Sharks often bioaccumulate mercury (Hg) concentrations in their muscle to levels that threaten the health of human consumers. However, few published studies have examined if the high Hg levels seen in shark muscle also occur in the shark brain, or if Hg accumulation affects shark neurophysiology. Therefore, this study examined if shark brains accumulate significant levels of Hg, if Hg accumulation occurs in certain subcomponents of the brain, and if Hg accumulation is associated with oxidative stress effects on the shark central nervous system, with special focus on the Atlantic sharpnose shark (Rhizoprionodon terraenovae). Sharks were collected along the U.S. Southeastern coast throughout most of the shark’s geographical range. Known biomarkers of Hg-induced neurological effects (markers of glial cell damage, S100b, and markers of oxidative stress) in the shark cerebrospinal fluid were examined. Brain Hg levels were correlated with muscle Hg levels, but were significantly lower and did not exceed most known thresholds for neurological effects, suggesting limited potential for such responses. Data on known biomarkers of Hg-induced neurological effects support this premise, because they were not correlated with brain Hg levels. Organic methylmercury did not compose of a high percentage of the total mercury in the brain, indicating demethylation of Hg is occurring in the brain. Higher Hg levels were measured in the forebrain of the shark in comparison with the midbrain and hindbrain, but levels in both were below threshold levels for effects. This study is the first to demonstrate the correlation and significant difference of Hg in the brain and muscle of sharks, and it identifies significantly higher Hg levels in the forebrain; making this study one of the most extensive analysis of Hg in a single shark species.

L’évaluation de l’impact des polluants dans l’environnement est une des préoccupations majeures qui s’inscrit dans la Directive Européenne Cadre Eau 2000. Les réglementations préconisées ont notamment pour objectif de parvenir au bon état chimique et écologique des masses d’eau. Dans ce contexte, notre étude a consisté à développer une approche multibiomarqueur sur des juvéniles de poisson afin d’évaluer les effets biologiques de la pollution chimique en milieu littoral. Des paramètres moléculaires de détoxification (EROD, GST) et une enzyme antioxydante (CAT) ont été utilisés en tant que «système d’alarme » susceptibles de détecter une perturbation avant l’apparition de signes pathologiques irréversibles. En parallèle, différents biomarqueurs physiologiques (croissance somatique et récente, rapport ARN/ADN, indices morphométrique et lipidique) ont été analysés en considérant que ceux-ci pourraient révéler les dommages induit par les polluants sur l’état de santé des juvéniles. La sensibilité et la pertinence des biomarqueurs moléculaires et physiologiques ont été testés expérimentalement sur des juvéniles : i) de bar exposés à une pollution aigüe de pétrole, ii) de bar et de turbot soumis à des mélanges de contaminants en concentrations environnementales en conditions contrôlée et semi-contrôlée (« caging »). Nos résultats montrent la capacité de l’EROD, et à un degré moindre de la GST, à détecter une exposition courte (2 et 4 jours) des organismes au pétrole et à refléter ses effets délétères sur leur état de santé. Cette relation entre biomarqueurs moléculaires et physiologiques a par contre été plus difficilement établie dans un contexte de pollution multiple. Les indices de croissance et de condition utilisés se sont avérés plus sensibles aux différents niveaux de contamination analysés (métaux et HAPs). Leur utilisation a permis d’évaluer la condition affaiblie des organismes mis en cage en milieu portuaire pendant 38 jours. Cette expérience de « caging » s’est révélée concluante, notamment pour les juvéniles de bar, sur lesquels aucun stress physiologique de la mise en cage n’a été détecté dans la station de référence. Les effets délétères des contaminants chimiques sur l’état de santé des juvéniles de turbot ont également été observés en condition contrôlée après exposition de 21 jours aux mêmes sédiments portuaires et à un sédiment estuarien. En complément de ces expériences, une étude de terrain a été réalisée sur des juvéniles de flet prélevés dans des estuaires le long de la côte française et belge. Une diminution des indices morphométrique et lipidique des juvéniles de flet, issu des trois estuaires anthropisés, a été observée en relation avec des bioconcentrations en métaux plus élevées que l’estuaire de référence. Les résultats issus de ces différentes études montrent la potentialité des indices de croissance et de condition à révéler les effets biologiques des contaminants chimiques sur les juvéniles de poissons marins. Cependant, leur spécificité vis à vis des polluants étant plus faible que les paramètres de détoxification, leur utilisation peut être limitée. Ces travaux montrent ainsi le besoin d’utiliser des biomarqueurs à différents niveaux d’organisation biologique dans les programmes de biosurveillance. / Evaluation of pollutant effects in environment is one of the major issues of the European Water Framework Directive 2000. Regulations have particularly the objective to reach to a good chemical and ecological status of water bodies. In this context, the aim of our study was to develop a multibiomarker approach on juvenile marine fish in order to evaluate the biological effects of chemical pollution in coastal areas. Molecular detoxification parameters (EROD, GST) and an antioxidant enzyme (CAT) were used as early warning tools of toxicity allowing the prevention of irreversible damages. In parallel, different physiological biomarkers (somatic and recent growth, RNA:DNA ratio, morphometric and lipidic indices) were analysed as reflecting damages on juveniles health. Sensitivity and relevance of molecular and physiological biomarkers were tested experimentally on juvenile : i) sea bass exposed to acute petroleum pollution, ii) sea bass and turbot submitted to a mix of contaminants in environmental concentrations during controlled and semi-controlled (caging) conditions. Our results show the ability of EROD, and in lower degree the GST, to detect short exposure (2 and 4 days) of organisms to petroleum and to reflect their deleterious effects on fish health. This relationship between molecular and physiological biomarkers was more difficultly established under multiple pollutions. Growth and condition indices were found to be more sensitive to the different levels of chemical contamination analysed (metal, PAHs). Their analyses allowed us to evaluate the weakened condition of organisms caged in the harbour area during 38 days. This caging experiment was relevant especially for juvenile sea bass in which no physiological stress was detected in the reference station. Deleterious effects of chemical contaminant on turbot juvenile health were also observed in controlled condition after 21 days exposure to the same harbour sediments and to an estuarine sediment. In complement to these experiments, a field study was realized on juvenile flounders sampled in some estuaries along the French and Belgium coast. A decrease of morphometric and lipidic indices were found in juvenile flounders from the three anthropogenic estuaries showing the highest metal bioconcentrations compared to the reference estuary. Results from these different studies showed the potentiality of growth and condition indices to reflect biological effects of chemical contaminants on juvenile marine fish. However, their use could be limited by their lower specificity to pollutant than parameters involved in detoxification. These works show therefore the need to use biomarkers at different level of biological organization in biomonitoring programs.

Les Rejets Urbains par Temps de Pluie (RUTP) représentent une pollution très complexe et variable de par la diversité des évènements pluvieux et des bassins versants lessivés. Les RUTP sont, dans la majorité des cas, rejetés dans des milieux récepteurs aquatiques péri-urbains tels que les lacs, rivières ou eaux souterraines, sans traitement d’épuration. La pollution déversée, qui peut être très diluée, est le plus souvent liée à des évènements relativement courts et difficiles à prévoir. L’impact écotoxique des RUTP peut donc s’avérer difficile à évaluer, en particulier par des mesures directes in situ. Parmi les organismes utilisés en écotoxicologie, les microalgues sont extrêmement intéressantes. En effet, elles constituent la base des réseaux trophiques, sont sensibles à une large gamme de polluants et sont très sensibles à la présence de substances exogènes. C’est la raison pour laquelle nous avons développé dans un premier temps une batterie de biomarqueurs cellulaires sur microalgue (perturbation de la physiologie (comme la photosynthèse) de Chlorella vulgaris), afin de montrer leur intérêt pour détecter rapidement et sensiblement l’impact toxique d’échantillons de RUTP collectés sur la région Lyonnaise. La réponse de ces biomarqueurs a été comparée en laboratoire à une batterie de bioessais écotoxicologiques monospécifiques classiques sur microalgues et microcrustacés (e.g. essais de croissance, reproduction). Dans un second temps, nous avons travaillé à l’adaptation de ces biomarqueurs afin de créer des outils de détection in situ. Des biocapteurs à cellules entières, basés sur une mesure de la perturbation de la photosynthèse (fluorescence chlorophyllienne) de microalgues, ont été développés. Pour leur création, deux techniques de mise en contact bio-récepteur/transducteur ont été testées : (i) la double encapsulation des microalgues dans des hydrogels alginate/silice utilisant un procédé sol-gel, et (ii) l’inclusion des microalgues dans des puces microfluidiques fabriquées par xurographie. Une station portative autonome de terrain a été élaborée et testée avec efficacité pour effectuer des mesures in situ de la toxicité des RUTP, et des milieux aquatiques urbains contaminés. Ce travail de thèse présente de nombreuses perspectives concernant une meilleure connaissance de l’impact des RUTP sur les organismes aquatiques. Il apporte également des réponses à la problématique du développement des biocapteurs à cellules algales entières pour la surveillance environnementale. / Urban Wet-Weather Discharges (UWWD) represent a very complex and variable pollution due to the diversity of the rainfall events and leached watersheds. In most cases, UWWD are released without, or after very low treatments only, in suburban aquatic environments such as lakes, rivers or groundwaters. Spilled pollution is often linked to relatively short and difficult to predict events, and can be very diluted. Thus, it may be complicated to assess the ecotoxic impact of UWWD, and particularly in situ. Among the organisms used in ecotoxicology, microalgae are particularly interesting because they are the basis of trophic networks, are sensitive to a wide range of pollutants found in UWWD and can react very quickly to their presence. It’s why, first, we developed and used a battery of microalgae (Chlorella vulgaris) cellular biomarkers (e.g. photosynthesis disturbance) to demonstrate their utility in detecting the toxic impact of UWWD samples collected in the Lyon city area in a rapid and sensitive way, in comparison with a battery of monospecific bioassays on microalgae and microcrustaceans (e.g. growth or reproduction inhibition assays). In a second phase, we worked on the adaptation of these biomarkers for the creation of ecotoxicological field tools, biosensors. We developed two types of whole-cell biosensors based on the microalgal photosynthesis (chlorophyll fluorescence) disturbance. We particularly worked on the microalgal immobilization processes in the aim to design biosensors, using mainly two techniques: a double-encapsulation in alginate/silica hydrogels using a sol-gel process and an inclusion in microfluidic chips created by xurography. Finally, we were able to create an autonomous portative biosensor able to conduct in situ measurements of UWWDs toxicity and contaminated urban aquatic environments in general. This thesis project presents many perspectives concerning the deeper understanding of the UWWDs impact on aquatic organisms, and also on the development of whole-cell biosensors for the environmental monitoring.

As modificações ambientais provocadas pela humanidade, em especial pela agricultura, têm sido motivo de preocupação e estudos por todo o mundo. Nesse sentido, os solos figuram como um dos compartimentos ambientais mais impactados pelo uso de agrotóxicos, produtos amplamente utilizados na agricultura moderna. O objetivo deste trabalho foi avaliar se e como os agrotóxicos Score® 250 EC (i.a. difenoconazol) e Kraft® 36 EC (i.a. abamectina), isolados e em mistura, afetam a flora (germinação e crescimento do tomate - Lycopersicon lycopersicum), as comunidades microbianas do solo (biomassa microbiana em carbono, respiração, quociente metabólico e enzima β-glucosidase) e os enquitreídeos (reprodução de Enchytraeus crypticus em diferentes densidades e a relação trófica entre estes e os microrganismos), ao longo do tempo após a contaminação do solo. Em relação aos parâmetros microbianos, a despeito de algumas variações em decorrência da presença dos agrotóxicos, os indicadores das funções gerais do sistema edáfico não foram grandemente prejudicados, expressando uma redundância funcional. Não obstante, o solo-controle apresentou maior estabilidade em relação às variações dos parâmetros, sugerindo que os microrganismos presentes neste solo apresentaram uma maior robustez e estabilidade ao longo do tempo. Em relação aos testes com E. crypticus, os índices de reprodução não foram significativamente alterados em função da ação dos agrotóxicos, mas ratificou-se a importância dos microrganismos na dieta dos mesmos, haja vista as correlações entre o tamanho das comunidades microbianas e as taxas de crescimento dos enquitreídeos. Com relação ao crescimento e germinação do tomate, puderam ser observados valores maiores de altura e massa seca das plântulas em relação ao controle. Em contrapartida, observou-se uma possível melhor tendência de crescimento das plântulas no solo controle ao longo do tempo. Por fim, considerando a complexa problemática brasileira em relação ao uso de agrotóxicos, reiterou-se a importância do cumprimento das recomendações de aplicação de ambos os agrotóxicos avaliados por parte dos agricultores e recomendou-se a iniciativa de diminuição progressiva da sua utilização. / Environmental changes caused by humanity, especially by agriculture, have been a cause for concern throughout the world. The soils are one of the environmental compartments most impacted by the use of pesticides, which are widely used in modern agriculture. This research aimed at evaluating whether and how the insecticide Kraft® 36 EC (a.i. abamectin) and the fungicide Score® 250 EC (a.i. difenoconazole), isolated and in mixture, affect: a) the soil microbial communities (microbial biomass carbon, respiration, metabolic quotient and β-glucosidase enzyme); b) enchytraeid worms (reproduction of Enchytraeus crypticus in different densities and their trophic relation with microorganisms); and c) the flora (emergence and growth of tomato - Lycopersicon lycopersicum), over 84 days after contamination. The microbial indicators were not greatly impaired and expressed a functional redundancy, despite some variations due to the presence of pesticides. Nevertheless, the control group presented a greater stability than the contaminated ones, suggesting a greater robustness and stability of microorganisms over time, which are important factors for a better quality of the soil. In relation to E. crypticus tests, the importance of microorganisms on their diet was ratified, since positive correlations between the size of microbial communities and the enchytraeids rate of increase were observed. The different densities of E. crypticus were not significantly influenced by the effects of pesticides on the microorganisms. With respect to the growth and germination of tomato, higher values of height and dry mass of the seedlings were observed in contaminated groups. On the other hand, a higher growth tendency of the seedlings in the control soil was observed over time. Finally, considering the complexity of the Brazilian pesticide issue, we emphasize the importance of compliance of the recommendations on pesticides application and reinforce the initiative of decreasing their use.

A água é um importante recurso natural que contribui para melhorias no bem-estar social e desenvolvimento inclusivo. A presença de produtos químicos, rejeitos radioativos e agentes infecciosos pode comprometer a qualidade desse recurso, afetando a biodiversidade e a subsistência de milhões de pessoas. A Ecotoxicologia Aquática é uma ciência que surgiu para dar suporte no enfrentamento dos problemas de contaminação dos corpos d\'água por compostos tóxicos. Seus instrumentos de análise são capazes de avaliar a toxicidade de compostos químicos, sinalizando os potenciais efeitos ecotoxicológicos e seus mecanismos de ação em organismos vivos em ambientes impactados. A Bacia Hidrográfica do Rio Pardo (UGRHI 04) abrange 27 municípios com um importante contingente populacional (1.092.477 habitantes), inserido em uma região cuja prática agrícola baseia-se na cultura de cana-de-açúcar para a produção de etanol e açúcar. Dentro desse contexto, o objetivo do estudo foi avaliar a toxicidade para organismos bioindicadores de amostras de água superficial do Rio Pardo, principal afluente da Bacia Hidrográfica do Rio Pardo. Foram realizados ensaios de toxicidade aguda com Daphnia similis e Vibrio fischeri, e toxicidade crônica com Ceriodaphnia dubia. Adicionalmente, analisaram-se Oxigênio Dissolvido (OD), pH e Temperatura da água. Os resultados obtidos mostraram que, os parâmetros físico-químicos analisados estão de acordo com os limites estabelecidos pela Resolução CONAMA 357/2005 [OD (>= 5 mgO2/L); pH (6 a 9)]. Nos ensaios de toxicidade aguda realizados com Daphnia similis, tanto na estação chuvosa quanto na estação seca, não observou-se toxicidade sobre os organismos testados. Todas as amostras foram classificadas como Não Tóxicas (NT). Nos ensaios de toxicidade crônica com Ceriodaphnia dubia, na estação chuvosa, nenhuma das amostras analisadas apresentou toxicidade. Das amostras analisadas na estação seca, 50% apresentaram Efeito Crônico (EC); os resultados mostraram diferença estatisticamente significante entre o número médio de neonatos produzidos por adulta no grupo controle (19,2) e nas amostras dos pontos de coleta 2 (10,7), 3 (10,5) e 5 (8,1). No entanto, não houve diferença estatisticamente significante nas amostras dos pontos de coleta 1 (13,7), 4 (12,3) e 6 (14,3), classificadas como NT. A comparação entre os resultados obtidos no presente estudo, nos ensaios de toxicidade crônica com Ceriodaphnia dubia, mostrou similaridade com a série histórica de dados (2010-2015) fornecida pela Agência Ambiental do Governo do Estado de São Paulo (CETESB). Nos ensaios de toxicidade aguda realizados com Vibrio fischeri, nas estações chuvosa e seca do ano de 2016, não observou-se toxicidade sobre a bactéria após os períodos de 5 e 15 minutos de exposição; todas as amostras foram classificadas como NT. Apesar do Rio Pardo estar inserido em área com reconhecido uso de produtos agrícolas e pouca proteção de Áreas de Preservação Permanente (APP), os resultados mostraram toxicidade apenas para o organismo Ceriodaphnia dubia, na estação seca do ano de 2016, possivelmente relacionada com a diminuição da vazão média e a concentração de poluentes na água. Cabe destacar a importância da manutenção do monitoramento periódico pela CETESB, considerando o Art. 14 da Resolução CONAMA 357/2005, que prevê a \"não verificação de efeito tóxico crônico a organismos\" para águas doces de Classe 1 e 2 no contexto brasileiro. / Water is an important natural resource that contributes to improvements in social well-being and inclusive development. The presence of chemicals, radioactive waste and infectious agents can compromise the quality of this resource, affecting the biodiversity and livelihoods of millions of people. Aquatic Ecotoxicology is a science that has emerged to support the problems of contamination of water bodies by toxic compounds. Its analytical instruments are able to evaluate the toxicity of chemical compounds, signaling the potential ecotoxicological effects and their mechanisms of action in living organisms in impacted environments. The Pardo River Hydrographic Basin (UGRHI 04) covers 27 municipalities with a significant population (1.092.477 inhabitants), inserted in a region whose agricultural practice is based on the cultivation of sugarcane for the production of ethanol and sugar. In this context, the objective of the study was to evaluate the toxicity to bioindicators organisms of surface water samples of the Pardo River, main tributary of the the Pardo River Hydrographic Basin. Acute toxicity tests were performed with Daphnia similis and Vibrio fischeri, and chronic toxicity with Ceriodaphnia dubia. In addition, dissolved oxygen (DO), pH and water temperature were analyzed. The obtained results showed that the physical-chemical parameters analyzed are in accordance with the limits established by CONAMA Resolution 357/2005 [DO (>= 5 mgO2 / L); pH (6 to 9)]. In the acute toxicity tests performed with Daphnia similis, both in rainy season and in dry season, no toxicity was observed on the organisms tested. All samples were classified as Non-Toxic (NT). In the chronic toxicity tests with Ceriodaphnia dubia in the rainy season none of the analyzed samples presented toxicity. Of the samples analyzed in the dry season, 50% presented Chronic Effect (CE); The results showed a statistically significant difference between the mean number of neonates produced by the adult in the control group (19,2) and the collection points 2 (10,7), 3 (10,5) and 5 (8,1). However, there was no statistically significant difference in the samples from collection points 1 (13,7), 4 (12,3) and 6 (14,3), classified as NT. The comparison between the results obtained in the present study in the chronic toxicity tests with Ceriodaphnia dubia showed similarity with the historical data series (2010-2015) provided by the Environmental Agency of the State of São Paulo (CETESB). In the acute toxicity tests performed with Vibrio fischeri in the rainy and dry seasons of 2016, no toxicity was observed on the bacteria after periods of 5 and 15 minutes of exposure; All samples were classified as NT. Although Rio Pardo is inserted in an area with recognized use of agricultural products and little protection from Permanent Preservation Areas (PPA), the results showed toxicity only for the Ceriodaphnia dubia organismo, in the dry season of 2016, possibly related to the decrease in average flow and the concentration of pollutants in the water. It is important to highlight the importance of Maintenance of periodic monitoring by CETESB, considering Art. 14 of CONAMA Resolution 357/2005, which provides for \"non-verification of chronic toxic effect to organisms\" for Class 1 and 2 fresh waters in the Brazilian context

O rio Corumbataí possui importância regional pois suas águas têm potencial para abastecer os municípios de Analândia, Corumbataí, Rio Claro e Piracicaba. O consumo para fins de abastecimento doméstico, recreação, irrigação e proteção da vida aquática exige que os padrões de qualidade de suas águas sejam atendidos. Apesar disso, em alguns pontos apresenta queda da qualidade da água, com teores de fósforo, alumínio, cobre, mercúrio, manganês, turbidez, DBO e coliformes fecais acima dos limites estabelecidos pela Resolução CONAMA 20/86. As amostras de água e sedimento coletadas em sete pontos ao longo do rio Corumbataí foram testadas quanto à toxicidade aguda e crônica, utilizando organismos indicadores como o cnidário Hydra attenuatta, os cladóceros Daphnia magna e Daphnia similis, a alga unicelular Selenastrum capricornutum e bulbos de Allium cepa. Testes de toxicidade aguda conduzidos com elutriato utilizando-se Daphnia magna e Daphnia similis, demonstraram indícios de toxicidade em maior número de locais que as amostras de sedimento total. Testes de toxicidade aguda e crônica da água conduzidos com os cladóceros permitiram a identificação de toxicidade nas estações de amostragem Analândia Montante, Analândia Jusante, Corumbataí Jusante, Rio Claro Montante e Piracicaba. Em teste com Allium cepa exposto à água e ao sedimento, não foi observada toxicidade e na maioria das amostras houve promoção do crescimento devido ao incremento de fósforo e nitrogênio pela entrada de esgoto no sistema. Nas amostras de água e sedimento o índice mitótico das células das raízes apresentou redução das divisões celulares no sentido montante-jusante do rio. A análise do sulfeto volatilizável por acidificação (SVA) e de metais simultaneamente extraídos (MSE) dos sedimentos mostrou excesso de metais, que podem estar relacionados com a toxicidade observada nos testes agudos e crônicos realizados. Enquanto o estudo das variáveis físicas e químicas e a análise das formas nitrogenadas (amônia total) foi relacionado com a formação de amônia não-ionizada, biodisponibilidade de metais e redução do oxigênio dissolvido, a análise granulométrica do sedimento mostrou que os locais Rio Claro Montante e Piracicaba, comparados com as demais estações de amostragem, apresentaram maior capacidade de reter contaminantes devido aos maiores teores de argila e de matéria orgânica. Concluímos que os organismos mais indicados para análise da toxicidade da água e sedimento foram Daphnia magna e Daphnia similis, os quais apresentaram boa correspondência com a contaminação por metais. / The River Corumbataí possesses regional significance therefore its water has potential to supply the cities of Analândia, Corumbataí, Rio Claro and Piracicaba, in state of São Paulo, Brazil. The consumption for ends of domestic supplying, recreation, irrigation and protection of aquatic life demands that the standards of quality of its water are attended. Despite of that, the water presents, in some points, lack of quality, with contents of phosporus, aluminum, copper, mercury, manganese, turbidity, dissolved oxygen and coliforms above the limits established by the Resolution CONAMA 20/86. The samples of water and sediment collected in seven points of River Corumbataí were tested for acute and chronic toxicity using test organisms, as the cnidarian Hydra attenuatta, the cladocerans Daphnia magna and Daphnia similis, the unicellular green alga Selenastrum capricornutum, and onions Allium cepa. Acute toxicity tests led with elutriate using Daphnia magna and Daphnia similis showed indication of toxicity in a larger number of localities than the samples of total sediment. Acute and chronic toxicity tests of water led with cladocerans permitted of identifying toxicity in the sample stations of Analândia upstream and downstream, Corumbataí downstream, Rio Claro upstream, and Piracicaba. In tests performed with Allium cepa exposed to water and occurred increase of growth, due to the increment of phosphorus and nitrogen that had appeared by the sewer entrance of the system. In the samples of water and sediment, the mitotic index of the cells of the roots presented reduction of cellular divisions in the direction upstream-downstream of the river. The analysis of acide volatile sulfide (AVS) and simultaneously extracted metal (SEM) of the sediments showed excess of metals, that can be related with the toxicity observed in the acute and chronic toxicity tests perfomed. While the study of physical and chemical variables and the analysis of ammonia was related with un-ionized ammonia, bioavailability of metals and reduction of dissolved oxygen, the grain sized profile showed that localities Rio Claro upstream and Piracicaba, compared with the others sample stations, presented greater capacity to retain contaminants, due to larger contents of clay and organic matter. Concluding, we accept as true that the most appropriate organisms for analysis of toxicity of water and sediment are Daphnia magna and Daphnia similis, which presented good correspondence with the contamination by metals.

Os impactos ambientais relacionados ao uso de agrotóxicos em áreas agrícolas vêm sendo considerados como preocupantes nas últimas décadas, verificando-se efeitos adversos em diferentes níveis de organização biológica nos ecossistemas terrestres e aquáticos e, consequentemente, com elevados riscos à saúde humana. No municipio de Bom Repouso, MG, com economia baseada na produção de batata e morango, a situação é similar, evidenciando-se a utilização intensiva e inadequada de agrotóxicos (mais de 80 produtos), muitos com alta periculosidade ambiental e toxicológica, entre eles o Vertimec® 18 EC. No sentido de verificar os impactos do uso deste agrotóxico, estudos experimentais foram conduzidos para avaliação de efeitos agudo, crônico (reprodução) e comportamental (rejeição) com Eisenia andrei (Annelida, Oligochaeta), além da realização de ensaio multi-espécies, com populações da fauna edáfica extraidas de área do CRHEA/SHS/EESC/USP, Itirapina, SP. Por meio dos resultados obtidos, verifica-se que para E. andrei a CL50, 14dias foi de 7,64 mg/kg, sendo que a sobrevivência dos organismos nos ensaios crônicos (28 dias) só diferiu significativamente (p<0,05) do controle na maior concentração (10,5 mg/kg). Os sobreviventes apresentaram alterações morfológicas (afilamento e descoloração da parte posterior; estrangulamentos em diferentes regiões do corpo; fragmentação e perda de segmentos, principalmente posteriores), comportamentais (letargia ou lentidão na resposta a estímulos mecânicos) e diminuição do peso corporal, correlacionadas ao aumento das concentrações do agrotóxico. Em relação à reprodução, o número médio de juvenis (n = 4) passou de 33 (Controle) para 3 (0,875 mg de abamectina/kg SAT), não ocorrendo reprodução nos demais tratamentos. Nos ensaios de comportamento, houve rejeição, com diferença significativa (p<0,05) em relação ao controle, a partir de 1,75 mg abamectina/kg. Nos ensaios com multi-espécies verificou-se efeito significativo na densidade (p<0,05), sendo maior no controle, no qual também foram registrados os maiores índices de diversidade e riqueza para fauna edáfica, e menor índice de dominância, em relação à dose recomendada (DR). / Environmental impacts of pesticides use in agricultural areas have been a matter of worry in the last decades, with adverse effects on different levels of biological organization of terrestrial and aquatic ecosystems and, consequently, denoting high risks to human health. At Bom Repouso, MG, Brazil, where economy is based on potato and strawberry production, the situation is similar, with intensive and inappropriate pesticide use (more than 80 products), many very dangerous and toxic to the environment and humans, such as Vertimec® 18 EC. Aiming to verify the impacts of the use of this pesticide, experimental studies were conducted to evaluate the acute, chronic (reproduction) and behavioral (avoidance) effects on Eisenia andrei (Annelida, Oligochaeta), in addition to an multi-species assay, with edaphic fauna populations extracted from an area at CRHEA/SHS/EESC/USP, Itirapina, SP. The LC50, 14d for E. andrei was 7.64 mg/kg and the survival of earthworms on chronic test (28 days) differed significantly (p<0.05) from control only at the highest concentration (10.5 mg abamectin/kg soil). Survivors showed morphological (threadlike and colorless posterior region; constrictions on different body regions; fragmentation and loss of segments) and behavioral (lethargy or slowness o respond to mechanical stimuli) alterations and weight loss correlated to increasing pesticide concentrations. Respecting to reproduction, average (n = 4) number of juvenile was 33 (Control); 3 (0.875 mg de abamectin/kg soil) and 0 (other treatments). Earthworms avoided contaminated soils, with significant difference (p<0.05) from control, from 1.75 mg abamectin/kg soil. Multi-species tests showed significant effect (p<0.05) on density, higher on control, which showed higher diversity and richness indexes for edafic fauna, and small dominance index, compared to recommended dose (DR).

A região de Caraguatatuba encontra-se exposta a duas fontes mais significativas de poluição marinha: efluentes domésticos e derramamentos de petróleo, principalmente pela proximidade com Canal de São Sebastião. O presente estudo objetivou avaliar a qualidade do sedimento da região por meio de ensaios ecotoxicológicos com sedimentos coletados em 21 pontos, no inverno e no verão. Foram realizados ensaios de toxicidade aguda com sedimento total usando os anfípodos Tiburonela viscana e Leptocheirus plumulosus, de toxicidade crônica avaliada pela eclosão de ovos do copépodo Nitokra sp, e de interface sedimento/água com embriões do equinodermata Lytechinus variegatus. O maior número de amostras com toxicidade foi observado na campanha de verão, e o organismo que se mostrou mais sensível foi L. variegatus. Os resultados demostraram maior toxicidade nos sedimentos próximos à planície de maré e saída do Canal de São Sebastião, ao sul, e próximo à Praia de Tabatinga, extremo norte do município. Esta distribuição de pontos com toxicidade segue o padrão de deposição de partículas provenientes do Canal de São Sebastião e se aproxima dos resultados de qualidade sanitária da região. / The Caraguatatuba region is exposed to two significant sources of marine pollution: domestic sewage and oil spills, mainly due to the proximity of the São Sebastião Channel. This study aimed to evaluate the sediment quality of the region through ecotoxicological tests with sediment and sediment / water interface, collected in 21 points, in winter and summer. Acute toxicity tests were conducted with total sediment using the amphipods Tiburonela viscana and Leptocheirus plumulosus, chronic toxicity was evaluate in hatching eggs with the copepod Nitokra sp, and sediment / water interface with Echinodermata Lytechinus variegatus embryos. The largest number of toxic points was obtained in the summer campaign, and the more sensitive organism was L. variegatus. Results showed greater toxicity close to tidal plain and in the São Sebastião Channel mouth, at soul, and next Tabatinga Beach, at northern edge of the municipality. This distribution of toxic points follows the pattern of particle deposition from the São Sebastião Channel, and approaches the results of sanitary quality in the region.

Nesse trabalho enfatizamos o uso de marcadores bioquímicos de estresse oxidativo em microalgas como sinalizadores precoces de exposição a agentes xenobióticos. A curva de crescimento e a taxa de crescimento diário (&#181;) foram determinadas através do monitoramento in vivo da fluorescência da clorofila. Baseado nos protocolos de testes toxicológicos in vitro, usando microalgas expostas por 48h, determinou-se a concentração efetiva que inibiu 50% de &#181; (IC50). Culturas de M. polymorphus, com concentração inicial de 1 X 106 células.mL-1, foram submetidas separadamente ao IC50 de oxiflurfeno (OxF) e benzo[a]pireno (BaP) por 48h sendo, posteriormente, coletadas para a análise de cinética enzimática em espectrofotômetro. As análises tanto dos níveis de MDA como dos níveis de GSH/GSSG e Asc- foram feitas em HPLC usando detectores de fluorescência e detectores coulométricos flow-through respectivamente. Além disso, os ensaios sobre a excreção/liberação de H2O2 in vivo foram feitos em um luminômetro usando-se a técnica do luminol. Os valores de IC50 para o OxF e BaP foram de 0,24 &#181;g.L-1 e 0,99 &#181;g.L-1 respectivamente. Os resultados das análises enzimáticas, obtidos nos ensaios com OxF, ao serem comparadas com controles, mostram aumentos para SOD (150 ± 7 e 32 ± 6 USOD.mg.prot-1), seguidos por aumentos menores para CAT (6,5 ± 0,7 e 3,9 ± 0,5 U.mg.prot.-1) e APx (1,01 ± 0,06 e 0,82 ± 0,05 U.mg.prot.-1) respectivamente. Nas culturas expostas ao BaP os resultados, comparados ao controle, mostraram maior atividade de CAT (35,7 ± 1,3 e 4,0 ± 0,9 U.mg.prot.-1) e APx (4,95 ± 0,06 e 0,86 ± 0,03 U.mg.prot.-1) enquanto a SOD foi menos pronunciada (105 ± 6 e 35 ± 5 USOD.mg.prot.-1). As análises das enzimas GR e DHAR quando comparadas ao controle (0,78 ± 0,07 e 0,43 ± 0,08 U.mg.prot.-1 respectivamente) apresentaram-se inibidas em quase 50% quando sob a ação de OxF e não apresentaram variações na presença de BaP. As análises de GST comparadas aos controles, tiveram menor atividade nos grupos sob OxF (176 ± 28 e 73 ± 18 ) frente ao BaP (402 ± 67 e 71 ± 24). Os resultados em HPLC revelaram níveis de MDA elevados nos dois grupos, especificamente 9 e 5 vezes o valor dos controles para as amostras expostas ao OxF e ao BaP respectivamente. Os resultados de GSH mostram diminuição de GSHtotal frente aos controles, em quase 40% sob ação do OxF e mais de 50% nas culturas com BaP. Além disso, a percentagem de GSH na forma de GSSG comparada ao GSHtotal (%IR Índice redox) foi de 60 e 75% nos grupos com OxF e BaP respectivamente. Nos valores obtidos nas análises de Asc- os resultados apontam diminuição em 45% sob OxF e pouco mais de 15% na presença de BaP. As análises de excreção/liberação in vivo de H2O2 mostram acentuada liberação nas células expostas ao OxF quando comparadas ao tratamento com BaP. A observação dos valores de IC50, mostra uma maior toxicidade de OxF quando comparada ao BaP e os resultados das análises das enzimas antioxidantes nos revelam que M. polymorphus usa diferentes estratégias frente aos agentes tóxicos. Tendo em vista a inibição de CAT e APx, as células sob exposição ao OxF utilizam a eliminação direta de H2O2 no meio e, eliminação via ação da GST. No entanto, tal situação parece não diminuir os níveis de lipoperoxidação, mesmo com consumo excessivo de Asc. As culturas expostas ao BaP evitam a evolução de H2O2 via atividade enzimática preferencial e os níveis baixos de GSH denotam a utilização de GST em processos de conjugação de xenobióticos. / The use of biochemical oxidative stress biomarkers in microalgae, as early watches during xenobiotic exposure are emphasized. The growth curve and the diary cells population increase rate (&#181;) were determined by chlorophyll fluorescence in vivo monitoring. Applying toxicological in vitro tests protocols and using microalgae exposed for 48h, we have determined the effective concentration that provoked 50% of &#181; inhibition (IC50). M. polymorphus cultures in an initial cellular concentration of 1 X 106 cell.mL-1 were separately submitted to IC50 oxyfluorfen (OxF) and benzo[a]pyrene (BaP) during 48h and, after that, they were gathered to the kinetics enzymatic assay using spectrophotometer. The levels of MDA and the levels of GSH/GSSG plus Asc- were determined in the HPLC system coupling to the fluorescence and coulometric flow-through detectors, respectively. Additionally, in vivo H2O2 excretion/releasing assays were done using a luminometer associated to the luminol technique. The IC50 obtained in the OxF and BaP tests brought out the values 0.24 &#181;.L-1 and 0.99 &#181;g.L-1 respectively. The results from the enzymatic analyses in the culture under OxF exposure, when compared to the controls, have shown increases in the SOD activities (150 ± 7 and 32 ± 6 USOD.mg.prot-1) followed by minor results to CAT (6.5 ± 0.7 and 3.9 ± 0.5 U.mg.prot.-1) and APx activities (1.01 ± 0.06 and 0.82 ± 0.05 U.mg.prot.-1), respectively. On the other hand, in cultures under BaP treatment, the results compared to the control have shown an increase of CAT (35.7 ± 1.3 and 4.0 ± 0.9 U.mg.prot.-1) and APx activities (4.95 ± 0.06 and 0.86 ± 0.03 U.mg.prot.-1) followed by minor SOD activities (105 ± 6 and 35 ± 5 USOD.mg.prot-1). The results from enzymatic analyses of GR and DHAR under OxF exposure presented around 50% of controls value (0.78 ± 0.07 and 0.43 ± 0.08 U.mg.prot.-1respectively). Contrarily, the culture under BaP treatment didnt show any variation compared to the controls. Instead, GST analyses - in the culture under OxF treatment - have shown minor activity (176 ± 28 and 73 ± 18) facing the cell cultures under BaP exposure (402 ± 67 and 71 ± 24), when compared to the controls. In the cultures under OxF and BaP treatment, HPLC analyses displayed an increase of 9 and 5 fold, respectively, in the MDA levels. The results of GSH in cultures under OxF have shown a decrease of 40% GSHtotal when compared to the control, and more than 50% in cultures under BaP treatment. In addition, the percentage of GSH in the GSSG form compared to GSHtotal (%RI Redox index) was 60 and 75% in the OxF and BaP groups, respectively. In the results obtained in analyses of Asc- there are a decrease of 45% in cultures under OxF and a little bit more than 15% in cultures under BaP treatment. The analyses of in vivo H2O2 excretion/releasing have shown pronounced freeing in the cell under OxF exposure when compared with BaP cultures. The results of IC50 value point to an increased toxicity in cells under OxF treatment in comparison to BaP cultures. On the other hand the results of antioxidant enzymes have shown us different strategies used by M. polymorphus facing the toxic agents. Having in mind the inhibition of CAT and APx, the cells under OxF exposure adopt the direct elimination of H2O2 in the culture medium and via GST activity. However, this situation seems not reduce the lipoperoxidation levels, not even, under the exceedingly Asc- consuming. Cultures exposed to BaP avoid H2O2 evolution de mainly via enzymatic activity and the lower levels of GSH pointing to the activity of GST during xenobiotic conjugation process.

A região de Caraguatatuba encontra-se exposta a duas fontes mais significativas de poluição marinha: efluentes domésticos e derramamentos de petróleo, principalmente pela proximidade com Canal de São Sebastião. O presente estudo objetivou avaliar a qualidade do sedimento da região por meio de ensaios ecotoxicológicos com sedimentos coletados em 21 pontos, no inverno e no verão. Foram realizados ensaios de toxicidade aguda com sedimento total usando os anfípodos Tiburonela viscana e Leptocheirus plumulosus, de toxicidade crônica avaliada pela eclosão de ovos do copépodo Nitokra sp, e de interface sedimento/água com embriões do equinodermata Lytechinus variegatus. O maior número de amostras com toxicidade foi observado na campanha de verão, e o organismo que se mostrou mais sensível foi L. variegatus. Os resultados demostraram maior toxicidade nos sedimentos próximos à planície de maré e saída do Canal de São Sebastião, ao sul, e próximo à Praia de Tabatinga, extremo norte do município. Esta distribuição de pontos com toxicidade segue o padrão de deposição de partículas provenientes do Canal de São Sebastião e se aproxima dos resultados de qualidade sanitária da região. / The Caraguatatuba region is exposed to two significant sources of marine pollution: domestic sewage and oil spills, mainly due to the proximity of the São Sebastião Channel. This study aimed to evaluate the sediment quality of the region through ecotoxicological tests with sediment and sediment / water interface, collected in 21 points, in winter and summer. Acute toxicity tests were conducted with total sediment using the amphipods Tiburonela viscana and Leptocheirus plumulosus, chronic toxicity was evaluate in hatching eggs with the copepod Nitokra sp, and sediment / water interface with Echinodermata Lytechinus variegatus embryos. The largest number of toxic points was obtained in the summer campaign, and the more sensitive organism was L. variegatus. Results showed greater toxicity close to tidal plain and in the São Sebastião Channel mouth, at soul, and next Tabatinga Beach, at northern edge of the municipality. This distribution of toxic points follows the pattern of particle deposition from the São Sebastião Channel, and approaches the results of sanitary quality in the region.