Controls on trace metals in urban stream sediments : implications for pollution monitoring using sediment chemistry data

Contamination of urban streams is a rising topic worldwide, but the assessment and investigation of stormwater induced contamination is limited by the high amount of water quality data needed to obtain reliable results. In this study, stream bed sediments were studied to determine their contamination degree and their applicability in monitoring aquatic metal contamination in urban areas. The interpretation of sedimentary metal concentrations is, however, not straightforward, since the concentrations commonly show spatial and temporal variations as a response to natural processes. The variations of and controls on metal concentrations were examined at different scales to increase the understanding of the usefulness of sediment metal concentrations in detecting anthropogenic metal contamination patterns. The acid extractable concentrations of Zn, Cu, Pb and Cd were determined from the surface sediments and water of small streams in the Helsinki Metropolitan region, southern Finland. The data consists of two datasets: sediment samples from 53 sites located in the catchment of the Stream Gräsanoja and sediment and water samples from 67 independent catchments scattered around the metropolitan region. Moreover, the sediment samples were analyzed for their physical and chemical composition (e.g. total organic carbon, clay-%, Al, Li, Fe, Mn) and the speciation of metals (in the dataset of the Stream Gräsanoja). The metal concentrations revealed that the stream sediments were moderately contaminated and caused no immediate threat to the biota. However, at some sites the sediments appeared to be polluted with Cu or Zn. The metal concentrations increased with increasing intensity of urbanization, but site specific factors, such as point sources, were responsible for the occurrence of the highest metal concentrations. The sediment analyses revealed, thus a need for more detailed studies on the processes and factors that cause the hot spot metal concentrations. The sediment composition and metal speciation analyses indicated that organic matter is a very strong indirect control on metal concentrations, and it should be accounted for when studying anthropogenic metal contamination patterns. The fine-scale spatial and temporal variations of metal concentrations were low enough to allow meaningful interpretation of substantial metal concentration differences between sites. Furthermore, the metal concentrations in the stream bed sediments were correlated with the urbanization of the catchment better than the total metal concentrations in the water phase. These results suggest that stream sediments show true potential for wider use in detecting the spatial differences in metal contamination of urban streams. Consequently, using the sediment approach regional estimates of the stormwater related metal contamination could be obtained fairly cost-effectively, and the stability and reliability of results would be higher compared to analyses of single water samples. Nevertheless, water samples are essential in analysing the dissolved concentrations of metals, momentary discharges from point sources in particular.

Determinant factors for the use of imposex in TBT pollution monitoring

Os compostos de tributilestanho (TBT) foram utilizados como biocidas em tintas antivegetativas (AV) e amplamente aplicados, durante décadas, de forma a evitar a bioincrustação em superfícies submersas, principalmente em cascos de embarcações. Os seus efeitos deletérios em organismos não-alvo tornaram-se evidentes após o aparecimento de gastrópodes prosobrâquios com imposex – sobreposição de caracteres sexuais masculinos sobre o tracto reprodutivo das fêmeas. Desde então, a expressão do imposex em prosobrânquios tem sido amplamente utilizada como biomarcador da poluição por TBT. Um dos objectivos da presente tese é avaliar se as mais recentes restrições legais na utilização das tintas AV com compostos organoestânicos (OTs) resultaram numa redução da poluição pelos mesmos na costa continental Portuguesa. Para tal, foi levada a cabo a análise da variação temporal do imposex como biomarcador dos níveis ambientais de TBT e a validação de procedimentos, de modo a seguir de forma precisa a evolução da intensidade deste fenómeno ao longo do tempo. O trabalho de investigação teve início no momento em que a ineficácia da legislação anterior (Directiva 89/677/CEE) na redução da poluição por TBT no litoral Português era reportada na literatura e quando estavam já agendados instrumentos decisivos para a diminuição definitiva deste tipo de poluição: o Regulamento (CE) N.º 782/2003 do Parlamento e do Conselho da União Europeia (UE) que bania as tintas AV baseadas em TBT na sua frota a partir de 1 de Julho de 2003; a "Convenção Internacional sobre o Controlo de Sistemas Antivegetativos Nocivos em Navios” (Convenção AFS), adoptada em 2001 pela Organização Marítima Internacional (OMI), que procurava erradicar os OTs da frota mundial até 2008. Os níveis de imposex e as concentrações de OTs nos tecidos de fêmeas de Nucella lapillus foram medidos em 17 locais de amostragem ao longo da costa Portuguesa em 2003, a fim de se avaliarem os impactos do TBT nas populações desta espécie e de se criar uma base de dados para seguir a sua evolução futura. O índice da sequência do vaso deferente (VDSI), o índice do tamanho relativo do pénis (RPSI) e a percentagem de fêmeas afectadas por imposex (%I) foram utilizados na medição da intensidade deste fenómeno em cada local de amostragem e os seus valores variaram entre 0,20-4,04, 0,0- 42,2% e 16,7-100,0%, respectivamente. Foram encontradas fêmeas estéreis em 3 locais de amostragem, com percentagens a variar entre 4,0 e 6,2%. As concentrações de TBT e dibutilestanho (DBT) nas fêmeas variaram respectivamente entre 23-138 e <10-62 ng Sn.g-1 de peso seco, e o conteúdo em TBT nos tecidos revelou-se significativamente correlacionado com o imposex (nomeadamente com o RPSI e o VDSI). Os níveis de expressão do fenómeno e o conteúdo em OTs nos tecidos, foram superiores na proximidade de portos, confirmando as conclusões obtidas anteriormente por outros autores de que os navios e a actividade dos estaleiros são as principais fontes destes compostos no litoral Português. As infra-estruturas associadas ás principais fontes de OTs – portos, estaleiros e marinas – estão geralmente localizadas no interior de estuários, motivo pelo qual estas áreas têm vindo a ser descritas como as mais afectadas por estes poluentes. Por esta razão, foi levado a cabo o estudo pormenorizado da poluição por TBT na Ria de Aveiro, como caso de estudo representativo da poluição por estes compostos num sistema estuarino em Portugal continental. N. lapillus foi usada como bioindicador para avaliar a tendência temporal da poluição por TBT nesta área entre 1997 e 2007. Foi registada uma diminuição da intensidade do imposex após 2003, embora as melhorias mais evidentes tenham sido observadas entre 2005 e 2007, provavelmente devido à implementação do Regulamento (CE) N.º 782/2003 que proibiu a aplicação de tintas AV com TBT em navios com a bandeira da UE. Apesar desses progressos, as análises ao conteúdo em OTs nos tecidos de fêmeas de N. lapillus e em amostras de água colhidas em 2006 indicaram contaminação recente por TBT na área de estudo, evidenciando assim a permanência de fontes de poluição. A utilização de N. lapillus como bioindicador da poluição por TBT na Ria de Aveiro apresenta algumas limitações uma vez que a espécie não ocorre nas áreas mais interiores da Ria e não vive em contacto com sedimentos. Assim, a informação obtida a partir da sua utilização como bioindicador é fundamentalmente relativa aos níveis de TBT na coluna de água. Foi então necessário recorrer a um bioindicador complementar – Hydrobia ulvae – para melhor avaliar a evolução temporal da poluição por TBT no interior deste sistema estuarino e estudar a persistência de TBT nos sedimentos. Não foi registada uma diminuição dos níveis de imposex em H. ulvae na Ria de Aveiro entre 1998 e 2007, apesar da aplicação do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Pelo contrário, houve um aumento global significativo da percentagem de fêmeas afectadas por imposex e um ligeiro aumento do VDSI, contrastando com o que tem sido descrito para outros bioindicadores na Ria de Aveiro no mesmo período. Estes resultados mostram que a diferente biologia/ecologia das espécies indicadoras determina vias distintas de acumulação de TBT, apontando a importância da escolha do bioindicador dependendo do compartimento a ser monitorizado (sedimento versus água). A ingestão de sedimento como hábito alimentar em H. ulvae foi discutida como sendo a razão para a escolha da espécie como indicadora da contaminação dos sedimentos por TBT. Foram também estudados os métodos mais fiáveis para reduzir a influência de variáveis críticas na medição dos níveis de imposex em H. ulvae. As comparações de parâmetros do imposex baseados em medições do pénis devem ser sempre realizadas sob condições de narcotização bem standardizadas uma vez que este procedimento provoca um aumento significativo do comprimento do pénis (PL) em ambos os sexos. O VDSI, a % e o PL em ambos os sexos revelaram ser fortemente influenciados pelo tamanho dos espécimes: a utilização de fêmeas mais pequenas conduz à subestimação do VDSI, da %I e do PL, enquanto que diferenças no tamanho dos machos provocam variações no índice do comprimento relativo do pénis (RPLI), independentemente dos níveis de poluição por TBT. Existe, portanto, a necessidade de controlar algumas variáveis envolvidas na análise do imposex que mostraram afectar a fiabilidade dos resultados. Uma vez que N. lapillus é o principal bioindicador dos efeitos biológicos específicos do TBT para a área da OSPAR, foi também estudada a influência de algumas variáveis na avaliação dos níveis de imposex nesta espécie, especificamente as relacionadas com o ciclo reprodutor e o tamanho dos espécimes. O estudo do ciclo reprodutor e a variação sazonal/espacial do comprimento do pénis do macho (MPL) incidiu num único local no litoral Português (Areão – região de Aveiro) de forma a avaliar se o RPSI varia sazonal e espacialmente na mesma estação de amostragem e se tais variações influenciam os resultados obtidos em programas de monitorização do imposex. Nos meses de Dezembro de 2005 a Junho de 2007, foram encontrados espécimes de N. lapillus sexualmente maturos e potencialmente aptos para a reprodução. Contudo, foi também evidente um padrão sazonal do ciclo reprodutor – o estado de desenvolvimento da gametogénese nas fêmeas variou sazonalmente e ocorreu uma diminuição do volume da glândula da cápsula e do factor de condição no final do Verão / início do Outono. Contrariamente, a gametogénese nos machos não apresentou variação sazonal significativa, embora os valores mais baixos do factor de condição, do comprimento do pénis e dos volumes de esperma e da próstata tenham também sido registados no final do Verão / início do Outono. Além disso, o MPL mostrou variar, no mesmo local de amostragem, inversamente com a distância aos ninhos de cápsulas ovígeras; um aumento dos valores do MPL foi também observado em espécimes de maior tamanho. Todas estas variações no MPL introduzem desvios nos resultados da avaliação do imposex quando é usado o RPSI. A magnitude do erro envolvido foi quantificada e revelou-se superior em locais com níveis mais elevados de poluição por TBT. Apesar do RPSI ser um índice que fornece informação importante sobre os níveis de poluição por TBT, a sua interpretação deve ser cuidadosa e realizada complementarmente com os outros índices, destacando-se o VDSI como índice mais fiável e com significado biológico mais expressivo. Novas campanhas de monitorização do imposex em N. lapillus foram realizadas ao longo da costa Portuguesa em 2006 e 2008, e os resultados subsequentemente comparados com a base de dados criada em 2003,de forma a avaliar a evolução da poluição por TBT no litoral Português naquele período. Nestes estudos foram aplicados novos procedimentos na monitorização e tratamento dos dados, de forma a minimizar a variação nos índices de avaliação do imposex induzida pelos factores acima descritos, para seguir com maior consistência a tendência da poluição por TBT entre 2003 e 2008. Foi observado um declínio global significativo na intensidade de imposex na área de estudo durante o referido período e a qualidade ecológica da costa Portuguesa, segundo os termos definidos pela Comissão OSPAR, revelou melhorias notáveis após 2003 confirmando a eficácia do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Não obstante, as populações de N. lapillus revelaram-se ainda amplamente afectadas por imposex, tendo sido detectadas emissões de TBT na água do mar ao longo da costa em 2006, apesar da restrição anteriormente referida. Estes inputs foram atribuídos principalmente aos navios que à data ainda circulavam com tintas AV com TBT aplicadas antes de 2003, uma vez que a sua utilização nas embarcações foi apenas proibida em 2008. Considerando que o Regulamento (CE) N.º 782/2003 constitui uma antecipação da proibição global da OMI que entrou em vigor em Setembro de 2008, prevê-se, por analogia, que haja uma rápida diminuição da poluição por TBT à escala mundial num futuro próximo. Na sequência desta previsão, é apresentada uma discussão teórica preliminar relativamente ás possíveis estratégias usadas por N. lapillus na recolonização de locais onde, no passado, as populações terão aparentemente sido extintas devido a níveis extremamente elevados de TBT. Estes locais são tipicamente zonas abrigadas junto de infra-estruturas portuárias, cuja recolonização por esta espécie será provavelmente muito lenta dada a mobilidade reduzida dos adultos e o ciclo de vida não apresentar fase larvar pelágica. Foram então equacionadas duas hipotéticas vias de recolonização de zonas abrigadas por espécimes provenientes de populações de costa aberta/exposta: a migração de adultos e/ou a dispersão de juvenis. No entanto, em ambos os casos, estaria implicada a transposição de um problema amplamente descrito na bibliografia: as populações de N. lapillus de costa aberta podem apresentar um fenótipo muito diferente das de zonas abrigadas, podendo inclusivamente variar no número de cromossomas. A recolonização pode portanto não ter sucesso pelo simples facto dos novos recrutas não estarem bem adaptados aos locais a recolonizar. Para analisar este problema, foram estudados tanto a forma da concha de espécimes de N. lapillus ao longo da costa Portuguesa como o respectivo número de cromossomas. Embora a forma da concha tenha revelado diferenças, de acordo com o grau de hidrodinamismo entre as populações de N. lapillus avaliadas, o cariótipo 2n = 26, típico de zonas expostas, foi registado em todos os locais amostrados. Por outro lado, foi também testada em laboratório a possível mortalidade de juvenis em dispersão no interior menos salino dos estuários. Foi então verificada a ocorrência de mortalidade elevada de juvenis expostos a salinidades baixas (=100% após 1 hora a salinidades ≤9 psu), o que também pode comprometer a recolonização de zonas estuarinas menos salinas por esta via. Mesmo assim, os juvenis mostraram um comportamento de flutuação à superfície da água em condições laboratoriais, que pode ser considerado um benefício específico na colonização de áreas mais internas dos estuários, se tal facto vier a ser confirmado em estudos de campo. As conclusões deste estudo contribuem certamente para a descrição do final da “história do TBT” dado que, uma vez controlados alguns factores determinantes no uso do imposex como biomarcador, a avaliação do declínio da poluição por estes compostos, agora esperado à escala global, se torna mais rigorosa.

Monitoring charged particles in indoor air using a neutral cluster and air ion spectrometer

While there are sources of ions both outdoors and indoors, ventilation systems can introduce as well as remove ions from the air. As a result, indoor ion concentrations are not directly related to air exchange rates in buildings. In this study, we attempt to relate these quantities with the view of understanding how charged particles may be introduced into indoor spaces.

MORTALITY IN THE MEDICARE POPULATION AND CHRONIC EXPOSURE TO FINE PARTICULATE AIR POLLUTION

Prospective cohort studies have provided evidence on longer-term mortality risks of fine particulate matter (PM2.5), but due to their complexity and costs, only a few have been conducted. By linking monitoring data to the U.S. Medicare system by county of residence, we developed a retrospective cohort study, the Medicare Air Pollution Cohort Study (MCAPS), comprising over 20 million enrollees in the 250 largest counties during 2000-2002. We estimated log-linear regression models having as outcome the age-specific mortality rate for each county and as the main predictor, the average level for the study period 2000. Area-level covariates were used to adjust for socio-economic status and smoking. We reported results under several degrees of adjustment for spatial confounding and with stratification into by eastern, central and western counties. We estimated that a 10 µg/m3 increase in PM25 is associated with a 7.6% increase in mortality (95% CI: 4.4 to 10.8%). We found a stronger association in the eastern counties than nationally, with no evidence of an association in western counties. When adjusted for spatial confounding, the estimated log-relative risks drop by 50%. We demonstrated the feasibility of using Medicare data to establish cohorts for follow-up for effects of air pollution. Particulate matter (PM) air pollution is a global public health problem (1). In developing countries, levels of airborne particles still reach concentrations at which serious health consequences are well-documented; in developed countries, recent epidemiologic evidence shows continued adverse effects, even though particle levels have declined in the last two decades (2-6). Increased mortality associated with higher levels of PM air pollution has been of particular concern, giving an imperative for stronger protective regulations (7). Evidence on PM and health comes from studies of acute and chronic adverse effects (6). The London Fog of 1952 provides dramatic evidence of the unacceptable short-term risk of extremely high levels of PM air pollution (8-10); multi-site time-series studies of daily mortality show that far lower levels of particles are still associated with short-term risk (5)(11-13). Cohort studies provide complementary evidence on the longer-term risks of PM air pollution, indicating the extent to which exposure reduces life expectancy. The design of these studies involves follow-up of cohorts for mortality over periods of years to decades and an assessment of mortality risk in association with estimated long-term exposure to air pollution (2-4;14-17). Because of the complexity and costs of such studies, only a small number have been conducted. The most rigorously executed, including the Harvard Six Cities Study and the American Cancer Society’s (ACS) Cancer Prevention Study II, have provided generally consistent evidence for an association of long- term exposure to particulate matter air pollution with increased all-cause and cardio-respiratory mortality (2,4,14,15). Results from these studies have been used in risk assessments conducted for setting the U.S. National Ambient Air Quality Standard (NAAQS) for PM and for estimating the global burden of disease attributable to air pollution (18,19). Additional prospective cohort studies are necessary, however, to confirm associations between long-term exposure to PM and mortality, to broaden the populations studied, and to refine estimates by regions across which particle composition varies. Toward this end, we have used data from the U.S. Medicare system, which covers nearly all persons 65 years of age and older in the United States. We linked Medicare mortality data to (particulate matter less than 2.5 µm in aerodynamic diameter) air pollution monitoring data to create a new retrospective cohort study, the Medicare Air Pollution Cohort Study (MCAPS), consisting of 20 million persons from 250 counties and representing about 50% of the US population of elderly living in urban settings. In this paper, we report on the relationship between longer-term exposure to PM2.5 and mortality risk over the period 2000 to 2002 in the MCAPS.

Participatory Patterns in an International Air Quality Monitoring Initiative

The issue of sustainability is at the top of the political and societal agenda, being considered of extreme importance and urgency. Human individual action impacts the environment both locally (e.g., local air/water quality, noise disturbance) and globally (e.g., climate change, resource use). Urban environments represent a crucial example, with an increasing realization that the most effective way of producing a change is involving the citizens themselves in monitoring campaigns (a citizen science bottom-up approach). This is possible by developing novel technologies and IT infrastructures enabling large citizen participation. Here, in the wider framework of one of the first such projects, we show results from an international competition where citizens were involved in mobile air pollution monitoring using low cost sensing devices, combined with a web-based game to monitor perceived levels of pollution. Measures of shift in perceptions over the course of the campaign are provided, together with insights into participatory patterns emerging from this study. Interesting effects related to inertia and to direct involvement in measurement activities rather than indirect information exposure are also highlighted, indicating that direct involvement can enhance learning and environmental awareness. In the future, this could result in better adoption of policies towards decreasing pollution.

The influence of atmospheric conditions on the leakage current of ceramic insulators on the Colombian Caribbean coast

The contamination of electrical insulators is one of the major contributors to the risk of operation outages in electrical substations, especially in coastal zones with high salinity levels and atmospheric pollution. By using the measurement of leakage-currents, which is one of the main indicators of contamination in insulators, this work seeks to the determine the correlation with climatic variables, such as ambient temperature, relative humidity, solar irradiance, atmospheric pressure, and wind speed and direction. The results obtained provide an input to the behaviour of the leakage current under atmospheric conditions that are particular to the Caribbean coast of Colombia. Spearman’s rank correlation coefficients and principal component analysis are utilised to determine the significant relationships among the different variables under consideration. The necessary information for the study was obtained via historical databases of both atmospheric variables and the leakage current measured in over a period of one year in a 220-kV potential transformer insulator. We identified the influencing factors of temperature, humidity, radiation, wind speed and direction on the magnitude of the leakage current as the most relevant.

Development and integration of a solar powered unmanned aerial vehicle and a wireless sensor network to monitor greenhouse gases

Measuring gases for environmental monitoring is a demanding task that requires long periods of observation and large numbers of sensors. Wireless Sensor Networks (WSNs) and Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) currently represent the best alternative to monitor large, remote, and difficult access areas, as these technologies have the possibility of carrying specialized gas sensing systems. This paper presents the development and integration of a WSN and an UAV powered by solar energy in order to enhance their functionality and broader their applications. A gas sensing system implementing nanostructured metal oxide (MOX) and non-dispersive infrared sensors was developed to measure concentrations of CH4 and CO2. Laboratory, bench and field testing results demonstrate the capability of UAV to capture, analyze and geo-locate a gas sample during flight operations. The field testing integrated ground sensor nodes and the UAV to measure CO2 concentration at ground and low aerial altitudes, simultaneously. Data collected during the mission was transmitted in real time to a central node for analysis and 3D mapping of the target gas. The results highlights the accomplishment of the first flight mission of a solar powered UAV equipped with a CO2 sensing system integrated with a WSN. The system provides an effective 3D monitoring and can be used in a wide range of environmental applications such as agriculture, bushfires, mining studies, zoology and botanical studies using a ubiquitous low cost technology.

Ultrafine Particles from Traffic Emissions and Children’s Health (UPTECH) in Brisbane, Queensland (Australia): Study design and implementation

Ultrafine particles are particles that are less than 0.1 micrometres (µm) in diameter. Due to their very small size they can penetrate deep into the lungs, and potentially cause more damage than larger particles. The Ultrafine Particles from Traffic Emissions and Children’s Health (UPTECH) study is the first Australian epidemiological study to assess the health effects of ultrafine particles on children’s health in general and peripheral airways in particular. The study is being conducted in Brisbane, Australia. Continuous indoor and outdoor air pollution monitoring was conducted within each of the twenty five participating school campuses to measure particulate matter, including in the ultrafine size range, and gases. Respiratory health effects were evaluated by conducting the following tests on participating children at each school: spirometry, forced oscillation technique (FOT) and multiple breath nitrogen washout test (MBNW) (to assess airway function), fraction of exhaled nitric oxide (FeNO, to assess airway inflammation), blood cotinine levels (to assess exposure to second-hand tobacco smoke), and serum C-reactive protein (CRP) levels (to measure systemic inflammation). A pilot study was conducted prior to commencing the main study to assess the feasibility and reliably of measurement of some of the clinical tests that have been proposed for the main study. Air pollutant exposure measurements were not included in the pilot study.

Avaliação da configuração espacial das bacias aéreas da Região Metropolitana do Rio de Janeiro.

O dimensionamento de uma rede de monitoramento e controle da qualidade do ar requer o conhecimento da área onde os poluentes atmosféricos, emitidos por fontes fixas e móveis, tendem a se concentrar e os seus fenômenos de dispersão. A definição das áreas de monitoramento da poluição atmosférica na Região Metropolitana do Rio de Janeiro é um tema discutido desde o início dos anos 80 quando foram estabelecidas as bacias aéreas a partir de cartas topográficas. Este projeto consiste em pesquisa aplicada ao estabelecimento da configuração espacial e mapeamento das bacias aéreas a partir de dados digitais. Tal esforço é justificado em função do alcance dos beneficiados diretamente e à sociedade em geral, a partir do conhecimento das condições da qualidade do ar e seu comportamento ao longo do tempo. O estudo realizado se concentra na Região Metropolitana do Rio de Janeiro, com base em dados necessários para a avaliação da dinâmica das massas de ar na área de estudo e suas características para definição das novas bacias aéreas com suporte de um Sistema de Informação Geográfica (SIG). Apoiado nos dados cartográficos digitais e nos dados cadastrais das estações de monitoramento, foi projetado e implementado um SIG, em atendimento aos requisitos de mapeamento digital das bacias aéreas, da distribuição espacial das estações de monitoramento da qualidade do ar, das principais fontes de emissão de poluentes e das principais vias de circulação veicular, onde foram identificadas e mapeadas regiões com características semelhantes para diversos cenários com uso potencial do SIG. Foi criado um banco de dados georeferenciado, previamente modelado oferecendo consultas espaciais destinadas às necessidades de gestão ambiental. Com a utilização do SIG, foram identificadas áreas com deficiência no monitoramento, áreas críticas de poluição atmosférica e propostas as novas bacias aéreas delimitadas a partir dos dados digitais. O SIG se mostrou uma ferramenta eficiente para a gestão ambiental da qualidade do ar na RMRJ, pois permitiu em ambiente de escritório a representação dos elementos necessários para a avaliação da configuração espacial das bacias aéreas e proporcionou uma visualização dinâmica da distribuição espacial das estações de monitoramento nas bacias aéreas propostas.

Fishery potential along the Indian coastal waters between Porbandar and Ratnagiri

As part of the ongoing marine pollution monitoring programme the coastal stretch between Porbandar and Ratnagiri was considered to assess the fishery potential. Regular experimental trawling was done off Porbandar, Veraval, Diu, Hazira, Daman, Bassein, Bombay, Murud and Ratnagiri at a depth range of 5-25 m during 1988 to 1992. The catch rate varied from 1.2 to 225 kg/h (av.20.3 kg/h). Zonewise maximum catch (av.56.8 kg/h) was observed off Ratnagiri followed by off Porbandar (av.30.1 kg/h), off Bombay (av.23.9 kg/h) and off Murud (av.19.8 kg/h). The area between Hazira and Daman was poor in fish catch. In general, the catch rate showed a fluctuating trend during the period of observation. Among the hundred species identified from the collections the most common species were Coilia dussumieri, Johnius glaucus, Scoliodon laticaudus, Lepturacanthus savala, Harpadon nehereus, Sardinella longiceps, Pampus sp. and Congresox sp. The community structure and species assemblage at different zones are discussed in detail.

Biogeochemical study of poly aromatic hydrocarbons (PAHs) and its physiological affection response in mudskipper (Boleophthalmus dussumieri) at coast of Khuzestan

Study on the biomarkers types to assess health status of marine ecosystems in environmental biomonitoring has an important value. Accordingly, accumulation of polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) in sediment, water and tissues (liver and gill) of mudskipper(i.e. Boleophthalmus dussumieri) and some physiological responses like lysosomal membrane change performed on haemocytes, stability of red blood cell membrane and the Glutathione-S Transferase (GST) activity in the liver were measured in mudskipper. Samples were obtained from five sites along north western coast of the Persian Gulf (Khuzestan coast). Red blood cell membrane changes after different concentration of PAHs at different time was also studied to evaluate impact of PAHs compound on cell membrane. PAHs concentration was measured by HPLC method. The activity of GST enzyme was analysed by spectrophotometric method. Lysosomal membrane change was measured by NRR time method and stability of red blood cell membrane was evaluated by EOF test. Total PAH concentrations in the coastal sea water, the sediments, the liver and the gill tissues ranged between 0.80-18.34 μg/l, 113.50-3384.34 ng g-1 (dry weight), 3.99-46.64 ng g-1 dw and 3.11-17.76 ng g-1 dw, respectively. Highest PAHs pollution was found at Jafari while the lowest was detected at Bahrakan sampling sites. The lowest enzymatic activity was identified at Bahrakan (7.19 ± 1.541 nmol/mg protein/min), while the highest was recorded at Jafari (46.96 ± 7.877 nmol/mg protein/min). Comparative analysis of GST activity in the liver of mudskippers showed significant difference (p < 0.05) between the locations of Jafari and Bahrakan, and with other sites. Moreover, no significant difference was detected between the locations of Arvand, Zangi and Samayeli (p < 0.05). The mean RT was below 90 minutes in all sampling sites. Values of mean RT of the dye ranged from 34 (for the blood samples of mudskipper collected from Jafari site) to 78 minutes (for the blood samples of mudskipper collected from Bahrakan site). Spatial evaluation revealed the longest RT in fish from Bahrakan as compared with those from other sites. Preliminary results showed a significant difference (p < 0.05) among sampling sites except between Arvand and Zangi (p > 0.05). Osmotic fragility curves indicated that erythrocytes collected from mudskippers at Jafari were the most 009 fragile followed by Zangi> Arvand> Samayeli> and Bahrakan. The mean erythrocyte fragility was significantly higher at Jafari site (p < 0.05) when compared to other sites. Significant differences were found between the various sites (p < 0.05).The result indicated no significant differences between the control and treatments of mudskipper RBC exposed to field concentrations of PAHs (P>0.05). The results further indicated significant differences (P<0.05) between the control and treatments of mudskipper RBC exposed to acute. Potency Divisor concentrations. It is clear from the present result that chronic. Potency Divisor concentrations protect red cells against osmotic hemolysis. This study, however, showed that PAH concentrations in this region are not higher than the available standards. The findings showed that Lysosomal membrane destabilization, liver GST activities and fragility of red cell membrane are highly sensitive in the mudskipper, B. dussumieri. Thus, mudskipper perceived to be good sentinel organisms for PAH pollution monitoring. Sediment PAH concentrations were strongly correlated with biomarkers, indicating that PAH type pollutants were biologically available to fish. One of the possible risk assessment implications of this study is that biomarkers can be applied not only to characterize biological effects of pollution exposures, but also to determine the bioavailability of pollution in aquatic systems. The results also indicated that PAHs compound possess anti haemolytic property.

The involvement of HSP22 from bay scallop Argopecten irradians in response to heavy metal stress

Heat shock protein 22 (HSP22) is an important member of small heat shock protein (sHSP) subfamily which plays a key role in the process of protecting cells, facilitating the folding of nascent peptides, and responding to stress. In the present study, the cDNA of HSP22 was cloned from Argopecten irradians (designated as AiHSP22) by rapid amplification cDNA end (RACE) based on the expressed sequence tags (ESTs). The full-length cDNA of AiHSP22 was of 1,112 bp, with an open reading frame of 588 bp encoding a polypeptide of 195 amino acids. The deduced amino acid sequence of AiHSP22 showed high similarity to previously identified HSP22s. The expression patterns of AiHSP22 mRNA in different tissues and in haemocytes of scallops exposed to Cd2+, Pb2+ or Cu2+ were investigated by real-time quantitative RT-PCR. The mRNA of AiHSP22 was constitutively expressed in all examined tissues, including haemocyte, muscle, kidney, gonad, gill and heart. The expression level in heart and muscle was higher than that in other tissues. The mRNA level of AiHSP22 in haemocytes was up-regulated after a 10 days exposure of scallops to Cu2+, Pb2+ and Cd2+. However, the expression of AiHSP22 did not increase linearly along with the rise of heavy metal concentration. Different concentrations of the same metal resulted in different effects on AiHSP22 expression. The sensitive response of AiHSP22 to Cu2+, Pb2+ and Cd2+ stress indicated that it could be developed as an indicator of exposure to heavy metals for the pollution monitoring programs in aquatic environment.