Submitted by Dominick Jesus (dominickdejesus@hotmail.com) on 2016-01-28T18:22:37Z No. of bitstreams: 2 Tese_Bruce Gavin Marshall.pdf: 4308856 bytes, checksum: 6023b09a332295317cc07ae5b5983266 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-28T18:22:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese_Bruce Gavin Marshall.pdf: 4308856 bytes, checksum: 6023b09a332295317cc07ae5b5983266 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2010-12-14 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas - FAPEAM / Factors that influence the spatial and seasonal variations in the autotrophic energy sources and trophic level of the cardinal tetra (Paracheirodon axelrodi) were investigated in an interfluvial region of the middle Negro River. A secondary objective involved investigating mercury biomagnification in the cardinal food chain and the potential mechanisms controlling this process. Stomach content analyses were performed to determine the cardinal diet in these habitats. Carbon stable isotopes (δ 13 C) were utilized to trace organic carbon between the plants (tree/shrub leaves, aquatic emergent and submersed herbaceous plants and epiphytic and floating metaphytic algae), aquatic invertebrates and the cardinals. Nitrogen stable isotopes (δ 15 N) were used to indicate the trophic level of the cardinal in relation to the aquatic invertebrates and plants. A mass balance mixing model called IsoSource was used to determine the relative contributions of autotrophic energy sources for the aquatic invertebrates and fish. Total mercury concentrations and δ 15 N values of the plants, invertebrates and fish were used to examine trophic levels and mercury biomagnification along the food chain. Cardinals were collected in three streams and three interfluvial swamps during a period of 12 months. Water samples were collected at all sampling points to measure total suspended sediments (TSS), chlorophyll concentrations and δ 13 C and δ 15 N values of fine particulate organic matter (FPOM). Water physical-chemical parameters including dissolved oxygen, pH and water temperature were measured at all sampling points. Daily changes in water level and water temperature were recorded with Leveloggers (hydrostatic sensors) installed in two interfluvial swamps. Local precipitation was measured with rain gauges installed in the same areas as the Leveloggers. Daily primary productivity rates of epiphytic and floating metaphytic algae, tree and shrub leaf-fall, emergent herbaceous plants and phytoplankton were estimated and extrapolated over the area of influence in the interfluvial region utilizing a dual-season classification map for wetland habitats developed by Hess et al. (2003). Plant selectivity indexes were devised using the relative contributions of plant groups to fish and invertebrate carbon and nitrogen and the productivity of each plant group in relation to total primary production for the study area. Stomach content analyses demonstrated that the cardinal in the interfluvial region consumes predominantly a mix of microcrustaceans and insect larva; however no seasonal variations were observed. The relative contributions of autotrophic energy sources varied seasonally and spatially, with tree and shrub leaves and emergent herbaceous plants as the principal energy sources for the cardinals from the campos and streams, respectively, during the high water period. In the dry season, the principal energy sources were epiphytic algae for the cardinals from the campos and submerged herbaceous plants for the cardinals from the streams. The selectivity index results showed that the cardinal food chain was preferentially selecting energy from epiphytic algae in all seasons, although the production from this plant group was small in comparison to the flooded forest and herbaceous plants. δ 15 N results indicated that the cardinals were one trophic level above the aquatic invertebrates, who, in turn, were two levels above the plants. Total mercury concentrations in relation to δ 15 N values of shrimp and different fish species showed strong biomagnifications through the food chain. Higher mercury levels were encountered in cardinals from the low water period when production of epiphytic algae and herbaceous plants was highest. The selective incorporation of epiphytic algae and/or submerged herbaceous plants into the tissues of aquatic invertebrates and cardinals could be an important link in the biomagnification of mercury in this food chain. The high mercury levels encountered in cardinals and predators of the cardinal like Cichla sp. in a remote area far removed from anthopogenic mercury inputs shows additional supporting evidence for large, natural-occurring sources of mercury in the Negro River. / Foram investigados os fatores que influenciam a variação espacial e temporal nas fontes autotróficas de energia e o nível trófico do cardinal (Paracheirodon axelrodi) num sistema interfluvial do médio rio Negro. Um objetivo secundário foi investigar a biomagnificação de mercúrio na cadeia alimentar do cardinal e os potenciais mecanismos que controlam este processo. Análises de conteúdo estomacal foram feitas para determinar a dieta desta espécie. O método dos isótopos estáveis de carbono foi utilizado para traçar o carbono orgânico entre as plantas (folhas de árvores/arbustos, herbáceas aquáticas emergentes e submersas, e algas epifíticas e metafíticas flutuantes), invertebrados aquáticos e os peixes. O método dos isótopos estáveis de nitrogênio foi utilizado para indicar o nível trófico do P. axelrodi em relação aos invertebrados aquáticos e às plantas na base da cadeia alimentar. O modelo de mistura de massa IsoSource foi utilizado para determinar as contribuições relativas de energia para os cardinais e invertebrados aquáticos. Concentrações de mercúrio total (THg) das plantas, invertebrados e peixes foram utilizadas com δ 15 N para indicar o nível trófico por meio da biomagnificação do mercúrio ao longo da cadeia trófica. Exemplares de cardinal foram coletados em três igarapés e três campos alagados na região interfluvial durante um período de 12 meses. Amostras de água foram coletadas para medir os sedimentos totais em suspensão (TSS), clorofila e o material orgânico particulado fino (FPOM). Os parâmetros físico-químicos da água (pH, oxigênio dissolvido e temperatura da água) foram medidos em cada ponto de coleta. Foram feitas medidas diárias de cota, temperatura da água e pluviosidade em duas áreas de campo alagado na região interfluvial. A produtividade das algas epifíticas, metafíticas flutuantes, fitoplanctônicas, herbáceas aquáticas emergentes e árvores/arbustos foi estimada e extrapolada utilizando o mapeamento da área alagável e, a classificação dos habitats alagáveis na região interfluvial para as épocas da cheia e seca. Índices de seletividade dos grupos de plantas foram determinados por meio das contribuições relativas de energia para os invertebrados aquáticos e cardinais e a produtividade de cada grupo de plantas em relação à produtividade total na região interfluvial. As análises do conteúdo estomacal demonstraram que o P. axelrodi consome principalmente microcrustáceos e larvas de inseto, com pouca variação sazonal. Na cheia, a floresta foi a principal fonte de energia para os cardinais dos campos, enquanto as herbáceas aquáticas emergentes foram a principal fonte de energia para os cardinais dos igarapés. Na seca, as algas epifíticas foram a maior fonte para os cardinais dos campos, enquanto as herbáceas aquáticas submersas foram a maior fonte para o Paracheirodon dos igarapés. Os índices de seletividade indicaram uma contribuição preferencial das algas epifíticas em relação à produtividade total. As análises de δ 15 N mostraram que esta espécie estava aproximadamente um nível trófico acima dos invertebrados aquáticos e dois níveis acima das plantas. As concentrações de mercúrio total dos juvenis de camarão e peixes, em relação aos valores de δ 15 N mostraram uma forte biomagnificação deste metal entre os níveis tróficos. Foram encontrados elevados níveis de mercúrio nos cardinais no período seco, quando a produção de algas epifíticas e herbáceas aquáticas submersas eram maiores. O consumo seletivo de algas epifíticas e herbáceas aquáticas por juvenis de camarão e outros invertebrados na cadeia trófica do cardinal pode ser um dos principais mecanismos responsáveis pela alta taxa de biomagnificação observada neste estudo. Os altos níveis de mercúrio encontrados no P. axelrodi e seus predadores, como Cichla spp., numa área longe de qualquer fonte antrópica de mercúrio, fornece evidência adicional para a existência de uma grande fonte natural de mercúrio nesta região.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Química e Biológica, 2018. / O presente trabalho de Doutorado tem como escopo o desenvolvimento de metodologia de estudo e análise em fósseis, utilizando o elemento Mercúrio (Hg) como marcador químico para a identificação dos fenômenos de Bioacumulação e Biomagnificação trófica em paleoecosssistemas, e outras implicações para estudos paleontológicos. Em síntese, aqui foi realizada a determinação da concentração de Mercúrio Total (HgT) em fósseis de vertebrados do Cretáceo Superior continental brasileiro. Os materiais analisados foram coletados nas formações Adamantina, Uberaba e Marília do Grupo Bauru e correspondem a rochas sedimentares e fósseis de dentes, ossos, placas dérmicas, escamas de peixes, carapaças de tartarugas e cascas de ovos referentes de peixes, testudinos, anfíbios, crocodilomorfos notossúquios, dinossauros (saurópodes e terópodes) e aves. A metodologia de estudo aqui proposta é baseada na técnica de espectrometria de absorção atômica Zeeman, sendo determinadas nas amostras analizadas concentrações que variaram entre 2 e 77 ng.g-1 de mercúrio total (HgT). Foram registradas leves flutuações nos valores de mercúrio nas diferentes matrizes analíticas, prevalecendo dentes e ossos como os materiais com a melhor capacidade de aprisionamento de Hg e os mais indicados para este tipo de análise. Os resultados apontam diferentes concentrações de Hg entre os táxons analisados e valores relativamente iguais para espécimes pertencentes a um mesmo clado, independentemente da formação geológica em que foram encontrados. Os táxons analisados foram posicionados em níveis tróficos, sendo classificados como consumidores primários, consumidores intermediários e consumidores de topo de cadeia alimentar dos paleoecossistemas do Grupo Bauru no Neocretáceo. A bioacumulação foi descrita na diferença dos valores de Hg entre indivíduos jovens e adultos de Crocodylomorpha com até 38% mais Hg para o adulto. Este fenômeno foi relacionado à contínua exposição destes animais em seus paleoecossistemas. Este estudo, de maneira inédita, revela o potencial da bioacumulação de Hg em fósseis de vertebrados para a Paleontologia, uma vez que foi possível determinar em uma evidência direta de predação em crocodiliformes (fóssil in fóssil) a biomagnificação trófica, com aproximadamente 50% mais Hg para o predador analisado, o crocodilomorfo Aplestosuchus. A metodologia de estudo aqui apresentada se demonstra como uma ferramenta importante, acessível e eficaz à quantificação de Hg em fósseis, podendo ser aplicada a diferentes regiões do globo ou distintos períodos geológicos. / The present PhD thesis proposed a methodology of study and analysis in fossils, using the element Mercury (Hg) as a chemical marker for the identification of the phenomena of Bioaccumulation and Trophic Biomagnification in paleoecosystems and other implications for paleontological studies. In summary, the concentration of Total Mercury (THg) in vertebrate fossils of the Brazilian continental Upper Cretaceous was determined. The analyzed materials were collected from the Adamantina, Uberaba, and Marília formations, and correspond to sediments and fossils of teeth, bones, dermal scutes, fish scales, turtle shells, and eggshells comprising fish, turtles, amphibians, crocodylomorphs, dinosaurs (sauropods and theropods), and birds. The methodology proposed here is based on the Zeeman atomic absorption spectrometry, being determined in the analyzed samples concentrations ranging from 2 to 77 ng.g-1. There were slight fluctuations in mercury values in different analytical matrices, with teeth and bones being the materials with the best capacity for trapping Hg and, therefore, the best remains for this type of analysis. The results indicate different concentrations of Hg among the analyzed taxa and relatively equal values for specimens belonging to the same clade regardless the geological formation in which they were found. The analyzed taxa were assigned to trophic levels, being classified as primary consumers, intermediate consumers, and top predators of the Bauru Group paleoecosystems. Bioaccumulation was described on the basis of the difference in Hg values between juvenile and adult Crocodylomorpha individuals showing up to 38% more Hg in adult specimens. This phenomenon was related to the continuous Hg exposure of these animals in their paleoecosystems. This original study reveals the potential of Hg bioaccumulation in vertebrate fossils for Paleontology, since it was validated on the basis of direct evidence of predation in crocodyliforms (fossil in fossil), with approximately 50% more Hg in the analyzed predator, the crocodylomorph Aplestosuchus. The present study methodology is an important, accessible, and effective tool for the quantification of Hg in fossils and can be applied to different regions of the globe or geological periods.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O mercúrio é um metal pesado que vem sendo reconhecido como um poluente potencialmente perigoso no ecossistema marinho devido à sua alta toxicidade e tendência a sofrer bioacumulação nos organismos e biomagnificação através das teias tróficas, podendo ser encontrado em elevadas concentrações em predadores de topo, como os atuns. O objetivo do presente estudo foi utilizar atuns e afins (Thunnus atlanticus, Thunnus albacares, Katsuwonus pelamis, Euthynnus alletteratus, Coryphaena hippurus e Sarda sarda) como indicadores da disponibilidade de mercúrio total (HgT) nas teias tróficas oceânicas do Rio de Janeiro. Os indivíduos foram coletados no período entre Fevereiro de 2009 a Janeiro de 2010, no desembarque pesqueiro da cidade de Cabo Frio, no Estado do Rio de Janeiro, no Sudeste do Brasil. A determinação das concentrações de mercúrio total foi baseada em Malm et al. (1989) e Bastos et al. (1998). As alíquotas de músculo e fígado foram digeridas através de uma mistura de ácidos e as concentrações de mercúrio total foram determinadas por espectrofotometria a vapor frio (FIMS-400, Perkin-Elmer). A precisão e exatidão dos métodos analíticos foram determinadas utilizando os materiais certificados, DORM-3 e DOLT-4, (NRC, Canadá). Os dados foram analisados estatisticamente através do programa STATISTICS 7.0 for Windows. As concentrações de mercúrio total (HgT) encontradas nos atuns e afins variaram significativamente entre as espécies para o músculo e fígado. As menores concentrações foram registradas em Coryphaena hippurus, (0,008 mg. Kg-1 no músculo e 0,003 mg. Kg-1 no fígado), enquanto as maiores concentrações foram reportadas no músculo de Thunnus atlanticus (1,300 mg. Kg-1) e no fígado de Sarda sarda (2,495 mg. Kg-1). Foram encontradas diferenças significativas entre as concentrações de mercúrio total musculares e hepáticas para Katsuwonus pelamis, Euthynnus alletteratus e Sarda sarda, com as concentrações mais elevadas encontradas no fígado. Além disso, o tamanho e o peso dos indivíduos foram fatores importantes, sendo positivamente correlacionados com as concentrações de mercúrio total em todas as espécies, com exceção das concentrações hepáticas encontradas em Katsuwonus pelamis e Euthynnus alleteratus. Ademais, nove indivíduos mostraram altas concentrações musculares, acima de 0,5 mg.Kg-1, limite máximo estabelecido pela Organização Mundial de Saúde (OMS) em peixes predadores para consumo humano. Estes resultados são preocupantes, uma vez que podem representar potencial risco à saúde. Considerando o mercúrio um micro poluente tóxico, as elevadas concentrações encontradas nesses peixes, podem causar efeitos neles e em seus consumidores. Portanto, é importante um contínuo monitoramento de peixes para auxiliar na sua conservação e permitir identificar quais espécies podem ser consumidas e com qual frequência. / Mercury has been recognized as a global pollutant potentially dangerous in the marine environment due its high toxicity and tendency to bioaccumulate in the organisms and undergoes biomagnification through food webs, being found in high concentrations in top predators, such astuna. The objective of the present study is use tuna and tuna-related fishes (Thunnus atlanticus, Thunnus albacares, Katsuwonus pelamis, Euthynnus alletteratus, Coryphaena hippurus and Sarda sarda) as indicators of the availability of total mercury (THg) in oceanic food webs of Rio de Janeiro.The individuals were collected between February of 2009 and January of 2010, in the fishing landing of the city of Cabo Frio, in Rio de Janeiro state, Southeastern Brazil. The total mercury (THg) determination was based on Malm et al. 1989 and Bastos et al. 1998. The aliquots of muscle and liver were digested with an acid mixture and THg concentrations were determined by Cold Vapor/AAS (FIMS-400, Perkin-Elmer). The accuracy and precision were determined by using DORM-3 and DOLT-4 (NRC, Canada).The results were analyzed statically throughout the program SATISTICS 7.0 for Windows. Total mercury concentrations (THg) found in tuna and tuna-related species varied significantly among themfor muscleand the liver. The lowest concentrations were found in Coryphaena hippurus, (0.008 mg. Kg-1 in the muscle and 0,003 mg. Kg-1 in the liver) while the highest concentrations were reported in the muscle of Thunnus atlanticus (1.300 mg. Kg-1) and in the liver of Sarda sarda (2.495 mg. Kg-1). In addition, it was found significantlydifferencesbetween total mercury hepatic and muscular concentrationsfor Katsuwonus pelamis, Euthynnus alletteratus and Sarda sarda with the highest total mercury concentrations registered in the liver.Furthermore, the size and weight were important factors, being positive significantly correlated with total mercury concentrations for all species, with exception of Katsuwonus pelamis and Euthynnus alleteratus in the liver. Nine individuals showed high muscular concentrations, above 0.5 mg.Kg-1, maximum established by the World Health Organization (WHO) in fishes for human consumption. These results are of concern, since may represent potential health risk. Considering mercury as a toxic micro pollutant, the high concentrations found in these fishes, may cause effects in themselves and their consumers.Thus, its important a continuous monitoring of fishes to help its conservation and allow to identify which species can be consumed and how often.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O mercúrio é um metal pesado que vem sendo reconhecido como um poluente potencialmente perigoso no ecossistema marinho devido à sua alta toxicidade e tendência a sofrer bioacumulação nos organismos e biomagnificação através das teias tróficas, podendo ser encontrado em elevadas concentrações em predadores de topo, como os atuns. O objetivo do presente estudo foi utilizar atuns e afins (Thunnus atlanticus, Thunnus albacares, Katsuwonus pelamis, Euthynnus alletteratus, Coryphaena hippurus e Sarda sarda) como indicadores da disponibilidade de mercúrio total (HgT) nas teias tróficas oceânicas do Rio de Janeiro. Os indivíduos foram coletados no período entre Fevereiro de 2009 a Janeiro de 2010, no desembarque pesqueiro da cidade de Cabo Frio, no Estado do Rio de Janeiro, no Sudeste do Brasil. A determinação das concentrações de mercúrio total foi baseada em Malm et al. (1989) e Bastos et al. (1998). As alíquotas de músculo e fígado foram digeridas através de uma mistura de ácidos e as concentrações de mercúrio total foram determinadas por espectrofotometria a vapor frio (FIMS-400, Perkin-Elmer). A precisão e exatidão dos métodos analíticos foram determinadas utilizando os materiais certificados, DORM-3 e DOLT-4, (NRC, Canadá). Os dados foram analisados estatisticamente através do programa STATISTICS 7.0 for Windows. As concentrações de mercúrio total (HgT) encontradas nos atuns e afins variaram significativamente entre as espécies para o músculo e fígado. As menores concentrações foram registradas em Coryphaena hippurus, (0,008 mg. Kg-1 no músculo e 0,003 mg. Kg-1 no fígado), enquanto as maiores concentrações foram reportadas no músculo de Thunnus atlanticus (1,300 mg. Kg-1) e no fígado de Sarda sarda (2,495 mg. Kg-1). Foram encontradas diferenças significativas entre as concentrações de mercúrio total musculares e hepáticas para Katsuwonus pelamis, Euthynnus alletteratus e Sarda sarda, com as concentrações mais elevadas encontradas no fígado. Além disso, o tamanho e o peso dos indivíduos foram fatores importantes, sendo positivamente correlacionados com as concentrações de mercúrio total em todas as espécies, com exceção das concentrações hepáticas encontradas em Katsuwonus pelamis e Euthynnus alleteratus. Ademais, nove indivíduos mostraram altas concentrações musculares, acima de 0,5 mg.Kg-1, limite máximo estabelecido pela Organização Mundial de Saúde (OMS) em peixes predadores para consumo humano. Estes resultados são preocupantes, uma vez que podem representar potencial risco à saúde. Considerando o mercúrio um micro poluente tóxico, as elevadas concentrações encontradas nesses peixes, podem causar efeitos neles e em seus consumidores. Portanto, é importante um contínuo monitoramento de peixes para auxiliar na sua conservação e permitir identificar quais espécies podem ser consumidas e com qual frequência. / Mercury has been recognized as a global pollutant potentially dangerous in the marine environment due its high toxicity and tendency to bioaccumulate in the organisms and undergoes biomagnification through food webs, being found in high concentrations in top predators, such astuna. The objective of the present study is use tuna and tuna-related fishes (Thunnus atlanticus, Thunnus albacares, Katsuwonus pelamis, Euthynnus alletteratus, Coryphaena hippurus and Sarda sarda) as indicators of the availability of total mercury (THg) in oceanic food webs of Rio de Janeiro.The individuals were collected between February of 2009 and January of 2010, in the fishing landing of the city of Cabo Frio, in Rio de Janeiro state, Southeastern Brazil. The total mercury (THg) determination was based on Malm et al. 1989 and Bastos et al. 1998. The aliquots of muscle and liver were digested with an acid mixture and THg concentrations were determined by Cold Vapor/AAS (FIMS-400, Perkin-Elmer). The accuracy and precision were determined by using DORM-3 and DOLT-4 (NRC, Canada).The results were analyzed statically throughout the program SATISTICS 7.0 for Windows. Total mercury concentrations (THg) found in tuna and tuna-related species varied significantly among themfor muscleand the liver. The lowest concentrations were found in Coryphaena hippurus, (0.008 mg. Kg-1 in the muscle and 0,003 mg. Kg-1 in the liver) while the highest concentrations were reported in the muscle of Thunnus atlanticus (1.300 mg. Kg-1) and in the liver of Sarda sarda (2.495 mg. Kg-1). In addition, it was found significantlydifferencesbetween total mercury hepatic and muscular concentrationsfor Katsuwonus pelamis, Euthynnus alletteratus and Sarda sarda with the highest total mercury concentrations registered in the liver.Furthermore, the size and weight were important factors, being positive significantly correlated with total mercury concentrations for all species, with exception of Katsuwonus pelamis and Euthynnus alleteratus in the liver. Nine individuals showed high muscular concentrations, above 0.5 mg.Kg-1, maximum established by the World Health Organization (WHO) in fishes for human consumption. These results are of concern, since may represent potential health risk. Considering mercury as a toxic micro pollutant, the high concentrations found in these fishes, may cause effects in themselves and their consumers.Thus, its important a continuous monitoring of fishes to help its conservation and allow to identify which species can be consumed and how often.

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.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-02-23Bitstream added on 2014-06-13T20:21:10Z : No. of bitstreams: 1 farias_ra_dr_jabo.pdf: 809420 bytes, checksum: 5a9750b5ac70ff565c70abad88e736c8 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A região amazônica foi alvo de intensa atividade garimpeira nas décadas de 80 e 90. Esta atividade vinculada à utilização intensiva de mercúrio no processo de amalgamação do ouro, gerou uma preocupação mundial com a região, uma vez que acidentes com mortes e seqüelas já ocorreram em países ao redor do mundo devido à exposição direta e indireta ao mercúrio A presença do mercúrio antropogênico no ambiente amazônico, com possíveis contaminações dos seus ecossistemas aquáticos, e conseqüente contaminação dos peixes preocupa, principalmente sendo estes, uma das principais vias de acesso aos seres humanos na exposição indireta ao metal. Esta preocupação aumenta ainda mais, uma vez que os peixes na Amazônia são a principal fonte protéica para ribeirinhos e pequenos produtores rurais. Assim se torna necessário, além da determinação dos níveis de mercúrio, a identificação de propostas práticas para mitigar os riscos a saúde das populações da região. Este estudo apresenta tópicos relacionados ao mercúrio na Amazônia brasileira, caracterizando seu ciclo biogeoquímico e a presença deste metal na biota aquática, enfocando inicialmente a contaminação de peixes por mercúrio nos ecossistemas naturais, e posteriormente insere a piscicultura, de sistemas semi intensivo e intensivo, como uma nova prática de mitigação para os possíveis danos a saúde humana, decorrente da ingestão de peixes. A inserção da piscicultura nesta temática, segue basicamente o conceito de que, uma vez bem manejada, a piscicultura limita os fatores da transformação do mercúrio metálico, quando presente no ambiente, para o metil mercúrio, a forma tóxica do metal e meio de entrada na cadeia trófica. / The amazonian region was the object of intensive gold explotaitaion in the 1980's and 90's. The intensive use of mercury in the amalgamation process became a worldwide concern as the aftereffects of direct and indirect mercury exposure were becoming apparent in other countries. The presence of anthropogenic mercury in the Amazonian environment, related to possible contamination of its aquatic ecosystems and imminent fish contamination, is an issue of high concern largely because food contamination is one of the main ways of human contamination. This concern increases due to the fact that amazonian fishes are the main protein source for the rural inhabitants. As such, it is necessary to determine the actual levels of mercury in the fishes and identify practical ways of mitigating health risks to the local population. This study exposes the problem of mercury contamination on fish in the Brazilian Amazon by describing mercury's biogeochemical cycle and its presence in the aquatic biota, initially focusing on the contamination of fish by mercury through bioaccumulation and biomagnification in natural ecosystems. The study finally proposes intensive and semi-intensive fish farming as a new activity to be taken into account to mitigate the harmful risks to human health due to ingestion of Amazonian fish. The rational of using fish farming as a mitigation activity is that once it is well managed, fish farming limits the transformation factors of mercury to its toxic form, metal mercury, and its pathway into the trophic chain.

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.

Apesar da pequena influência antrópica direta em seu território, a Antártida não pode ser considerada livre do alcance de poluentes. No presente estudo, avaliou-se a distribuição e transferência de poluentes orgânicos (PCBs, pesticidas organoclorados e PBDEs) em compartimentos abióticos (neve e água de degelo) e bióticos (liquens, musgos, invertebrados, peixes, ovos de aves e tecidos de aves e pinípedes, para os quais também foi aplicada análise isotópica de nitrogênio-15 e carbono-13) do ecossistema da Baía do Almirantado. Os compartimentos abióticos tiveram concentrações entre 1,4 e 156 pg L-1, apenas para grupos de organoclorados, com variação intra-sazonal importante e compatibilidade com níveis tróficos inferiores e amostras de vegetação, que por sua vez refletiram a importância de fontes secundárias de poluentes. Nos animais, grosso modo, os compostos prevalecentes (em ng g-1 peso úmido) foram PCBs, (6,82-1821), HCB (0,060-136) e DDTs, (0,410-524), níveis de duas a três ordens de grandeza superiores aos encontrados em vegetação. PBDEs ocorreram, de modo geral, em níveis uma ou duas ordens de grandeza abaixo dos organoclorados. A análise isotópica mostrou-se útil como ferramenta indicadora de nível trófico e origem de matéria orgânica consumida, correlacionando-se quantitativa e qualitativamente com os poluentes orgânicos pela indicação de fatores como stress nutricional e mudança de área de forrageio e/ou de dieta. Como alternativa, foi proposto um novo indicador de biomagnificação baseado no peso molecular dos PCBs, que apresentou resultados estatisticamente superiores ao ?15N na maioria dos casos. / Despite the small antropic direct influence on its territory, Antarctica cannot be considered out of pollutants\' reach. The present study evaluated the distribution and transfer of organic pollutants (PCBs, organochlorine pesticides and PBDEs) in both abiotic (snow and melting water) and biotic (lichens, mosses, invertebrates, fishes, bird eggs and bird and pinnipeds\' tissues, for which was also applied carbon-13 and nitrogen-15 stable isotopes analyses) compartments of the ecosystem from Admiralty Bay. Abiotic compartments showed concentrations between 1,4 and 156 pg L-1, only for organochlorine groups, with considerable intraseasonal variation and compatibility with lower trophic levels and vegetation samples, which in turn reflected the importance of secondary pollutants sources. In animal samples, grosso modo, the prevailing compounds were (in ng g-1 wet weight) PCBs (6,82-1821), HCB (0,060-136) and DDTs, (0,410-524), levels from two to three orders of magnitude superior to the ones found in vegetations. PBDEs occurred, in a general way, in levels from one to two orders of magnitude lower than the organochlorines. Stable isotope analyses proved useful as an indicator tool for trophic level and consumed organic matter, correlating itself in a qualitative and quantitative way with the organic pollutants by indication of factors as nutritional strees and variation in foraging areas and/or diet. As an alternative, a new biomagnifications indicator based on PCBs molecular weight was proposed, showing results statistically superior to the ?15N in the majority of the cases.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No decorrer das últimas décadas a pesquisa relacionada à contaminação de organismos marinhos por compostos organoclorados (OCs) se intensificou aliada à utilização de algumas espécies como sentinelas da qualidade ambiental quanto aos poluentes orgânicos. Dentre essas espécies, podem-se destacar os cetáceos, animais que entre outras características possuem grande longevidade, alta porcentagem lipídica em seus tecidos e são predadores de topo de cadeia trófica, tendendo assim a acumular altos níveis de OCs em seus tecidos. O presente estudo teve por objetivo determinar as concentrações de OCs de origem industrial e agrícola (PCBs, HCB e DDTs) em tecido hepático de oito diferentes espécies de cetáceos delfinídeos pertencentes a três distintas áreas oceânicas do Estado do Rio de Janeiro, são elas a região costeira, a plataforma continental e a região oceânica. A determinação foi realizada em cromatógrafo a gás (GC - Agilent 6890) conectado a um espectrômetro de massa (MS - Agilent 5973). Os valores de DDTs (1263617272 ng.g -1 lip.) e PCBs (7648877288 ng.g -1 lip.) aqui encontrados estão entre os mais altos já reportados para o táxon. Em todas as áreas observou-se uma predominância do ΣPCB, seguida do ΣDDT e HCB, em níveis que refletem o caráter fortemente industrial da região analisada. Entre os PCBs, a maior contribuição advém dos hexabifenis, seguida dos hepta e pentabifenis, sendo os congêneres 153, 138 e 180 os principais em todas as áreas. A razão p,pDDE/ΣDp,pDDT foi alta em todas as regiões (0,9), refletindo um input antigo do poluente na área. Foram realizadas correlações entre as concentrações de OCs e os parâmetros biológicos das espécies, como idade, sexo e comprimento total. A transferência placentária de OCs foi analisada em dois pares de fêmea-feto de Sotalia guianensis, mostrando uma maior transferência dos compostos com menor log Kow. Como esperado, foi encontrada uma diferença significativa no perfil de contaminação entre as espécies das diferentes regiões, relacionada à proximidade da fonte, características espécie-específicas e ao arranjo trófico das espécies. / Over the past decades the research on marine organisms contamination by organochlorine compounds (OCs) has been intensified, allied to the utilization of some species as sentinels of the environmental quality related to organic pollutants. Among these species, cetaceans stand out as animals that, between other characteristics, have great longevity, high lipid percentage on their tissues and are top predators in food chains, therefore having the tendency to accumulate high OCs levels in their tissues. The present study aimed to determine OCs concentrations from industrial and agricultural sources (PCBs, HCB and DDTs) in hepatic tissue of eight different species of delphinid cetaceans belonging to three different oceanic areas of Rio de Janeiro State, namely, coastal region, continental shelf and oceanic region. The determination was performed in an Agilent 6890 gas chromatograph (GC) connected to an Agilent 5973 mass spectrometer (MS). DDTs (1263617272 ng.g -1 lip.) and PCBs (7648877288 ng.g -1 lip.) values reported here are amongst the highest values ever reported for the taxon. In all areas ΣPCB predominance was observed, followed by ΣDDT and HCB in levels that reflect the highly industrial character of the analyzed region. Amongst PCBs, the largest contribution comes from hexa biphenyls, followed by hepta and penta biphenyls, being the 153, 138 and 180 the main congeners in all areas. The p,pDDE/ΣDp,pDDT ratio was high in all regions (0,9), reflecting an ancient input of the pollutant in the area. Correlations between OCs concentrations and biologic parameters such as age, sex and total body lenght were performed. OCs placental transfer was analyzed in two Sotalia guianensis mother-fetus pairs, showing a higher transfer of compounds with lower log Kow. As expected, a significant difference was found on the contamination profile between species from the different regions, related to source proximity, species-specific characteristics and the species trophic arrangement.

Apesar da pequena influência antrópica direta em seu território, a Antártida não pode ser considerada livre do alcance de poluentes. No presente estudo, avaliou-se a distribuição e transferência de poluentes orgânicos (PCBs, pesticidas organoclorados e PBDEs) em compartimentos abióticos (neve e água de degelo) e bióticos (liquens, musgos, invertebrados, peixes, ovos de aves e tecidos de aves e pinípedes, para os quais também foi aplicada análise isotópica de nitrogênio-15 e carbono-13) do ecossistema da Baía do Almirantado. Os compartimentos abióticos tiveram concentrações entre 1,4 e 156 pg L-1, apenas para grupos de organoclorados, com variação intra-sazonal importante e compatibilidade com níveis tróficos inferiores e amostras de vegetação, que por sua vez refletiram a importância de fontes secundárias de poluentes. Nos animais, grosso modo, os compostos prevalecentes (em ng g-1 peso úmido) foram PCBs, (6,82-1821), HCB (0,060-136) e DDTs, (0,410-524), níveis de duas a três ordens de grandeza superiores aos encontrados em vegetação. PBDEs ocorreram, de modo geral, em níveis uma ou duas ordens de grandeza abaixo dos organoclorados. A análise isotópica mostrou-se útil como ferramenta indicadora de nível trófico e origem de matéria orgânica consumida, correlacionando-se quantitativa e qualitativamente com os poluentes orgânicos pela indicação de fatores como stress nutricional e mudança de área de forrageio e/ou de dieta. Como alternativa, foi proposto um novo indicador de biomagnificação baseado no peso molecular dos PCBs, que apresentou resultados estatisticamente superiores ao ?15N na maioria dos casos. / Despite the small antropic direct influence on its territory, Antarctica cannot be considered out of pollutants\' reach. The present study evaluated the distribution and transfer of organic pollutants (PCBs, organochlorine pesticides and PBDEs) in both abiotic (snow and melting water) and biotic (lichens, mosses, invertebrates, fishes, bird eggs and bird and pinnipeds\' tissues, for which was also applied carbon-13 and nitrogen-15 stable isotopes analyses) compartments of the ecosystem from Admiralty Bay. Abiotic compartments showed concentrations between 1,4 and 156 pg L-1, only for organochlorine groups, with considerable intraseasonal variation and compatibility with lower trophic levels and vegetation samples, which in turn reflected the importance of secondary pollutants sources. In animal samples, grosso modo, the prevailing compounds were (in ng g-1 wet weight) PCBs (6,82-1821), HCB (0,060-136) and DDTs, (0,410-524), levels from two to three orders of magnitude superior to the ones found in vegetations. PBDEs occurred, in a general way, in levels from one to two orders of magnitude lower than the organochlorines. Stable isotope analyses proved useful as an indicator tool for trophic level and consumed organic matter, correlating itself in a qualitative and quantitative way with the organic pollutants by indication of factors as nutritional strees and variation in foraging areas and/or diet. As an alternative, a new biomagnifications indicator based on PCBs molecular weight was proposed, showing results statistically superior to the ?15N in the majority of the cases.