Desempenho de tanques vegetados em um ecossistema engenheirado para tratamento descentralizado de esgotos domiciliares na Ilha Grande, RJ

A falta de infraestrutura adequada para a coleta e o tratamento de esgotos atinge várias comunidades costeiras e de sistemas insulares do Estado do Rio de Janeiro, que vivem em condições de insalubridade. O objetivo do presente estudo foi avaliar o desempenho de um ecossistema engenheirado para tratamento descentralizado de esgoto domiciliar implantado no Centro de Estudos Ambientais e Desenvolvimento Sustentável (CEADS) da UERJ, na Vila Dois Rios, Ilha Grande - RJ, com ênfase na contribuição de macrófitas e algas em tanques vegetados como tratamento terciário para a melhoria geral da qualidade do efluente e em especial, para remoção de nutrientes. O sistema é composto por caixa controladora de vazão, caixa de gordura, fossa séptica, filtro aerado submerso, decantador secundário e o conjunto de tanques vegetados contendo as macrófitas aquáticas Eichhornia crassipes, Schoenoplectus sp., Panicum cf. racemosum + Cyperus ligularis, além de um tanque de algas entre as 2 primeiras macrófitas. Os principais parâmetros monitorados em amostras quinzenais obtidas durante o período de 09/2009 a 07/2010 em 10 pontos de coleta equivalentes à saída do efluente de cada unidade de tratamento foram: OD, pH, Cond. Elétrica, Temperatura, DBO5, DQO, SST, SDT, Nitrogênio amoniacal, Nitrito, Nitrato e Fósforo total. A vazão média do sistema foi 52 L/h. A produção primária de biomassa das macrófitas e o metabolismo no tanque com algas também foram estimados. A eficiência média do ecossistema engenheirado foi de 93% de redução dos SST, 93% de DBO, 90% da DQO, 30% de N amoniacal e, 38% de Fósforo. O conjunto de tanques vegetados promoveu um aumento médio de oxigênio dissolvido (OD) em 182% comparados ao valor de saída do decantador. Pode-se concluir que esse sistema contribuiu para uma melhoria geral da qualidade do efluente final com relação a praticamente todos os parâmetros, ainda que em alguns casos, apenas de forma incremental. Houve maior produção média de biomassa (peso seco.dia-1) e retenção média de água na espécie E. crassipes (aguapé) em comparação com as espécies Schoenoplectus sp, P. cf. racemosum e C. ligularis. A baixa produção primária no tanque de algas em relação à respiração, pelo menos no período monitorado, indica condições desfavoráveis à remoção de nutrientes (N e P) nesse tanque através da incorporação na biomassa. Uma investigação mais detalhada acerca dos parâmetros de projeto que inclua um eventual redimensionamento do decantador e do tanque de algas é sugerida.

On the Dynamics of the Adenylate Energy System: Homeorhesis vs Homeostasis

Biochemical energy is the fundamental element that maintains both the adequate turnover of the biomolecular structures and the functional metabolic viability of unicellular organisms. The levels of ATP, ADP and AMP reflect roughly the energetic status of the cell, and a precise ratio relating them was proposed by Atkinson as the adenylate energy charge (AEC). Under growth-phase conditions, cells maintain the AEC within narrow physiological values, despite extremely large fluctuations in the adenine nucleotides concentration. Intensive experimental studies have shown that these AEC values are preserved in a wide variety of organisms, both eukaryotes and prokaryotes. Here, to understand some of the functional elements involved in the cellular energy status, we present a computational model conformed by some key essential parts of the adenylate energy system. Specifically, we have considered (I) the main synthesis process of ATP from ADP, (II) the main catalyzed phosphotransfer reaction for interconversion of ATP, ADP and AMP, (III) the enzymatic hydrolysis of ATP yielding ADP, and (IV) the enzymatic hydrolysis of ATP providing AMP. This leads to a dynamic metabolic model (with the form of a delayed differential system) in which the enzymatic rate equations and all the physiological kinetic parameters have been explicitly considered and experimentally tested in vitro. Our central hypothesis is that cells are characterized by changing energy dynamics (homeorhesis). The results show that the AEC presents stable transitions between steady states and periodic oscillations and, in agreement with experimental data these oscillations range within the narrow AEC window. Furthermore, the model shows sustained oscillations in the Gibbs free energy and in the total nucleotide pool. The present study provides a step forward towards the understanding of the fundamental principles and quantitative laws governing the adenylate energy system, which is a fundamental element for unveiling the dynamics of cellular life.

Evaluation of marine phytoplankton toxicity by application of marine invertebrate bioassays

The dinoflagellate Alexandrium minutum and the haptophyte Prymnesium parvum are well known for their toxin production and negative effects in marine coastal environments. A. minutum produces toxins which cause paralytic shellfish poisoning in humans and can affect copepods, shellfish and other marine organisms. Toxins of P. parvum are associated with massive fish mortalities resulting in negative impacts on the marine ecosystem and large economic losses in commercial aquaculture. The aim of this work is to improve our knowledge about the reliability of the use of marine invertebrate bioassays to detect microalgae toxicity, by performing: (i) a 24- to 48-h test with the brine shrimp Artemia franciscana; (ii) a 48-hour embryo-larval toxicity test with the sea urchin Paracentrotus lividus; and (iii) a 72-h test with the amphipod Corophium multisetosum. The results indicate that A. franciscana and P. lividus larvae are sensitive to the toxicity of A. minutum and P. parvum. LC50 comparison analysis between the tested organisms reveals that A. franciscana is the most sensitive organism for A. minutum. These findings suggest that the use of different organizational biological level bioassays appears to be a suitable tool for A. minutum and P. parvum toxicity assessment.

Biossorção de cobre (II) e cálcio (II) pela biomassa da macroalga marrom Sargassum filipendula

No presente trabalho, pretendeu-se avaliar a alga marinha Sargassum filipendula na sua capacidade de remoção do metal cobre na presença do metal cálcio, de modo a verificar o efeito da presença do cálcio, proveniente do hidróxido de cálcio (cal hidratada), utilizado no tratamento primário de efluentes por precipitação química. Para tanto, foi realizado primeiramente o estudo da cinética de biossorção de cobre e cálcio em regime de batelada, nas concentrações de 50 e 200 g/mL, e em seguida foi estudado o equilíbrio da biossorção de cobre e cálcio, também em regime de batelada, utilizando soluções isoladas e combinadas de cobre e cálcio, em concentrações variadas, com biomassa lavada com água corrente e com HCl 0,1 mol/L, de modo a verificar se houve melhora na biossorção com a protonação da biomassa. Os resultados do estudo cinético da biossorção do cobre e do cálcio mostraram, em todos os casos, que o equilíbrio ocorreu até os 30 minutos iniciais e que os resultados do cobre se ajustaram melhor a um modelo cinético de segunda ordem, enquanto que os resultados do cálcio não se ajustaram a nenhum dos dois modelos propostos. Foi possível verificar ainda uma relação direta entre biossorção de cobre e liberação de elementos alcalinos e alcalino-terrosos, sugerindo o envolvimento de troca-iônica durante o processo. Já com os resultados de estudo do equilíbrio da biossorção dos metais cobre e cálcio, foi possível obter algumas conclusões, dentre as quais podemos destacar a predileção pelo modelo de isotermas de Langmuir e a interferência na biosorção do cobre causada pela presença do cálcio na solução. Nesta etapa, foi possível ainda estabelecer novamente a correlação de permuta entre os metais cobre e alcalinos/alcalino terrosos. Os modelos de pseudo-primeira ordem e segunda ordem foram utilizados para avaliar a cinética de adsorção dos íons metálicos pela biomassa, enquanto que os modelos das isotermas de Langmuir e de Freundlich, foram utilizados para a representação do equilíbrio da biossorção

Análises palinofaciológicas e palinológicas da Formação Tremembé na Fazenda Santa Fé (Bacia de Taubaté) aplicadas à caracterização do potencial gerador de hidrocarbonetos

Foram aplicadas as técnicas de petrografia orgânica e palinologia no testemunho do poço TMB-01-SP, localizado na porção central da Bacia de Taubaté. A análise visual de 41 lâminas organopalinológicas e palinológicas permitiu individualizar três palinofácies e posicionar temporalmente a seção. A partir dos resultados das análises quantitativas do conteúdo orgânico, observou-se o predomínio de matéria orgânica amorfa de origem lacustre determinada pela presença de algas Botryococcus braunii e Pediastrum sp. Subordinadamente, verificou-se também a presença de grãos de pólen, esporos, fitoclastos e tecidos cutículares. Devido ao predomínio de matéria orgânica amorfa e algas lacustres com contribuições menores de material proveniente de vegetais superiores, foi possível classificar o querogênio como sendo dos tipos I e III. A matéria orgânica amorfa apresentou fluorescência moderada a alta na maior parte da seção (palinofácies 1 e 3) indicando um ambiente de sedimentação redutor predominante. Os resultados do índice de coloração de esporos (ICE) entre 1,5 e 2,5 indicaram zona imatura de geração de hidrocarbonetos. A partir das análises palinológicas foi possível observar uma rica e diversificada associação com 49 espécies identificadas, incluindo grãos de pólen, esporos, algas e fungos. Os resultados palinoestratigráficos permitiram correlacionar a seção analisada à palinozona Parvisaccites? sp. (Regali et al., 1974) que corresponde ao Oligoceno. Entre os palinomorfos diagnósticos de idade e ambiente deposicional foram identificados: Catinipollis geiseltalensis, Cicatricosisporites dorogensis, Dacrydiumites florinii, Echitriletes muelleri, Ephedripites tertiarius, Perisyncolporites pokornyi, Podocarpidites marwickii, Polypodiaceiosporites potoniei, Psilatricolporites operculatus, Quadraplanus sp., Ulmodeipites krempii e Verrucatosporites usmensis. Os sedimentos estudados foram depositados em um paleoambiente lacustre raso sob condições redutoras ao longo de praticamente toda a seção.

Investigation into the factors associated with poor water quality in intensively cultured prawn ponds

Water quality problems are reported to be the factor limiting prawn production in the local prawn farm. This investigation was carried out to monitor water quality and its relationship to physical, chemical and biological conditions in the ponds in order to establish what factors should be monitored in order to predict problems. Pond collapse was found to be associated with high concentrations of ammonium, high pH and blue-green algae dominated phytoplankton populations. There was no easy means of predicting the imminent collapse of ponds as the phenomenon was never associated with the extreme of any of the conditions monitored. Rather it seemed to be related to the stability of the pond's algal population, which was largely unaccounted for. Recommendations toward improving water quality are proposed.

Fishes associated with pelagic Sargassum and open water lacking Sargassum in the Gulf Stream off North Carolina

The community structure of fishes associated with pelagic Sargassum spp. and open water lacking Sargassum was examined during summer and fall cruises, 1999–2003, in the Gulf Stream off North Carolina. Significantly more individual fishes (n= 18,799), representing at least 80 species, were collected from samples containing Sargassum habitat, compared to 60 species (n=2706 individuals) collected from openwater habitat. The majority (96%) of fishes collected in both habitats were juveniles, and planehead filefish (Stephanolepis hispidus) dominated both habitats. Regardless of sampling time (day or night), Sargassum habitat yielded significantly higher numbers of individuals and species compared with open-water collections. Overall, fishes collected by neuston net tows from Sargassum habitat were significantly larger in length than fishes collected from open-water habitat with neuston nets. A significant positive, linear relationship existed between numbers of fishes and the quantity of Sargassum collected by neuston net. Underwater video recordings indicated a layered structure of fishes among and below the algae and that smaller fishes were more closely associated with the algae than larger fishes. Observations of schooling behaviors of filefishes (Monacanthidae), dolphinfish (Coryphaena hippurus), and jacks (Carangidae), and fish-jellyfish associations were also recorded with an underwater video camera. Our data indicate that Sargassum provides a substantial nursery habitat for many juvenile fishes off the U.S. southeast coast.

Impacto de las aguas residuales urbanas sobre las comunidades de macroalgas intermareales: caso practico en la Reserva de la Biosfera de Urdaibai

[ES] Las aguas residuales domésticas asociadas a los núcleos urbanos se encuentran entre los principales impactos antrópicos que amenazan la biodiversidad de los ecosistemas costeros. El presente trabajo tiene como objetivo evaluar el impacto de aguas residuales provenientes de la población de Bermeo sobre las comunidades intermareales de la parte mas externa de la Reserva de la Biosfera de Urdaibai. Para ello se ha contrastado la estructura de la vegetación bajo la influencia del emisario con la existente en cuatro localidades control en los años 2013 y 2014. Los resultados reflejan diferencias en la composición de la flora intermareal entre la localidad impactada y las localidades no afectadas por la contaminación. La localidad impactada queda caracterizada por la proliferación de algas filamentosas (Bachelotia antillarum) y clorófitos (Ulva intestinalis), así como de rodofíceas cespitosas con corticación simple (Gellidium pusillum, Gellidium pulchellum y Caulacanthus ustulatus). Por el contrario, en las localidades control son abundantes las especies perennes de gran porte y morfología compleja (Bifurcaria bifurcata, Cystoseira tamariscifolia, Halopteris spp. y Gelidium corneum). La calcárea Coralina elongata, estaba presente tanto en las localidades control como en la localidad impactada. Por otra parte, los análisis de la varianza realizados detectaron una elevada variabilidad espacio-temporal en la composición multivariable de la vegetación intermareal de las estaciones control, lo cual restó poder estadístico para detectar las diferencias entre la localidad impactada y los controles. Este resultado pone de manifiesto la dificultad e importancia de elegir controles apropiados para detectar impactos ambientales. Este estudio ha proporcionado la información necesaria sobre el estado ecológico de las comunidades en la situación pre-operacional de la EDAR de Lamiaran (Bermeo), lo cual permitirá evaluar en un futuro la eficacia del tratamiento de las aguas en términos de recuperación biológica.

Avaliação da exposição de botos-cinza (Sotalia guianensis Van Benédén, 1864) aos compostos orgânicos de estanho através das concentrações hepáticas de estanho total na costa sudeste e sul do Brasil

Durante as últimas décadas, observou-se um aumento da preocupação em relação aos ecossistemas marinhos devido à grande entrada de poluentes, resultando em efeitos deletérios em organismos aquáticos e seres humanos. Dentre as atividades humanas que podem introduzir compostos tóxicos persistentes e bioacumulativos (PBTs Persistent Bioaccumulative Toxicants) no ambiente marinho está o uso de tintas antiincrustrantes, aplicadas nos cascos de navios para evitar que algas, mexilhões e outros organismos se fixem às embarcações. Não raramente, compostos organoestânicos (OTs) como o Tributilestanho (TBT) ou o Trifenilestanho (TPT) constituíam o princípio ativo de tal preparado. Devido à alta toxicidade desses compostos, a IMO (Organização Marítima Internacional) baniu totalmente o uso dos mesmos. Como os OTs são prontamente bioacumulados, elevadas concentrações de estanho total (SnT) vêm sendo encontradas em cetáceos (Mammalia, Cetacea). Os botos-cinza (Sotalia guianensis Van Beneden, 1864) ocupam elevados níveis tróficos e bioacumulam os PBTs aos quais estão expostos. Alguns autores relataram que o estanho hepático em cetáceos se encontra predominantemente na forma orgânica, visto que, na forma inorgânica tal metal é pobremente absorvido pela mucosa gastrintestinal, de forma que as concentrações hepáticas de SnT refletem o input antrópico de OTs. O presente estudo teve como principal objetivo, avaliar a exposição de botos-cinza aos OTs, através determinação das concentrações hepáticas de estanho total (SnT = orgânico + inorgânico), por Espectrometria de Absorção Atômica com Atomização em Forno de Grafite (GFAAS Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry). Para tal, amostras de botos-cinza de diferentes áreas do litoral brasileiro, compreendendo a Região da Grande Vitória (GV), Baía de Guanabara (BG), Baía de Sepetiba (B.Sep), a Baía de Paranaguá (PR) e a Baía da Babitonga (SC), foram analisadas, visando comparar ambientes distintamente contaminados com OTs. Sendo assim, as concentrações hepáticas de SnT (em ng/g, peso seco) de botos-cinza variaram de <312 (limite de detecção) a 8.250, para a GV (n=22); de <312 a 14.100, para B.Sep (n = 38); <312 a 5.147, para PR (n= 22), bem como de 626 a 24.780 (ng/g, peso seco) para os botos de SC (n=10). As maiores concentrações foram verificadas nos botos da BG (n=11), variando de 1.265 a 24.882 (ng/g, peso seco). As concentrações encontradas na Baía de Guanabara (BG) estão entre as mais elevadas detectadas em cetáceos.

Development, use and management of the Zhoushan fishing ground, China

The Zhoushan fishing area contains the Zhoushan archipelagos, whose population is nearly 1 million, including over 300,000 fishermen. A detailed account is given of the environment and its resources; there are more than 300 species of fish, over 60 species of shrimp, more than 10 species of crab and more than 50 species of algae in the area. The history of fishery development in the area is described, outlining motorization, technology, and education. Various regulations and management activities, implemented in the 1980s, are highlighted.

Effects of the Santa Barbara, Calif., Oil Spill on the Apparent Abundance of Pelagic Fishery Resources

Many studies have been made of the effects of oil on marine invertebrates, plants (marine algae and phytoplankton), and vertebrates such as seabirds and marine mammals. An excellent review of these findings, which includes some references to fish and pathological effects of aromatic hydrocarbons, has been published by the Royal Society, London (Clark, 1982). That review dealt with the environmental effects of such major oil spills or releases such as those by the tankers Torry Canyon (119,000 t) on the south coast of England, Metula (50-56,000 t) in the Straits of Magellan, Argo Merchant (26,000 t) off Cape Cod, and the super tanker Amoco Cadiz (223,000 t) on the coast of northern Brittany. Those spills were studied to determine their effect on living resources. In contrast there are few references on the impact of oil spills on pelagic fishery resources.

Contribución de las comunidades bentónicas en la dieta del róbalo (Eleginops maclovinus) en la Ría Deseado (Santa Cruz, Argentina)

Se analiza el aporte de la comunidad bentónica de la ría Deseado a la dieta del róbalo (Eleginops maclovinus), para contribuir al conocimiento de la trama alimentaria costera en la Patagonia austral. Entre la primavera 2005 y otoño 2006 se estudiaron las comunidades bentónicas submareales en áreas de pesca de E. maclovinus y paralelamente, se analizaron los contenidos alimentarios estomacales de róbalos provenientes de la pesca deportiva. La comunidad bentónica de planicies areno-fangosas fue dominada por poliquetos, representados principalmente por las familias Onuphidae, Orbiniidae y Maldanidae. Los crustáceos constituyeron el segundo grupo en importancia y estuvieron representados principalmente por los anfípodos gamáridos Heterophoxus sp. y Ampelisca sp. La comunidad submareal de fondos de rodados estuvo dominada por poliquetos de las familias Nereididae, Cirratulidae y Polynoidae, y los moluscos Perumytilus purpuratus y Margarites violacea. E. maclovinus presentó una dieta bentónica de tipo oportunista y generalista, con una tendencia hacia la ingesta de anfípodos gamáridos y algas clorofíceas. Durante la marea baja, la mayor contribución a su dieta la realizó la comunidad de planicies areno-fangosas submareales. Durante la marea alta, E. maclovinus se alimentó también en el intermareal rocoso, donde preda preferentemente las clorofíceas Enteromorpha spp. ENGLISH: The role of the benthic communities at Ría Deseado in the diet of the Patagonian blenny (Eleginops maclovinus) was analyzed in order to increase the understanding of the coastal food web in southern Patagonia. Subtidal benthic communities were surveyed between spring 2005 and autumn 2006 in areas of E. maclovinus sport fishing. Simultaneously, the stomach contents of patagonian blenny specimens caught during sport fishing were analyzed. The benthic community over flat sandy-muddy bottoms was dominated by polychaetes, mainly from the families Onuphidae, Orbiniidae and Maldanidae, followed by crustaceans, which were mainly represented by the gammarid amphipods Heterophoxus sp. and Ampelisca sp. The subtidal benthic community over pebbly bottoms was dominated by polychaetes from the families Nereididae, Cirratulidae and Polynoidae and the mollusks Perumytilus purpuratus and Margarites violacea. The diet of E. maclovinus was benthic opportunist and generalist, with a preference to feed on gammarid amphipods and chlorophycea algae. During low tide, the main dietary contribution came from the subtidal community over flat sandy-muddy bottoms whereas, during high tide, E. maclovinus also preyed on rocky intertidal species, mainly the Chlorophycea Enteromorpha spp.

Impacto do uso do solo no crescimento, limitação nutricional, taxonomia e variação estequiométrica do perifíton em rios tropicais

Os rios em todo o mundo estão ameaçados através da alteração do uso e cobertura do solo. Nesse contexto, o perifíton é sugerido como indicador biológico devido ao seu ciclo de vida curto, à comunidade autótrofa e à riqueza de espécies. O objetivo deste estudo foi identificar mudanças em parâmetros estruturais e funcionais da assembleia perifitica em relação aos diferentes tipos de cobertura do solo (pristino, perturbação intermediária e perturbado); em especial na limitação nutricional, crescimento e acúmulo, composição taxonômica e estequiometria da comunidade. O trabalho foi desenvolvido em três rios (Santa Maria, Itaperiti, Anil) da bacia Guapi-Macacu, RJ, Brasil. A limitação nutricional foi acessada através de Substratos Difusores de Nutrientes alocados in situ; estes substratos consistem em potes com agar-agar, enriquecidos com nutrientes (N, P, N+P), ou não (controle), que difundem até o filtro, servindo de substrato para o crescimento perifítico. Ainda, o crescimento foi acessado através da colonização de azulejos, amostrados em datas diferentes; na última data, a amostragem também foi feita para a verificação da composição taxonômica e estequiométrica da assembleia. Os resultados mostraram que a comunidade perifítica é limitada primariamente por luz nos pontos pristinos; já nos pontos perturbados, há limitação por nitrogênio ou fósforo, dependendo do uso do solo predominante agricultura com maior aporte de nitrogênio, causando limitação por fósforo, e pecuária com maior aporte de fósforo, causando limitação por nitrogênio. Os trechos perturbados apresentaram maior biomassa perifítica em termos de clorofila a; além disso, também mostraram as maiores taxas de crescimento da comunidade. Também, houve mudanças na composição taxonômica da comunidade no gradiente de perturbação, com o aumento de gêneros tolerantes à poluição e diminuição de gêneros não tolerantes e da diversidade e a equitabilidade. A intensidade luminosa foi determinante na presença dos táxons, e a concentração de fosfato, nas suas abundâncias. Por fim, as razões estequiométricas - C:N, C:P and N:P - diminuíram em função da concentração de nutrientes na água, indicando o potencial de remoção de nutrientes em córregos poluídos. O presente trabalho foi inovador na área limnológica devido à abordagem estequiométrica em conjunto com o grande número de outras variáveis biológicas. Em tempo, a dificuldade de separação dos efeitos das variáveis ambientais neste estudo in situ faz com que seja sugerido o uso de experimentos controlados em mesocosmos posteriormente

O Fitoplâncton e a dialética da balneabilidade de praias: um estudo de caso na Praia de Itacoatiara, Niterói, RJ.

A praia de Itacoatiara, área de proteção ambiental, localizada no município no Niterói- RJ, tem importante contribuição para o turismo ecológico da região. Busca a certificação ambiental do programa Bandeira Azul e este trabalho buscou cumprir determinação de monitoramento ambiental como um dos critérios do programa. O objetivo foi avaliar a proliferação de microalgas marinhas como sensor da qualidade da balneabilidade diagnosticada através de um bioindicador, o fitoplâncton. As coletas foram realizadas em dois pontos nos meses de novembro de 2008 e de janeiro a março de 2009. Foram encontradas 52 unidades taxonômicas, sendo que 33 pertencem às diatomáceas (Bacillariophyceae), 15 dinoflagelados (Dinophyceae), 1 às cianobactéria (Cyanophyceae), 1 euglenofícea (Euglenophyceae), 1 crisofícea (Chrysophyceae) e 1 prasinofícea (Prasinophyceae) e fitoflagelados. A metodologia seguida foi de sedimentação em cubetas e analisadas em microscópio invertido. A praia de Itacoatiara está caracterizada por sofrer influência de ambientes adjacentes com massas dágua comprometidas promovendo proliferações algais monoespecíficas com densidades consideradas de Bloom. As espécies dominantes foram Tetraselmis sp (Prasinophyceae) considerada potencialmente nociva por apresentar contaminação visual e as Cianobactérias que podem produzir toxinas. Os parâmetros vento, ondulação e maré foram apontadas como os principais carreadores das massas dágua comprometidas até a região estudada. Por cumprir o objetivo geral, conclui-se que o fitoplâncton marinho pode ser utilizado como parâmetro para a caracterização e qualidade da balneabilidade de praias.