Efeito de compostos inorgânicos, herbicidas e extratos foliares no desenvolvimento de microcystis aeruginosa e produção de microcistina

Pós-graduação em Agronomia (Proteção de Plantas) - FCA

Influência da granulometria e taxas de filtração no tratamento de água utilizando dupla filtração

The contamination of water sources of public drinking by waste originated by anthropogenic activities has brought various risks to human health. Among the consequences of such activities can highlight the bloom of microalgae and cyanobacteria, which have the potential to produce toxins dangerous to humans, and the presence of humic substances that are generated by the decomposition of natural organic matter (NOM), such as vegetation. When found in water sources for public supply, present negative aspects conferring high color, odor and taste. The double filtration technology has good efficiency in water with the presence of cyanobacteria and different quality variations. Therefore, this study aimed to evaluate the behavior of the technique of double filtration with pre-oxidation for water purifiers the lagoon of Extremoz-RN, which currently has high concentrations of cyanobacteria. The research is summarized in four phases: the first phase turned to static tests in jarteste equipment in the laboratory and subsequent phases were tested in the Pilot Plant of Double Filtration. For the second and third stage filtration rates were tested filtration rates of 120 and 180 m3 / m2 .day for ascending boulders filters and 160 and 240 m3 / m2 .day in the filters in quick sand descendants. The last phase aimed to evaluate the double filtration with pre-oxidation. The results demonstrated that the system could produce double filtration in all trials of good quality water according to the Decree nº. 2914/11 of the Ministry of Health. The use of preoxidation favored the removal of microcystin and color at the end of the tests, reaching a percentage of color removal around 60%. The analysis of variance in the data, enabled prove that the filtration rates of 180 m3 / m2.d the gravel filter and 240 m3 /m2 .d in rapid filters, were the most significant for the removal of turbidity. The ascending filter of boulder 4 with particle size finer filter layer showed the best performance and the best means of turbidity and apparent color. The rapid filter downward 1 was more efficient in removing turbidity reaching removal about 100%

Composição do fitoplâncton e cianotoxinas em um reservatório utilizado para o abastecimento público: o efeito do tratamento de água convencional.

Florações de cianobactérias nocivas ocorrem frequentemente em reservatórios brasileiros, devido ao incremento de nutrientes pela eutrofização e pelas mudanças climáticas, como o aquecimento global. Estas florações alteram a qualidade dos corpos hídricos, produzindo compostos de gosto e odor e cianotoxinas, que representam um problema para as Estações de Tratamento de Água (ETAs). Estes compostos, quando dissolvidos na água dificultam os tratamentos convencionais. Além das cianobacérias, um dinoflagelado exótico tem ocorrido em águas doces brasileiras, incluindo reservatórios utilizados para o abastecimento público. Os reservatórios de Caxias do Sul (RS – Brasil) são gerenciados pelo Serviço Autônomo Municipal de Água e Esgoto (SAMAE) e apresentam um histórico de florações de cianobactérias nocivas, como Dolichospermum Bory de Saint-Vincent ex Bornet & Flahault e Microcystis (Kützing) ex Lemmermann, dentre outras. Além disso, desde 2012, tem ocorrido nestes reservatórios florações de Ceratium furcoides. Este organismo quando em extensas florações tem sido relacionado à perda da qualidade dos corpos hídricos. O reservatório Maestra foi construído entre os anos de 1965-1970 e abastece 22% da população de Caxias do Sul. Este reservatório fornece água para a ETA Celeste Gobatto, que utiliza o método convencional de tratamento da água. Este trabalho esta estruturado em três capítulos. O primeiro consiste de uma revisão bibliográfica de assuntos relavantes acerca do histórico do monitoramento da qualidade dos reservatórios no Brasil, da biologia de algas e cianobactérias, e as principais cianotixinas e acidentes devido à intoxicação no Brasil. Além disso, é feita uma breve revisão sobre o tratamento convencional da água, mostrando a importância de cada etapa para a remoção das impurezas, de acordo com os padrões de potabilidade da Portaria 2914. O segundo capítulo é manuscrito na forma de artigo científico intítulado “Composição de algas, cianobactérias e cianotoxinas no reservatório Maestra – Caxias do Sul, RS – Brasil”. Este estudo foi realizado entre janeiro de 2012 a abril de 2013. O terceiro capítulo consta de um manuscrito na forma de artigo científico, intitulado “Efeito do tratamento de água convencional na remoção de algas, cianobactérias e cianotoxinas em uma Estação de Tratamento de Água Convencional”. A eficiência de remoção foi avaliada em escala piloto, em uma Estação de Tratamento de Água de Caxias do Sul – RS a qual utiliza o método convencional de tratamento.

Avaliação da toxicidade de florações naturais e de cultura de cianobactérias: efeitos sobre Ceriodaphnia silvestri (Crustacea, Cladocera)

The incidence of toxic cyanobacterial blooms is one of the important consequences of eutrophication in aquatic ecosystems. It is a very common phenomenon in reservoirs and shrimp ponds in the State of Rio Grande do Norte (RN), Brazil. Cyanobacterias produce toxins which can affect aquatic organisms and men trough the food chain. Aiming to contribute to the studies of cyanobacterias in RN, we propose: a) to evaluate the toxicity of isolated cyanobacterias in important fresh-water environments; and b) to verify the effects of both natural and cultured blooms occurred in reservoirs for human supply and in the cladoceran Ceriodaphnia silvestrii. This study was carried out using samples of natural blooms occurred between March and October of 2004 in Gargalheiras Dam (08º L e 39º W), in July of 2004 in Armando Ribeiro Gonçalves Dam (06o S e 37o W) and in commercial shrimp ponds (Litopenaeus vannamei) located in fresh-water environments. The samples were collected with plankton net (20µm.) for identification, isolation and obtaining of phytoplanktonic biomass for liophilization and later toxicity bioassays. The toxicity of cultured samples and natural blooms was investigated through bioassays in Swiss mice. Quantification of cyanobacteria in samples was conducted following the Ütermol method, with 300mL samples fixed with lugol. The toxicity test with Ceriodaphnia silvestrii followed ABNT, 2001 recommendations, and were accomplished with natural hepatotoxic bloom s samples and cultured samples of both non-toxic and neurotoxic C. raciborskii. In this test, five newborns, aged between 6 and 24 hours, were exposed to different concentrations (0 a 800 mg.L-1) of crude cyanobacterial extracts during 24 and 48 hours. Three replicates were used per treatment. The pH, temperature and dissolved oxygen at the beginning and after 24 and 48hours from the test were measured. We estimated the CL50 through the Trimmed Spearman-Karber method. The blooms were constituted by Microcystis panniformis, M. aeruginosa, Anabaena circinalis, Cylindrospermopsis raciborskii and Planktothrix agardhii, producers of mycrocistin-LR confirmed with HPLC analysis. Samples of hepatotoxic blooms registered toxinogenic potential for C. silvestrii, with CL50-24h value of 47.48 mg.L-1 and CL5048h of 38.15 mg.L-1 for GARG samples in march/2005; CL50-24h of 113,13 mg.L-1 and CL5048h of 88,24 mg.L-1 for ARG July/2004; CL50-24h of 300.39 mg.L-1 and CL50-48h of 149.89 mg.L-1 for GARG October/2005. For cultured samples, values of CL50-24h and CL50-48h for C. raciborskii toxic strains were 228.05 and 120.28 mg.L-1, respectively. There was no mortality of C. silvestrii during the tests with non-toxic C. raciborskii strain. The toxicity test with C. silvestrii presented good sensitivity degree to cyanotoxins. The toxicity of natural hepatotoxic blooms samples (microcystins) and cultured neurotoxic saxitoxins producer samples analyzed in this study give us strong indications of that toxin s influence on the zooplanktonic community structure in tropical aquatic environments. Eleven cyanobacteria strains were isolated, representing 6 species: Anabaenopsis sp., Cylindrospermopsis raciborskii, Chroococcus sp., Microcystis panniformis, Geitlerinema unigranulatum e Planktothrix agardhii. None presented toxicity in Swiss mice. The strains were catalogued and deposited in the Laboratório de Ecologia e Toxicologia de Organismos Aquáticos (LETMA), in UFRN, and will be utilized in ecotoxicológical and ecophysiological studies, aiming to clarify the causes and control of cyanobacterial blooms in aquatic environments in RN. This state s reservoirs must receive broader attention from the authorities, considering the constant blooms occurring in waters used for human consumption

Avaliação transcricional de Glutationas -transferases em PEIXE-ZEBRA (Danio rerio) e alterações causadas pela exposição á Microcistina-LR

As Microcistinas são heptapeptídios cíclicos produzidos como metabólitos secundários por diferentes espécies de cianobactérias, sendo relevantes pelo seu potencial hepatotóxico. Peixes apresentam estratégias bioquímicas para detoxificar contaminantes ambientais, incluindo a ativação de enzimas de fase II de biotransformação, que incluem as isoformas de glutationa S-transferase (GST). As GST catalizam a conjugação de glutationa reduzida (GSH) com uma variedade de xenobióticos, incluindo as microcistinas. O presente estudo avaliou os níveis transcricionais de quinze isoformas de GST a fim de identificar isoformas possivelmente envolvidas na detoxificação de contaminantes ambientais como a microcistina-LR (MC-LR) em Danio rerio. A técnica de PCR em tempo real (RT-qPCR) foi utilizada para avaliação dos níveis transcricionais, permitindo análise das GST em diferentes órgãos, abundância e a ativação/repressão das isoformas de GST pela exposição à MC-LR. Foram avaliados os possíveis efeitos causados em brânquia e fígado após exposição por 24 hs às concentrações de 5 µg.L-1 e 50 µg.L-1 de MC-LR. Baseado nos scores de estabilidade para oito genes normalizadores, foram selecionados glicose-6-fosfato desidrogenase (g6pdh), β-actina1 e beta-2-microglobulina (b2m); b2m, alfa-tubulina 1 (tuba) e β- actin1; e tuba, b2m e g6pdh, para normalização dos níveis trancricionais de GST para distribuição órgão-específica, abundância e efeito da MC-LR em brânquia e fígado, respectivamente. A avaliação transcricional da distribuição órgão-específica revelou níveis significativos de gstal e gstk1.1 no fígado; gstp1 e gstp2 em brânquia; mgst3a, gstr1, gstm2, gstm33, gstp1, gstp2 e gstk1.1 no intestino; gstm2, gstm3 e gstal no olho e gstt1a e gsta2.1 no cérebro. Considerando os níveis de transcritos para um dado órgão, gstk1.1, gstal, gstp1 e gstt2 foram mais abundantes nos órgãos de detoxificação, tais como o fígado, brânquias e intestino, enquanto gstt1a e gsta2.1 foram mais abundantes no rim. Em brânquia, gsta2.1 e gstt1b foram reprimidas por 5 µg.L-1 de MC-LR e mgst1.1 foi reprimida em 50 µg.L-1 de MC-LR. No fígado, as isoformas gst2.2 e gstp2 foram reprimidas em ambas as concentrações, gstal foi reprimida em 5 µg.L-1, e gstt1a e gstk1.1 foram reprimidas em 50 µg.L-1 de MC-LR. As isoformas gstal, gstr1, gstp1, mgst3a, gstm1, gstm2 e gstm3 não foram alteradas pela exposição a MC-LR. Os resultados obtidos fornecem informações para a escolha de isoformas específicas de GST possivelmente envolvidas na detoxificação/toxicidade de MC-LR, a serem melhores caracterizadas ao nível protéico e também contribui para a escolha de genes normalizadores a serem utilizados em outros estudos da mesma natureza

Interação da cianotoxina microcistina e o nanomaterial de carbono fulereno (C60) em brânquias do peixe Cyprinus carpio (Teleostei: Cyprinidae) sob incidência de radiação UVA

A produção mundial de nanomateriais tem aumentado nos últimos anos, em função de suas variadas aplicações tecnológicas e, como consequência do seu crescente uso e demanda, poderão existir riscos ambientais sendo a água o ambiente onde muitas destas substâncias podem exercer efeitos deletérios. Um dos nanomaterias de carbono mais utilizados é o fulereno, um composto orgânico lipofílico que pode se comportar como carreador de moléculas tóxicas, potencializando a entrada de contaminantes ambientais em órgãos específicos, fenômeno conhecido como “cavalo de Troia”. As microcistinas (MC) são cianotoxinas produzidas por cianobactérias durante episódios de floração, afetando aos organismos aquáticos e ao ser humano. Diversos estudos demonstram que organismos expostos tanto às MCs quanto ao fulereno podem causar produção excessiva de espécies ativas de oxigênio e alterar os níveis de antioxidantes. Além disso, outro fator que pode vir a intensificar o potencial tóxico de ambos é a incidência de radiação UVA. Sendo assim, procurou-se avaliar os efeitos em parâmetros de estresse oxidativo da co-exposição ex vivo da cianotoxina microcistina-LR (MC-LR) e o nanomaterial de carbono fulereno em brânquias do peixe Cyprinus carpio sob incidência de radiação UVA. Os resultados mostraram que: (a) houve uma perda da capacidade antioxidante no tratamento com MC-LR (baixa concentração) quando coexposta com fulereno no UVA em relação com o tratamento realizado sem co-exposição com fulereno; (b) o fulereno no UV diminuiu a atividade da enzima glutationa-Stransferase (GST) quando comparado com o controle no UV; (c) a MC-LR (alta concentração) co-exposta com fulereno foi capaz de diminuir as concentrações do antioxidante glutationa (GSH) quando comparado com o mesmo tratamento tanto no UVA quanto no escuro sem a co-exposição ao fulereno; (d) o tratamento MC-LR (baixa concentração) com UVA aumentou o dano oxidativo lipídico quando comparado com o controle UVA; (e) o fulereno não causou uma maior bioacumulação da microcistina no tecido. Sendo assim, pode-se concluir que o fulereno não apresentou o potencial de carregador de moléculas nessas concentrações de microcistina, porém, a co-exposição dos compostos diminuem tanto capacidade antioxidante total, como a concentração da GSH, podendo gerar problemas a longo prazo na detoxificação da toxina.

Avaliação da toxicidade de florações naturais e de cultura de cianobactérias: efeitos sobre Ceriodaphnia silvestri (Crustacea, Cladocera)

The incidence of toxic cyanobacterial blooms is one of the important consequences of eutrophication in aquatic ecosystems. It is a very common phenomenon in reservoirs and shrimp ponds in the State of Rio Grande do Norte (RN), Brazil. Cyanobacterias produce toxins which can affect aquatic organisms and men trough the food chain. Aiming to contribute to the studies of cyanobacterias in RN, we propose: a) to evaluate the toxicity of isolated cyanobacterias in important fresh-water environments; and b) to verify the effects of both natural and cultured blooms occurred in reservoirs for human supply and in the cladoceran Ceriodaphnia silvestrii. This study was carried out using samples of natural blooms occurred between March and October of 2004 in Gargalheiras Dam (08º L e 39º W), in July of 2004 in Armando Ribeiro Gonçalves Dam (06o S e 37o W) and in commercial shrimp ponds (Litopenaeus vannamei) located in fresh-water environments. The samples were collected with plankton net (20µm.) for identification, isolation and obtaining of phytoplanktonic biomass for liophilization and later toxicity bioassays. The toxicity of cultured samples and natural blooms was investigated through bioassays in Swiss mice. Quantification of cyanobacteria in samples was conducted following the Ütermol method, with 300mL samples fixed with lugol. The toxicity test with Ceriodaphnia silvestrii followed ABNT, 2001 recommendations, and were accomplished with natural hepatotoxic bloom s samples and cultured samples of both non-toxic and neurotoxic C. raciborskii. In this test, five newborns, aged between 6 and 24 hours, were exposed to different concentrations (0 a 800 mg.L-1) of crude cyanobacterial extracts during 24 and 48 hours. Three replicates were used per treatment. The pH, temperature and dissolved oxygen at the beginning and after 24 and 48hours from the test were measured. We estimated the CL50 through the Trimmed Spearman-Karber method. The blooms were constituted by Microcystis panniformis, M. aeruginosa, Anabaena circinalis, Cylindrospermopsis raciborskii and Planktothrix agardhii, producers of mycrocistin-LR confirmed with HPLC analysis. Samples of hepatotoxic blooms registered toxinogenic potential for C. silvestrii, with CL50-24h value of 47.48 mg.L-1 and CL5048h of 38.15 mg.L-1 for GARG samples in march/2005; CL50-24h of 113,13 mg.L-1 and CL5048h of 88,24 mg.L-1 for ARG July/2004; CL50-24h of 300.39 mg.L-1 and CL50-48h of 149.89 mg.L-1 for GARG October/2005. For cultured samples, values of CL50-24h and CL50-48h for C. raciborskii toxic strains were 228.05 and 120.28 mg.L-1, respectively. There was no mortality of C. silvestrii during the tests with non-toxic C. raciborskii strain. The toxicity test with C. silvestrii presented good sensitivity degree to cyanotoxins. The toxicity of natural hepatotoxic blooms samples (microcystins) and cultured neurotoxic saxitoxins producer samples analyzed in this study give us strong indications of that toxin s influence on the zooplanktonic community structure in tropical aquatic environments. Eleven cyanobacteria strains were isolated, representing 6 species: Anabaenopsis sp., Cylindrospermopsis raciborskii, Chroococcus sp., Microcystis panniformis, Geitlerinema unigranulatum e Planktothrix agardhii. None presented toxicity in Swiss mice. The strains were catalogued and deposited in the Laboratório de Ecologia e Toxicologia de Organismos Aquáticos (LETMA), in UFRN, and will be utilized in ecotoxicológical and ecophysiological studies, aiming to clarify the causes and control of cyanobacterial blooms in aquatic environments in RN. This state s reservoirs must receive broader attention from the authorities, considering the constant blooms occurring in waters used for human consumption