificação e acumulação de metais através de citometria de fluxo. Foram detectadas alterações significativas nos parâmetros analisados em raízes alface, mas não nas espécies Thlaspi caerulescens J & C Presl e Thlaspi arvense L. Estes resultados sugerem que o stress provocado pelo Cd originou clastogenicidade como consequência da perda de porções de cromossomas, uma vez que o conteúdo de ADN nuclear diminuiu. A transferência trófica através da cadeia alimentar permanece muito pouco estudada em termos ecotoxicológicos. A distribuição subcellular de metais num organismo pode ser utilizada para compreender a transferência trófica de um metal na cadeia alimentar. Como tal, numa última parte é estudado de que modo a distribuição subcellular do Cd em plantas com perfis de acumulação de Cd distintos afecta a biodisponibilidade e transferência trófica de Cd para isópodes. A distribuição de Cd entre as 4 fracções subcelulares obtidas através de centrifugação diferencial revelou a existência de diferenças significativas entre as espécies de plantas. Estes resultados em conjunto com a avaliação directa da eficiência de assimilação (EA) de Cd individual de cada uma das quatro fracções subcelulares das plantas em estudo, resultou em informação de grande relevância para a explicação das diferenças observadas na EA de Cd por parte de isópodes alimentados com folhas de diferentes espécies de plantas. Com base nos resultados obtidos, o Cd ligado a proteínas estáveis à temperatura (e.g. metaloteoninas e fitoquelatinas) é o menos biodisponível, sendo assim o que menos contribuiu para a transferência trófica, enquanto que o Cd ligado a proteínas desnaturadas pela temperatura foi a fracção mais disponível para transferência trófica de Cd ao isópode. Estes resultados realçam a relevância ecológica da distribuição subcelular de Cd em plantas que tem influência directa na tranferência trófica deste metal para os consumidores e ainda o facto de que alterações na distribuição subcelular de Cd em plantas devido a diferentes mecanismos de destoxificação poderá ter um impacto directo na transferência trófica de Cd para o animal consumidor.

Estudo de síntese e reactividade de novos derivados do tipo corrol

A presente dissertação contempla estudos de reactividade na periferia e no interior do macrociclo corrólico, nomeadamente do 5,10,15- tris(pentafluorofenil)corrol. Nesses estudos foram estabelecidas novas rotas de síntese para a preparação de novos derivados tetrapirrólicos do tipo corrol, alguns deles com potencial aplicação medicinal. Na primeira parte, foi estudado o comportamento de 5,10,15- tris(pentafluorofenil)corrol como componente 2ʌ em reacções de cicloadição de Diels-Alder com hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, designadamente antraceno, tetraceno, nafto[2,3-a]pireno e pentaceno. Estas reacções foram efectuadas em aquecimento clássico e com radiação de microondas. Desses estudos concluiu-se que todos os hidrocarbonetos aromáticos considerados, à excepção do nafto[2,3-a]pireno, reagem segundo reacções de Diels-Alder, mas apenas com o pentaceno se obtêm aductos provenientes de reacções de cicloadição [4+4]. Os resultados obtidos em algumas destas reacções levaram a um estudo aprofundado sobre a estabilidade do macrociclo considerado. Este estudo foi efectuado sob condições térmicas, sob a acção da luz e na presença de um agente promotor de radicais. Desses estudos concluiu-se que apenas com aquecimento clássico é possível obter o dímero com o anel ciclooctatetraeno ligado pelas posições C-2, C-2’ e C-18, C-18’ e o dímero assimétrico ligado pelas posições C-2 e C-3’. Na presença de luz ou na presença de agente promotor de radicais obtém-se o dímero simétrico ligado pelas posições C-3 e C-3’. O estudo do mecanismo da reacção de dimerização na presença de luz levou ainda à síntese de um corrol mono-iodado. Foi ainda analisado o comportamento de 5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrol e de 5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrolatogálio(III)(piridina) na presença de iletos de azometino. Destes estudos resultou o desenvolvimento de novas rotas de síntese para a obtenção de novos derivados do tipo amina e do tipo éter. Na terceira parte, descrevem-se estudos de complexação do 5,10,15- tris(pentafluorofenil)corrol com diferentes sais metálicos por espectrometria de massa. Foram usados como fontes de ionização o Electrospray e o LSIMS. Os resultados obtidos comprovaram que os metalocorróis obtidos na fonte são idênticos aos metalocorróis sintetizados. Na quarta parte deste trabalho foram sintetizados novos conjugados corrolciclodextrina por meio de reacções de substituição nucleófila. A actividade fotodinâmica destes derivados foi avaliada numa linha celular cancerígena. A estrutura dos compostos sintetizados foi estabelecida recorrendo a diversas técnicas espectroscópicas actuais, principalmente espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN de 1H, 13C e 19F, DEPT, COSY, HSQC, HMBC e NOESY), espectrometria de massa em LSIMS, ESI e MALDI e ainda recorrendo a espectrofotometria de Ultravioleta-Visível (UV-vis).

Efeitos da toxicidade por metais pesados em Rhizobium leguminosarum bv. trifolii: diversidade e resposta de população isoladas de uma mina de chumbo

Nas últimas décadas verificou-se um aumento da contaminação dos solos com metais pesados resultante de processos antropogénicos. As descargas de efluentes industriais, a actividade mineira e a aplicação de lamas residuais e de fertilizantes são as principais fontes de metais pesados. Em certas regiões, a acumulação destes elementos nos solos tem atingido níveis preocupantes para o equilíbrio dos ecossistemas. Vários estudos têm demonstrado que os metais influenciam os microrganismos afectando adversamente o seu crescimento, morfologia e actividades bioquímicas resultando num decréscimo da biomassa e diversidade. Entre os microrganismos do solo, as bactérias pertencentes ao género Rhizobium têm um elevado interesse científico, económico e ecológico devido à sua capacidade para fixar azoto. Deste modo, o trabalho desenvolvido ao longo desta tese incidiu sobre o efeito da toxicidade imposta pelos metais nas bactérias fixadoras de azoto, em particular em Rhizobium leguminosarum bv. trifolii e teve como principais objectivos: determinar o efeito dos metais pesados na sobrevivência e na capacidade de fixar azoto dos isolados de rizóbio; avaliar a influência dos metais na diversidade das populações de rizóbio isoladas de solos contaminados; determinar os níveis de tolerância do rizóbio a diferentes metais e analisar a resposta ao stresse oxidativo imposto pelo cádmio. A Mina do Braçal foi o local de estudo escolhido uma vez que os seus solos estão muito contaminados com metais em resultado da extracção de minério durante mais de 100 anos. Foram escolhidos 3 solos com diferentes graus de contaminação, o solo BC com concentrações reduzidas de metais, escolhido por estar numa zona já fora da mina e designado por solo controlo e os solos BD e BA considerados medianamente e muito contaminados, respectivamente. O Pb e o Cd foram os metais predominantes nestes solos, assim como o metalóide As, cujas concentrações ultrapassaram largamente os limites previstos na lei. Sendo as enzimas do solo boas indicadoras da qualidade do mesmo, foi determinada a actividade de algumas como a desidrogenase (DHA) e a catalase (CAT). Ambas as enzimas correlacionaramse negativamente com as concentrações de metais nos solos. A dimensão das populações indígenas de rizóbio nos solos contaminados (BD e BA) foi bastante baixa, 9,1 bactérias g-1 de solo e 7,3 bactérias g-1 de solo, respectivamente, quando em comparação com a população do solo BC (4,24x104 bactérias g-1 de solo). Estes resultados parecem estar relacionados com o elevado conteúdo em metais e com o pH ácido dos solos. A capacidade simbiótica também foi afectada pela presença de metais, uma vez que os isolados originários do solo BD mostraram menor capacidade em fixar azoto do que os isolados do solo controlo. A diversidade das populações de rizóbio foi determinada com recurso à análise dos perfis de plasmídeos, perfis de REP e ERIC-PCR de DNA genómico e perfis de proteínas e lipopolissacarídeos. No conjunto dos 35 isolados analisados foram identificados 11 plasmídeos com pesos moleculares entre 669 kb e 56 kb. Embora a incidência de plasmídeos tenha sido superior nos isolados do solo BC verificou-se maior diversidade plasmídica na população isolada do solo BD. Resultados similares foram obtidos com os perfis de REP e ERIC-PCR e perfis de proteínas, que indicaram maior diversidade nas populações dos solos contaminados (BD e BA), contrariamente ao verificado por outros autores. O grau de tolerância aos metais pesados e ao arsénio dos vários isolados testados dependeu do metal e do local de origem. No geral, os isolados do solo BD mostraram maior tolerância aos metais do que os isolados do solo controlo, o que está de acordo com o esperado uma vez que geralmente as populações dos locais contaminados são mais tolerantes. Contudo, os isolados do local mais contaminado (BA) foram muito tolerantes apenas ao chumbo mostrando-se sensíveis aos restantes metais. A inoculação dos solos BC, BD e BA após irradiação com estirpes seleccionadas de rizóbio permitiu avaliar a sua sobrevivência ao longo de 12 meses em condições mais realistas. Verificou-se que após um decréscimo inicial, os isolados inoculados no solo BC conseguiram recuperar a dimensão das suas populações para números similares aos inicialmente introduzidos, contrariamente ao verificado no solo BD onde o número de rizóbios decresceu ao longo dos 12 meses. As condições adversas do solo BA apenas permitiram a sobrevivência de 4 isolados até aos 3 meses e apenas dois deles conseguiram sobreviver após 12 meses, designadamente C 3-1 e A 17-3. Estes isolados possuem um plasmídeo de 669 kb que poderá estar na base da sobrevivência destas estirpes. Por outro lado, o último isolado é originário do solo contaminado e por isso estará também mais adaptado a sobreviver às elevadas concentrações de Pb existentes no solo BA. Por fim, constatou-se que o cádmio, um dos metais presente em concentrações mais elevadas nos solos em estudo, é um indutor de stresse oxidativo nos isolados de rizóbio menos tolerantes o que foi confirmado pelo aumento de ROS e danos celulares ao nível dos lípidos.

Cartografia geoquímica da ilha de Santiago com uma densidade de amostragem média/baixa

A ilha de Santiago é a maior do arquipélago de Cabo Verde, apresenta uma área de 991 km2, com um comprimento e largura máximos de 54,9 km e 29 km, respectivamente, e 1392 m de maior altitude. As condições climáticas e a erosão são alguns dos problemas naturais do arquipélago de Cabo Verde. Além disso, a intervenção humana no ambiente superficial revela-se muitas vezes inadequada e com forte impacto. A construção em solos com aptidão agrícola ou florestal, as actividades industriais, a deposição de materiais sólidos ou líquidos de forma inadequada, as práticas agrícolas incorrectas e intensivas, o uso abusivo de pesticidas e fertilizantes, a rega com água contaminada, a sobreexploração de aquíferos que levam muitas vezes à salinização, etc. têm enorme impacto em termos de contaminação de solos, águas superficiais e subterrâneas nas áreas envolventes. Por conseguinte, o conhecimento da variabilidade geoquímica natural é fundamental para a resolução de questões de índole económica, ambiental e de ordenamento do território, médica, e jurídica. A necessidade de construir uma base de dados de geoquímica georeferenciada que caracterize o ambiente superficial da ilha de Santiago foi a principal motivação para a realização deste estudo. Realizou-se um levantamento geoquímico de 337 amostras de sedimentos de corrente e 249 amostras de solos na ilha de Santiago, tendo sido seguidas as recomendações do Projecto Internacional IGCP 259 não só na fase de amostragem, mas também nas fases seguintes de preparação, análise, tratamento dos dados e elaboração de mapas. Determinaram-se os teores, na fracção < 2 mm, para 36 elementos – 9 elementos maiores (Al, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Ti) e 27 elementos vestigiais (Ag, As, Au, B, Ba, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Ga, Hg, La, Mo, Ni, Pb, S, Sb, Sc, Se, Sr, Th, Tl, U, V, W, Zn). Efectuou-se ainda a análise textural e estudou-se a composição mineralógica de cerca de 25% das amostras. Analisaram-se, também, 103 amostras de rochas, colhidas nas várias formações da ilha de Santiago, tendo sido determinados os teores de K2O, Na2O, Fe2O3(T), MnO, Sc, Cr, Co, Zn, Ga, As, Br, Rb, Zr, Sb, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Th e U e REE, a fim de se fazer uma comparação com os teores destes elementos encontrados nos solos e sedimentos de corrente, averiguando se a sua variação é ou não essencialmente condicionada pela geoquímica da rocha-mãe. Os padrões geoquímicos obtidos através dos mapas de distribuição espacial foram correlacionados com a natureza da rocha mãe, o tipo de solo, e ainda com algumas fontes de contaminação. A interpretação dos resultados foi realizada não só pela observação dos mapas geoquímicos, mas também após análise estatística dos conjuntos de dados obtidos, e apoiada em informação diversa disponível. A utilização da Análise de Componentes Principais permitiu distinguir associações entre elementos químicos, quer de origem geogénica quer antropogénica. Foram ainda elaborados mapas de distribuição espacial de vários índices multielementares de importância ambiental, como o Índice de Acidificação Al/(Ca+Mg+K), Índice de Combi, Índice de Avaliação de Risco Ambiental e Índices de Enriquecimento/Contaminação para vários grupos de elementos considerados como “primary pollutant metals”.