M.Sc. (Zoology) / Please refer to full text to view abstract

<p>Selenium (Se) is a micronutrient necessary for the function of a variety of important enzymes; Se also exhibits a narrow range in concentrations between essentiality and toxicity. Oviparous vertebrates such as birds and fish are especially sensitive to Se toxicity, which causes reproductive impairment and defects in embryo development. Selenium occurs naturally in the Earth's crust, but it can be mobilized by a variety of anthropogenic activities, including agricultural practices, coal burning, and mining. </p><p>Mountaintop removal/valley fill (MTR/VF) coal mining is a form of surface mining found throughout central Appalachia in the United States that involves blasting off the tops of mountains to access underlying coal seams. Spoil rock from the mountain is placed into adjacent valleys, forming valley fills, which bury stream headwaters and negatively impact surface water quality. This research focused on the biological impacts of Se leached from MTR/VF coal mining operations located around the Mud River, West Virginia. </p><p>In order to assess the status of Se in a lotic (flowing) system such as the Mud River, surface water, insects, and fish samples including creek chub (Semotilus atromaculatus) and green sunfish (Lepomis cyanellus) were collected from a mining impacted site as well as from a reference site not impacted by mining. Analysis of samples from the mined site showed increased conductivity and Se in the surface waters compared to the reference site in addition to increased concentrations of Se in insects and fish. Histological analysis of mined site fish gills showed a lack of normal parasites, suggesting parasite populations may be disrupted due to poor water quality. X-ray absorption near edge spectroscopy techniques were used to determine the speciation of Se in insect and creek chub samples. Insects contained approximately 40-50% inorganic Se (selenate and selenite) and 50-60% organic Se (Se-methionine and Se-cystine) while fish tissues contained lower proportions of inorganic Se than insects, instead having higher proportions of organic Se in the forms of methyl-Se-cysteine, Se-cystine, and Se-methionine. </p><p>Otoliths, calcified inner ear structures, were also collected from Mud River creek chubs and green sunfish and analyzed for Se content using laser ablation inductively couple mass spectrometry (LA-ICP-MS). Significant differences were found between the two species of fish, based on the concentrations of otolith Se. Green sunfish otoliths from all sites contained background or low concentrations of otolith Se (< 1 µg/g) that were not significantly different between mined and unmined sites. In contrast creek chub otoliths from the historically mined site contained much higher (&#8805; 5 µg/g, up to approximately 68 µg/g) concentrations of Se than for the same species in the unmined site or for the green sunfish. Otolith Se concentrations were related to muscle Se concentrations for creek chubs (R2 = 0.54, p = 0.0002 for the last 20% of the otolith Se versus muscle Se) while no relationship was observed for green sunfish. </p><p>Additional experiments using biofilms grown in the Mud River showed increased Se in mined site biofilms compared to the reference site. When we fed fathead minnows (Pimephales promelas) on these biofilms in the laboratory they accumulated higher concentrations of Se in liver and ovary tissues compared to fathead minnows fed on reference site biofilms. No differences in Se accumulation were found in muscle from either treatment group. Biofilms were also centrifuged and separated into filamentous green algae and the remaining diatom fraction. The majority of Se was found in the diatom fraction with only about 1/3rd of total biofilm Se concentration present in the filamentous green algae fraction </p><p>Finally, zebrafish (Danio rerio) embryos were exposed to aqueous Se in the form of selenate, selenite, and L-selenomethionine in an attempt to determine if oxidative stress plays a role in selenium embryo toxicity. Selenate and selenite exposure did not induce embryo deformities (lordosis and craniofacial malformation). L-selenomethionine, however, induced significantly higher deformity rates at 100 µg/L compared to controls. Antioxidant rescue of L-selenomethionime induced deformities was attempted in embryos using N-acetylcysteine (NAC). Pretreatment with NAC significantly reduced deformities in the zebrafish embryos secondarily treated with L-selenomethionine, suggesting that oxidative stress may play a role in Se toxicity. Selenite exposure also induced a 6.6-fold increase in glutathione-S-transferase pi class 2 gene expression, which is involved in xenobiotic transformation. No changes in gene expression were observed for selenate or L-selenomethionine-exposed embryos.</p><p>The findings in this dissertation contribute to the understanding of how Se bioaccumulates in a lotic system and is transferred through a simulated foodweb in addition to further exploring oxidative stress as a potential mechanism for Se-induced embryo toxicity. Future studies should continue to pursue the role of oxidative stress and other mechanisms in Se toxicity and the biotransformation of Se in aquatic ecosystems.</p> / Dissertation

[pt] As bifenilas policloradas e os éteres difenílicos polibromados constituem duas classes de poluentes orgânicos persistentes (POPs), altamente lipofílicos, capazes de resistir à biodegradação e bioacumular através da cadeia alimentar. Os PCBs foram utilizados principalmente como fluidos isolantes em capacitores e transformadores, bem como em diversos equipamentos elétricos. Os PBDEs são retardantes de chamas, os quais são aplicados em computadores, televisores e aparelhos elétricos e eletrônicos em geral. As altas concentrações destes poluentes no meio ambiente ocorrem por diversos fatores, dentre os quais podemos citar o descarte de equipamentos eletrônicos obsoletos. Ambos os poluentes são interferentes endócrinos, provocam alterações reprodutivas, possuem efeitos carcinogênicos e são neurotóxicos. Os seres humanos, por ocuparem o topo da cadeia alimentar, estão sujeitos a elevado risco de contaminação por estes compostos. No presente estudo, foram determinados os níveis de PCBs e PBDEs em diferentes espécies de peixes oriundos da Baía da Ilha Grande, localizada ao Sul do Estado do Rio de Janeiro, Brasil. Os PCBs foram os poluentes predominantes e os níveis de PBDEs estão abaixo do limite de quantificação. Os PCBs foram encontrados em três espécies de peixes e as concentrações variaram entre 2,29 e 27,60 ng g(-1) em peso úmido para amostras de músculos e entre 3,41 e 34,22 ng g(-1) também em peso úmido para amostras de fígados. O PCB-87 foi o congênere dominante, onde sua concentração média foi de 34,22 ng g(-1) em peso úmido nas amostras de corvinas. Foram estabelecidas correlações entre as concentrações de PCBs e variáveis biométricas dos indivíduos, tais como comprimento, peso e teor lipídico, bem como a diferenciação estatística em função da sazonalidade. / [en] Polychlorinated biphenyls (PCBs) and Polybrominated Diphenyls Ethers (PBDEs) are two highly lipophilic classes of persistent organic pollutants (POPs) able to resist degradation and with the ability to bioaccumulate through the food chain. PCBs were primarily used as insulating fluids in capacitors and transformers, as well as in several electrical equipments. The high levels of these pollutants in the environment can occur due to several factors, among which the disposal of obsolete electronic equipment. Both pollutants are endocrine disrupters that can cause reproductive alterations. They are neurotoxic and have carcinogenic effects. Humans, by occupying the top of food chain, are subject to a high risk of contamination by these compounds. In this study, we determined the levels of PBDEs and PCBs in different fish species from the Ilha Grande Bay, located in the southern state of Rio de Janeiro, Brazil. PCBs were the predominant pollutants and PBDEs levels were below the limit of quantification. PCBs concentrations were found in the different tissues of fish at concentrations ranging from 2.29 to 27.60 ng g(-1) wet wt in muscles and from 3.41 to 34.22 ng g(-1) wet wt in livers. PCB-87 was the major congener detected, with a mean concentration of 34.22 ng g(-1) wet wt in croaker samples. Correlations were established between the concentration of PCBs and biometric variables of the fish individuals, such as length and fat content, and a statistical variation due seasonality was also observed.

O presente estudo avaliou a exposição, os efeitos e a bioacumulação de xenobióticos em mexilhões Perna perna coletados na Praia da Cocanha (Caraguatatuba - referência) e transplantados para: Engenho d\'Água (Ilhabela), Terminal Almirante Barroso - TEBAR (São Sebastião), Ilha das Palmas e Itaipu (Baía de Santos). Após 3 meses de exposição em cada estação do ano, os mexilhões foram analisados quanto à bioacumulação de metais, HPAs, LABs e a biomarcadores de exposição e efeito. Os organismos fixados na Ilhabela apresentaram concentrações mais elevadas de Cd, Hg, alterações significativas nas atividades de Glutationa Peroxidase (GPx) e Glutationa-S-Transferase (GST), no tempo de retenção do vermelho neutro (TRVN) e no desenvolvimento embriolarval (DE); no TEBAR apresentaram bioacumulação de HPAs, Fe, Co, Cd, alteração na atividade de CYP 450 (DBF), nos danos em DNA, lipoperoxidação e no TRVN; na Ilha das Palmas apresentaram bioacumulação de Co, Fe, Cr, Hg, Pb, LABs e alterações nas atividades de DBF, Catalase, GPx, Glutationa Redutase (GR), TRVN e DE; enquanto que os organismos transplantados para Itaipu acumularam Fe, Co, Cd, Hg, Pb e apresentaram alterações nas atividades de DBF, GPX, GR, GST, danos em DNA, TRVN e DE. A integração dos resultados de biomarcadores e bioacumulação propiciou um melhor entendimento da biodisponibilidade e dos efeitos de contaminantes para a espécie estudada no litoral de São Paulo. / The present study aimed to assess the exposure, effects and bioaccumulation ofxenobiotics in the mussel Perna perna transplanted from a clean site (Cocanha Beach, Caraguatatuba) to different sites (Engenho D\'Água Beach - Ilhabela; TEBAR oil terminal - São Sebastião; Palmas Island and Itaipu - Santos Bay). In each season, after 3 months of exposure, the mussels were recollected and their tissues were evaluated for bioaccumulation of metals, PAHs, LABs and biomarkers of exposure and effect. Organisms transplanted to Ilhabela accumulated Cd, Hg and exhibited significant alterations on Glutathione Peroxidase (GPx), Glutathione -S-Transferase (GST), Neutral Red retention time (NRRT) and embryonic development (ED); organisms transplanted to TEBAR accumulated PAHs, Fe, Co, Cd and showed significant differences on CYP 450 (DBF), DNA damage, lipidic peroxidation, NRRT and ED; organisms transplanted to Palmas accumulated Co, Fe, Cr, Hg, Pb, LABs and showed alterations on DBF, Catalase, GPx, Glutathione Reductase (GR), NRRT and ED; whereas organisms transplanted to Itaipu accumulated Fe, Co, Cd, Hg, Pb and exhibited alterations on DBF, GPX, GR and GST activities, DNA damages, NRRT and ED. This integrated assessment of biomarkers and bioaccumulation provided a better comprehension on the bioavailability and effects of contaminants for the studied species in São Paulo shore.

Estudos com oligoquetas aquáticos aplicados à ecotoxicologia são quase inexistentes no Brasil, embora diversas agências reguladoras já tenham demonstrado interesse na inclusão da espécie Branchiura sowerbyi (Oligochaeta, Naididae) em protocolos de monitoramento de ambientes aquáticos tropicais. Com o objetivo de ampliar o conhecimento sobre o potencial de utilização desta espécie em ensaios ecotoxicológicos, efetuou-se ampla revisão bibliográfica entre 1950 e 2012, verificando-se discrepâncias metodológicas, o uso quase exclusivo da matriz água e a inserção da turfa como fonte de matéria orgânica nos testes com sedimento artificial, recomendado como forma de reduzir a diferença entre os diversos tipos de sedimento avaliados. A partir desta revisão, bioensaios de toxicidade com sedimento natural e artificial (SAT, com a fibra de coco em substituição à turfa) foram realizados para avaliar a sobrevivência, crescimento e reprodução de B. sowerbyi. Posteriormente, testes de toxicidade aguda e crônica (incluindo a bioacumulação) foram realizados com B. sowerbyi eTubifex tubifex (espécie com uso padronizado) para avaliar os efeitos dos metais arsênio e zinco. Pelos resultados obtidos verifica-se que a reprodução e taxa de crescimento de B. sowerbyi, quando mantida em SAT (número de casulo: 2 ± 0,01; taxa de crescimento diário: - 0,44 ± 0,24%), foram inferiores (p < 0,05) em relação ao sedimento natural (número de casulos: 19,00 ± 6,24; taxa de crescimento diário: 0,35 ± 0,24%), demonstrando que o sedimento natural é mais favorável ao cultivo da espécie. Nos testes com metais, B. sowerbyi aparentou ser mais sensível ao arsênio e ao zinco, do que a espécie Tubifex tubifex, com valores de CL50 e CE50 inferiores aos observados para T. tubifex (CL50(96h): 297 ± 24,50 &#956;molAs·L-1 e 14,89 ± 1,01 &#956;molZn·L-1 para B. sowerbyi, contra > 1577,43 &#956;molAs·L-1 e 132,51 ± 12,95 &#956;molZn·L-1 para T. tubifex e CL50(14d): 4,28 ± 0,03 e 9,72 ± 0,38 &#956;molAs·g-1 para B. sowerbyi e T. tubifex, respectivamente). A partir da análise das metodologias utilizadas para as duas espécies e daquelas sugeridas em trabalhos publicados com B. sowerbyi, elaborou-se um protocolo para realização de bioensaios com a espécie B. sowerbyi em condições tropicais. / Aquatic oligochaetes studies applied to ecotoxicology are rare in Brazil, although several regulatory agencies had shown interest in the inclusion of the species B. sowerbyi (Oligochaeta, Naididae) in the tropical aquatic ecosystems monitoring. Aiming to increase the knowledge about the potential use of this species on ecotoxicological bioassays, an extensive literature review from 1950 to 2012 was performed, verifying methodological discrepancies; the majority use of the water sample and the insertion of peat as a source of organic matter on the bioassays with artificial sediment, which it is recommended to reduce the difference between the sediment samples that were collected from different places. From this review, toxicity bioassays with natural and artificial sediments (SAT, with coir instead of peat) were made to evaluate the survival, growth and reproduction of B. sowerbyi. After that, acute and chronic bioassays were made with B. sowerbyi and Tubifex tubifex (a standardized species) to evaluate the effects of arsenic and zinc. The results showed that the reproduction and growth rate of B. sowerbyi, kept in SAT (number of cocoons: 2 ± 0.01; daily growth rate: - 0.44 ± 0.24%), were smaller (p < 0.05) compared to the natural sediment (number of cocoons: 19.00 ± 6.24; diary growth rate: 0.35 ± 0.24%), showing that the natural sediment is more favorable to the cultivation of this species. In the bioassays with metals, B. sowerbyi appeared to be more sensible to arsenic and zinc than T. tubifex (CL50(96h): 297 ± 24.50 &#956;molAs·L-1 and 14.89 ± 1.01 &#956;molZn·L-1 to B. sowerbyi, against > 1577.43 &#956;molAs·L-1 and 132.51 ± 12.95 &#956;molZn·L-1 to T. tubifex and CL50(14d): 4.28 ± 0.03 and 9.72 ± 0.38 &#956;molAs·g-1 to B. sowerbyi and T. tubifex, respectively). From the analysis of the methodological approaches from the two species and from those suggested by other studies with B. sowerbyi, a bioassay protocol for the species B. sowerbyi was elaborated.

O consumo de peixes e frutos do mar está associado à manutenção de uma dieta saudável em função da sua proteína de elevado valor biológico, da presença de ácidos graxos poli-insaturados e de importantes nutrientes como selênio, ferro, cálcio e fósforo. No entanto, esses organismos representam uma importante fonte de elementos-traço contaminantes para os seres humanos em função da bioacumulação desses elementos que também podem biomagnificar ao longo da cadeia alimentar. Apesar da ocorrência natural de elementos-traço no meio ambiente, sua concentração nos ecossistemas costeiros tem aumentado drasticamente em função de atividades antropogênicas, fazendo com que os organismos marinhos atuem como um elo da contaminação ambiental à contaminação humana. O presente trabalho avalia a concentração de elementos-traço em diferentes tecidos de organismos marinhos sob dois aspectos: (1) o risco alimentar associado ao consumo das espécies analisadas e (2) a bioacumulação dos elementos em diferentes tecidos. Para isso foram analisadas três espécies de peixes comercializadas na cidade de Santos (SP): Sphyraena guachancho (bicuda), Priacanthus arenatus (olho de cão) e Genidens genidens (bagre) e três espécies coletadas em diferentes pontos do Sistema Estuarino de Santos (SP): Callinectes danae (siri azul), Mytella guyanensis (mexilhão) e Mugil curema (parati). O hábito alimentar foi o principal critério para seleção das espécies. O risco alimentar, calculado pelo Índice Provisório de Risco (PHI) e pelo Índice Provisório de Risco Total (PTHI), apresentou valores elevados para Sphyraena guachancho (espécie piscívora) e para peixes e siris coletados no Sistema Estuarino de Santos. A bioacumulação foi associada à espécie, tecido e tipo de elemento avaliado. A espécie piscívora apresentou elevada concentração de Ba, Hg e Ag no tecido muscular, indicando a potencial biomagnificação desses elementos ao longo da cadeia alimentar. Genidens genidens, espécie detritívora, apresentou elevada concentração de Ba, Cd e Pb na nadadeira, possivelmente associado às estratégias de detoxificação da espécie, por meio da imobilização desses contaminantes no esporão ósseo. / The consumption of fish and seafood is associated with the maintenance of a healthy diet due to its protein of high biological value, the presence of polyunsaturated fatty acids and important nutrients as selenium, iron, calcium and phosphorus. However, these organisms represent an important source of contaminant trace elements for humans due to the bioaccumulation of these elements in tissues that can also biomagnify along the food chain. Despite the natural occurrence of trace elements in the environment, its concentration in coastal ecosystems has increased dramatically as a result of anthropogenic activities, causing marine organisms to act as a link between environmental and human contamination. The present work evaluates the concentration of trace elements in different tissues of marine organisms under two aspects: (1) the food risk associated with the consumption of the species analyzed and (2) the bioaccumulation of the elements in different tissues. Three species of fish commercialized in the city of Santos (SP) were analyzed: Sphyraena guachancho (bicuda), Priacanthus arenatus (dog eye) and Genidens genidens (catfish) and three species collected at different points of the Santos Estuarine System (SP): Callinectes danae (blue crab), Mytella guyanensis (mussel) and Mugil curema (parati). The eating habit was the main criteria for selection of the species. The food risk, calculated by means of the Provisional Hazard Index (PHI) and the Provisional Total Hazard Index (PTHI), presented high values for the piscivorous species Sphyraena guachancho and for fish and crabs collected in Santos Estuarine System. The bioaccumulation was associated with the species, tissue and type of element evaluated. The piscivorous species had a high concentration of Ba, Hg and Ag in muscle tissue, indicating the potential biomagnification of these elements along the food chain. Genidens genidens, a detivorous species, presented a high concentration of Ba, Cd and Pb in the fin, possibly associated with the detoxification strategies of the species, through the immobilization of these contaminants in the bone spur.

A mina do Sossego, localizada em Canaã dos Carajás - Pará, principal mina de cobre do país, atualmente possui uma lagoa de rejeitos com baixas concentrações de cobre. Este é um cenário de impacto ambiental, que pode ser diminuído através de processos de biorremediação, usando a microbiota local. Neste contexto, este trabalho avalia a capacidade de biossorção de cobre (Cu++) por linhagens bacterianas isoladas de amostras ambientais da mina, bem como as melhores condições para o processo. Dentre as linhagens isoladas de amostras ambientais (água e sedimento), duas delas foram exploradas nesse trabalho quanto à resistência e capacidade de biossorção de cobre, uma vez que mostraramse representativas da microbiota e tolerantes à concentrações de até 400 mg.L-1 de Cu++. Estas linhagens foram identificadas como Enterobacter cloacae e Rhodococcus erythropolis por espectrometria de massas (MALDI-TOF) e sequenciamento do gene 16S rRNA, apresentando capacidades máximas de biossorção de Cu++ de aproximadamente 122,0 mg.g- 1 e 370,0 mg.g-1 para R. erythropolis e E. cloacae, respectivamente, nas condições estudadas. Os parâmetros cinéticos de isotermas de biossorção foram obtidos através do modelo de Langmuir. As melhores condições para o processo de biossorção de Cu++ encontradas foram de 28°C, 180 rpm e 0,1g.L-1 de biomassa para, pH de 5 e 6, respectivamente para R.erythropolis e E.cloacae. Dados de bioacumulação também foram observados, sugerindo um mecanismo de efluxo celular para ambos os isolados, apresentando dados de captação máxima de Cu++ de 210 mg.g-1, para R. erythropolis e 20 mg.g-1, para E. cloacae. Também foram avaliadas diferentes condições de cultivo para maior obtenção de biomassa bacteriana, conseguindo um aumento de rendimento celular de até 7 vezes para R. erythropolis e 3 vezes para E.cloacae. / The Sossego mine, located in Canaã dos Carajás - Pará, currently has a tailings pond with low concentration of copper. This is an environmental impact scenario, which can be decreased by bioremediation processes using the local microbiota. In this context, this work evaluates the copper biosorption capacity (Cu++) from bacterial strains isolated from environmental samples of the mine, as well as the best conditions for the process. Among the isolated strains of environmental samples (water and sediment), two of them were explored in this work regarding the resistance and capacity of copper biosorption, because they were abundant and tolerant to concentrations up to 400 mg.L-1 Cu++. These strains were identified as Enterobacter cloacae and Rhodococcus erythropolis by MALDI-TOF and 16S gene sequencing, and showed maximum copper biosorption capacities of approximately 122.0 mg.g-1 and 370.0 mg.g-1 for R. erythropolis and E. cloacae, respectively, in the better conditions studied, according to kinetic parameters of biosorption isotherms, through the Langmuir model. The best conditions for the copper biosorption process were 28 °C, 180 rpm and 0.1g.L-1 of biomass for both, and pH of 5 and 6, respectively, for R .erythropolis and E. cloacae. Bioaccumulation data were also observed, suggesting a mechanism of cellular efflux for both bacteria and presenting data of maximum copper uptake of 210 mg.g-1, for R. erythropolis and 20 mg.g-1, for E. cloacae. Different cultivation conditions were also evaluated to obtain a higher bacterial biomass, achieving a cellular yield increase of up to 7 times for R. erythropolis and 3 times for E. cloacae.

O presente trabalho teve por objetivo avaliar o efeito do alumínio sobre a fermentação alcoólica utilizando diferentes linhagens industriais de leveduras (CAT-1, BG-1, PE-2, Fleischmann e colônias de leveduras selvagens isoladas do processo de produção de álcool combustível denominadas C1, C5, C6, C8, C10 e C11) em diferentes concentrações de alumínio e também analisar o acúmulo do metal nessas leveduras durante o processo fermentativo com reciclos de células, semelhante ao processo industrial, para tal, foram avaliados parâmetros como: produção de etanol, rendimento fermentativo, formação de biomassa, produção de glicerol, utilização da trealose, eficiência fermentativa e acúmulo de Al pelas leveduras. Os experimentos foram divididos em três partes: 1a avaliar a ação tóxica do alumínio frente às leveduras industriais BG-1, CAT-1, Fleischmann e PE-2 na fermentação de mosto de caldo de cana (19% ART) com 130 ppm Al; 2a avaliar a ação tóxica do alumínio frente à levedura industrial CAT-1 e as colônias de leveduras C1, C5, e C6 isoladas de uma destilaria produtora de álcool combustível fermentando mosto de caldo de cana (19% ART) com 54 ppm Al com 5 reciclos de células e a 3a foi avaliar a ação tóxica do alumínio frente à levedura industrial CAT-1 e as colônias de leveduras C8, C10, e C11 isoladas de uma destilaria produtora de álcool combustível fermentando mosto de caldo de cana (19% ART) com 54 ppm Al com 5 reciclos de células. Os resultados mostram que no primeiro experimento, a ação tóxica do alumínio em mosto de caldo acarreta efeitos estressantes diferenciados dependendo da linhagem de levedura avaliada. As linhagens CAT-1 e BG-1 são as mais tolerantes ao alumínio, quando comparadas com a PE-2 e Fleischmann, sendo esta última a mais vulnerável em relação a todos os parâmetros estudados. No segundo experimento os resultados obtidos nos permitem concluir que nível tóxico de alumínio em mosto de caldo exerce uma ação diferenciada em relação às leveduras industriais. Inferindo que a CAT-1 foi a mais tolerante ao metal mesmo acumulando mais alumínio, o rendimento foi o maior e os teores de trealose também foram menores. No entanto, de uma forma geral se pode inferir que as leveduras C6 e CAT-1 são mais tolerantes ao alumínio do que a levedura C1 e C5. No terceiro ensaio, concluiu-se que a CAT-1 foi a mais tolerante ao metal Al comparada com as linhagens selvagens C8, C10 e C11, tendo como principal efeito na diminuição da viabilidade e aumento do tempo fermentativo. No geral a linhagem de levedura CAT- 1 apresentou melhor desempenho fermentativo frente a ação tóxica do alumínio. / This study aimed to assess the effect of aluminium on the alcoholic fermentation using different strains of industrial yeasts (CAT-1, BG-1, PE-2, Fleischmann and wild yeast colonies isolated from production of alcohol fuel called C1, C5 , C6, C8, C10 and C11) in different concentrations of aluminium and also examine the accumulation of metal in yeast during fermentation with reused of cells, similar to industrial process, for such parameters have been assessed as: production of ethanol, fermentation rate, formation of biomass, glycerol production, use of trehalose, fermentative efficiency and accumulation of Al by yeasts. The experiments were divided into three parts: 1st available the toxic action of the aluminum front of industrial yeasts BG-1, CAT-1, Fleischmann and PE-2 in the fermentation of grape juice from cane (19% TS) with 130 ppm Al. 2nd available the toxic action of the aluminium front of the yeast industrial CAT-1 and the colonies of yeast C1, C5 and C6 isolated from a distillery producing alcohol fuel molasses fermenting of sugar cane juice (19% TS) with 54 ppm Al with 5 recyclation of cells and the 3rd was to evaluate the toxic action of the aluminium front of the industrial CAT-1 yeast and yeast colonies of C8, C10 and C11 isolated from a distillery producing alcohol fuel molasses fermenting of sugar cane juice (19% TS) with 54 ppm Al with 5 recyclation of cell. The results showed that in the first experiment, the toxic action of aluminium in the broth must involve stressful effects depending on different strain of yeast evaluated. The strain CAT-1 and BG-1 are the most tolerant to aluminium, compared with PE-2 and Fleischmann, the latter being the most vulnerable regarding all parameters studied. In the second the results allow us to conclude that toxic levels of aluminum in the broth must exercise a differentiated action in relation to industrial yeast. Deducing that the CAT-1 was the most tolerant even the metal accumulated more aluminum, the yield was the highest levels and levels of trehalose were also lower. However, in general it can be inferred that the yeast C6 and CAT-1 are more tolerant to aluminum than the yeast C1 and C5. In the third test, it was concluded that the CAT-1 was the most tolerant to the metal Al compared with the wild strains C8, C10 and C11, with the main effect in reducing the viability and growth of fermentation time. Overall the strain of yeast CAT-1 showed better performance fermentation front of toxic action of aluminium.

This study aimed to study the quality of sediments of the Cananéia-Iguape-Peruíbe estuarine complex (CIP) by using chemical and ecotoxicological analysis, in order to determine if metals from sediments would be bioavailable to benthic organisms. The different tools show that the estuary exhibits signs of alteration due to contamination by metals, which, in their turn, have their origin in mining activities situated upstream of Ribeira de Iguape River. Toxicities were attributed to metals and ammonia suggesting that the combination of natural and anthropic factors may be capable of producing ecological risks. Additionally, this study evidenced that depositional areas appear to move along the estuary, accompanying the displacement of the maximum turbidity zone, which in its turn depends on the freshwater inputs associate to seasonality. These results highlight that oceanographic processes should be considered as important factors that influence on the accumulation of contaminants in estuarine areas. The bioaccumulation test confirmed that these contaminants may be bioavailable to the organisms, especially in the more contaminated sites, and therefore, may be transferred to the food chain, with implications to ecological processes and human health. / Esse estudo teve como objetivo avaliar os sedimentos do Complexo Estuarino Lagunar Cananéia-Iguape-Peruíbe (CIP) através da utilização de análises químicas e ecotóxicologicas, com a finalidade de determinar se os metais dos sedimentos estavam biodisponíveis para organismos bentônicos. As diferentes ferramentas mostraram que o estuário possui mudanças geradas pela contaminação por metais, provenientes de atividades de mineração situadas no alto do Rio Ribeira de Iguape. A toxicidade foi atribuída principalmente aos metais e a amônia, sugerindo que a combinação de fatores naturais e antrópicos são capazes de produzir risco ecológico. Esse estudo evidencia também que ao longo dos estuários, as áreas de deposição mudam acompanhando o deslocamento da zona máxima de turbidez, que está associada com entradas de água doce, regime de chuvas e consequentemente a sazonalidade. Dessa forma, os processos oceanográficos devem ser considerados importantes fatores que influenciam a acumulação de contaminantes em áreas estuarinas. O teste de bioacumulação mostra que esses contaminantes estão biodisponíveis aos organismos, especialmente em áreas mais contaminadas e, portanto, podem ser transferidos ao longo da cadeia alimentar, com implicações nos processos ecológicos e na saúde humana.

Microalgas e cianobactérias têm sido amplamente recomendadas para biomonitoração de metais pesados e outros poluentes, sendo considerados indicadores sensíveis às alterações ambientais e utilizados como organismos testes na regulamentação dos níveis de metal. Estes micro-organismos fotossintetizantes são produtores primários da base da cadeia alimentar aquática e são os primeiros a serem afetados pela poluição por metais pesados. O cobre é um metal normalmente considerado como nutriente essencial para a vida aquática mas pode ser tóxico para algumas espécies. Portanto, neste estudo foram avaliados o efeito tóxico e a bioacumulação de cobre (II) em quatro espécies de micro-organismos fotoautotróficos componentes do fitoplâncton dulcícola, duas cianobactérias filamentosas (Anabaena sp. e Oscillatoria sp) e duas microalgas da classe das clorofíceas (Monorraphidium sp. e Scenedesmus sp.). O meio de cultivo utilizado nos ensaios foi o ASM-1 com e sem a presença de cobre (0,6 mg/L a 12 mg Cu2+/L) onde, o efeito tóxico do metal foi monitorado por contagem celular para as microalgas e por peso seco para as cianobactérias. A bioacumulação do metal foi avaliada da mesma forma para todos os micro-organismos, através de coletas de amostras no decorrer do experimento e determinação da concentração de cobre em solução por espectrometria de absorção atômica com chama. Os resultados obtidos mostram que o efeito tóxico do metal é diretamente proporcional à concentração inicial para os micro-organismos estudados, mas que o cobre (II) foi mais tóxico para as cianobactérias que para as microalgas verdes. A bioacumulação teve uma relação direta com o efeito tóxico do metal sobre os micro-organismos. Os resultados obtidos permitem sugerir que cobre (II) tem efeito negativo no fitoplâncton, inibindo o crescimento e alterando parâmetros metabólicos como a fotossíntese. A bioacumulação do metal pode comprometer os níveis tróficos da cadeia alimentar, afetando seu transporte para seres superiores / Microalgal and cyanobacterial cells are widely used in the biomonitoring of metal contaminated areas as well as other pollutant agents, being considered sensitive microorganisms in relation to environmental changes and also used as test-organisms in the regulation of low levels of metals. These photosynthesizing microorganisms are primary producers in the aquatic food chain, and are the first ones to be affected by heavy metal pollution. Copper is a metal usually considered as an essential nutrient for aquatic forms of life, however toxic for some species. In this way, in the present study, the toxic effect of copper ion and its bioaccumulation by photoautotrophic microbes from freshwater phytoplankton: two filamentous cyanobacteria (Anabaena sp. and Oscillatoria sp) and two chlorophyte microalgae Monorraphidium sp. and Scenedesmus sp.). The culture medium used in the tests was the ASM-a medium in absence and contaminated with copper ion (0,6 mg/L to 12 mg Cu2+/L). The toxic effect of copper was monitored through cell count (microalgal cells) and dry weight measurements (cyanobacterial cells), and copper bioaccumulation was evaluated for all the species tested, through determination of the residual metal concentration in solution, by flame atomic absorption spectrometry. Results obtained indicated that the toxic effect of the metal was directly proportional to the initial concentration of the ion for all the species tested; however, copper ion was more toxic to cyanobacterial than to microalgal cells. The bioaccumulation of copper was directly related to the toxic effect of the ion over the microorganisms. Results obtained suggest that copper ion has a negative effect on the phytoplankton, inhibiting cell growth and also affecting metabolic parameters such as photosynthesis. The bioaccumulation of the metal can markedly affect the trophic levels in the food chain, thus affecting its transport to higher species