Mercury contamination of the North Fork Holston River below Saltville, Virginia has nearly extirpated most mussel populations. Because natural recovery of these populations has not occurred, this research combined field and laboratory assessments to determine the extent of ecological impairment in the river. In situ 60-day Asian clam (Corbicula fluminea) growth studies in 2005 showed a positive correlation (p=0.03) between low clam growth and sediment mercury levels. Because of severe low flow conditions of the NFHR in late 2005 conductivity dissipation from a point source brine discharge downstream rarely reached background level (~345 µS/cm) and was observed as high as 690 µS/cm 640 m below the discharge site. In addition, conductivity doubled in the river section adjacent to the remediated Ponds 5 and 6 (rm 81.6 and 80.4). Such low flow conditions (mean flow < 50 ft3/sec) occur in the NFHR approximately every five years. This low flow situation also evidenced a thick white flocculent or floc observed to accumulate at the base of the two remediated ponds. Analysis of the flocculent determined it to be high in aluminum (1.9-38 mg/L) and iron (2.0-51.0 mg/L), well above US Environmental Protection Agency Water Quality Criteria limits (0.0087 and 1.0 mg/L, respectively); riverine sediments collected below the accumulated floc also had high levels of calcium (240,000-380,000 mg/kg) and mercury(0.62-1.7 mg/kg). Acute tests with juveniles of Villosa iris and <24-hr old Ceriodaphnia dubia were used to measure the toxicity of the brine discharge, which had a conductivity of ~ 14,000 µS/cm. Results of these tests indicated C. dubia to be more sensitive than V. iris; however, chronic toxicity test results were similar for V. iris and C. dubia. The Lowest Observed Adverse Effect Concentration (LOAEC) for mussel survivorship after 28 days was 10,000 µS/cm, while the LOAEC for growth was 5,000 µS/cm. LOAECs for the C. dubia 7-day chronic were 25 % (survivorship) and 12.5 % (reproduction), while mean conductivity at these two concentrations was 4,054 and 2,211 µS/cm, respectively. Toxicity tests conducted with Pond 6 dyke cut discharges resulted in similar lethal concentrations for C. dubia and V. iris. Forty-eight hour LC50s of these discharges ranged from 12.07-15.95 % for C. dubia, and 17.36-18.95 % for V. iris. Dyke cut discharges also exhibited exceedingly high alkaline pH (11.5-12.2), which caused 100 % mortality to C. dubia in 15 min. The Pond 5 and 6 dyke discharges are the likely source for the flocculent accumulation at the base of the two remediated pond areas. The combined effect of mercury, aluminum and iron, along with periodic fluxes of high conductivity and alkaline pH during low flow conditions may contribute to low mussel recruitment downstream of Saltville, VA. / Master of Science

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-09-27T13:41:48Z No. of bitstreams: 1 TeseASM.pdf: 6858970 bytes, checksum: 83be7f6c0d85cb91801e150418917482 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-27T19:51:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseASM.pdf: 6858970 bytes, checksum: 83be7f6c0d85cb91801e150418917482 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-27T19:52:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseASM.pdf: 6858970 bytes, checksum: 83be7f6c0d85cb91801e150418917482 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-27T19:52:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseASM.pdf: 6858970 bytes, checksum: 83be7f6c0d85cb91801e150418917482 (MD5) Previous issue date: 2016-03-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The aim of this study was to evaluate the effects of diuron and carbofuran, isolated and mixed, on Raphidocelis subcapitata, Paramecium caudatum and Ceriodaphnia silvestrii and carry out a preliminary risk assessment of these pesticides for Brazilian water bodies. For this, acute and chronic toxicity tests were performed with individual compounds and in combination, in its standard form and commercial formulations. The results showed that in individual action, these pesticides significantly inhibited the R. subcapitata population growth and caused physiological (chlorophyll a content) and morphological (complexity and cell size) changes in the cells. For this alga, the toxicity of standard active ingredients and their commercial formulations showed no significant differences. For the protozoan P. caudatum, acute toxicity tests evidenced an increase of mortality with increasing exposure time for the selected compounds. Moreover, these pesticides caused a significant decrease in population growth, number of generations and biomass of P. caudatum. The toxicity of standard diuron and its commercial formulation was similar for this protozoan, while commercial carbofuran was more toxic than its standard form, suggesting a synergistic interaction with “inert” ingredients. In contrast, for the cladoceran C. silvestrii, acute toxicity tests showed that diuron commercial product was 7.2 times more toxic than its standard active ingredient, whereas for carbofuran, commercial product was 1.5 times less toxic than its standard active ingredient. Regarding chronic toxicity of diuron herbicide, both standard and commercial form caused hormetic effects on fertility of C. silvestrii female. Carbofuran significantly reduced the reproduction of C. silvestrii at concentrations from 0.38 μg L-1 onwards. The tropical species C. silvestrii was more sensitive to these pesticides than cladocerans commonly used in temperate regions, and in addition, for carbofuran, this species was the most sensitive organism already tested (EC50-48h = 0,86 μg L-1). According to the toxicity tests results of diuron and carbofuran mixtures, acute and chronic exposures on all selected test organisms caused significant deviations from the toxicity predicted by Concentration Addition and Independent Action reference models. For P. subcapitata, data indicated the occurrence of synergism in the mixture of these compounds, especially when diuron is the dominant chemical in combination. For P. caudatum, dose ratio dependent deviation (synergism caused by carbofuran and antagonism caused by diuron) was observed in acute exposure and deviation for antagonism was verified for population growth at sublethal concentrations of the standard compounds mixtures. For C. silvestrii, antagonism was observed in low doses and synergism at high doses, predominating synergism in acute exposures of standard pesticides mixtures, while for reproduction the deviation for antagonism was found. The commercial product mixtures of diuron and carbofuran showed significantly different effects and more severe than the standard compounds mixtures for P. caudatum and C. silvestrii. Therefore, diuron and carbofuran mixture can interact and cause toxic responses different from those predicted for individual compounds. According to the concentrations found in water bodies in Brazil, these compounds can cause direct and indirect toxic effects on communities of algae, protozoa and cladocerans and may change the structure and functioning of aquatic ecosystems. In a preliminary risk assessment of these pesticides, risk quotients were larger than 1, indicating that diuron and carbofuran represent potential ecological risks to Brazilian water bodies. Given the above, it is concluded that the pesticides studied alone and in combination, caused toxicity to test organisms and represent potential ecological risk for aquatic environments, which suggests the implementation by the regulatory agencies of more stringent measures for the use of pesticides to improve the protection of aquatic biota. / O objetivo desta pesquisa foi avaliar os efeitos do diuron e do carbofuran, isolados e em mistura, sobre as espécies Raphidocelis subcapitata, Paramecium caudatum e Ceriodaphnia silvestrii e realizar uma avaliação de risco preliminar destes agrotóxicos para os corpos d’água brasileiros. Para isso, testes de toxicidade aguda e crônica foram realizados com os compostos isolados e em mistura, nas suas formas padrão e comercial. Os resultados mostraram que, em ação individual, estes agrotóxicos inibiram significativamente o crescimento populacional de R. subcapitata e causaram alterações fisiológicas (conteúdo de clorofila a) e morfológicas (complexidade e tamanho celular) nas células. Para esta espécie de alga, a toxicidade dos ingredientes ativos nas formas padrão e comercial não apresentaram diferenças significativas. Para o protozoário P. caudatum, os testes de toxicidade aguda evidenciaram um aumento da mortalidade com o aumento do tempo de exposição aos compostos selecionados. Além disso, estes agrotóxicos causaram uma diminuição significativa no crescimento populacional, no número de gerações e na biomassa de P. caudatum. A toxicidade do diuron padrão e de sua formulação comercial foi similar para este protozoário, enquanto que o carbofuran comercial foi mais tóxico do que a sua forma padrão, sugerindo a ocorrência de interações sinérgicas com os ingredientes “inertes”. Diferentemente, para o cladócero C. silvestrii, os testes de toxicidade aguda mostraram que o produto comercial de diuron foi 7,2 vezes mais tóxico do que o seu ingrediente ativo padrão, enquanto que para o carbofuran, o produto comercial foi 1,5 vezes menos tóxico do que o seu ingrediente ativo padrão. Em relação à toxicidade crônica, o herbicida diuron, tanto na forma padrão como comercial, causou efeitos horméticos sobre a fertilidade das fêmeas de C. silvestrii. Já o carbofuran reduziu significativamente a reprodução de C. silvestrii em concentrações a partir de 0,38 μg L-1. A espécie tropical C. silvestrii foi mais sensível a estes agrotóxicos do que cladóceros comumente utilizados em regiões temperadas, e além disso, para o carbofuran, esta espécie foi o organismo-teste mais sensível já registrado na literatura (CE50-48h = 0,86 μg L-1). De acordo com os resultados dos testes de toxicidade das misturas de diuron e carbofuran, exposições agudas e crônicas sobre todos os organismos-teste selecionados causaram desvios significativos da toxicidade prevista pelos modelos de referência de Adição de Concentração e Ação Independente. Para a alga R. subcapitata, os dados evidenciaram a ocorrência do sinergismo na mistura destes compostos, principalmente quando o diuron é o produto químico dominante na mistura. Para o P. caudatum, o desvio dependente da proporção da dose (sinergismo causado pelo carbofuran e antagonismo causado pelo diuron) foi observado em exposições agudas e desvio para o antagonismo foi verificado para o crescimento populacional em concentrações subletais das misturas dos compostos padrões. Para a C. silvestrii, observou-se o antagonismo em baixas doses e o sinergismo em altas doses, prevalecendo o sinergismo nas exposições agudas das misturas dos agrotóxicos padrões, enquanto que para a reprodução foi encontrado o desvio para o antagonismo. As misturas dos produtos comerciais de diuron e carbofuran apresentaram efeitos significativamente diferentes e mais graves do que as misturas dos compostos padrões para o P. caudatum e a C. silvestrii. Portanto, diuron e carbofuran em mistura podem interagir e causar respostas tóxicas diferentes das previstas para os compostos individuais. De acordo com as concentrações encontradas nos corpos d’água brasileiros, estes compostos podem causar efeitos tóxicos diretos e indiretos sobre as comunidades de algas, protozoários e cladóceros, podendo alterar a estrutura e o funcionamento dos ecossistemas aquáticos. Na avaliação de risco preliminar destes agrotóxicos, os quocientes de risco foram maiores do que 1, indicando que o diuron e o carbofuran representam riscos ecológicos potenciais para os corpos d’água brasileiros. Diante do exposto, conclui-se que os agrotóxicos estudados, isolados e em mistura, causaram toxicidade aos organismos avaliados e representam riscos ecológicos potenciais para os ambientes aquáticos, o que sugere a implantação pelas agências reguladoras de medidas mais restritivas para o uso destes agrotóxicos, visando uma melhor proteção da biota aquática.

Effects of episodic exposures have gained attention as the regulatory focus of the Clean Water Act has shifted away from continuous-flow effluents. Standardized laboratory toxicity tests require that exposure be held constant. However, this approach may not accurately predict organism responses in the field following episodic exposures such as those associated with rain-driven runoff events or accidental pollutant discharge. Using a modified version of the 7-day short-term chronic test recommended by the US Environmental Protection Agency, Ceriodaphnia dubia were exposed to copper or cadmium for durations ranging from 1 minute to 24 hours. In addition, adult reproductive recovery and effects on second generation individuals was assessed following select copper exposures. Finally, cadmium exposures were compared in reconstituted hard water (RHW) and municipal treated wastewater effluent (TWE). Following exposure, organisms were transferred to clean RHW or TWE and maintained for the remainder of the test. No- and lowest observed effect concentrations (NO- and LOECs) increased logarithmically with respect to logarithmic decreases in duration regardless of metal, endpoint or water type. Effective concentrations of cadmium however, were usually higher than those of copper, especially in TWE. LOECs for C. dubia survival following 24-hour and 5-minute exposures to copper were 116 and 417 µg/L, respectively. LOECs for fecundity were 58 and 374 µg/L, respectively. Neonate production of first generation adult C. dubia appeared to recover from pulsed copper exposure upon examination of individual broods. Cumulative mean neonate production however, showed almost no signs of recovery at exposure durations ≥3 hours. Pulse exposure to copper also resulted in diminished fecundity of unexposed second generation individuals. Such effects were pronounced following parental exposure for 24 hours but lacking after parental exposures ≤3 hours. LOECs for C. dubia survival following 24-hour and 5-minute exposures to cadmium in RHW were 44 and 9000 µg/L, respectively. LOECs for fecundity were 16 and 5000 µg/L, respectively. In TWE, LOECs for C. dubia survival were 83 and >10,000 µg/L, respectively. LOECs for fecundity in TWE were 48 and 7000 µg/L, respectively. Runoff pollution is site and event specific, however, data presented herein may be useful as a predictive tool under various conditions.

The problem of high proportion of zeroes has long been an interest in data analysis and modeling, however, there are no unique solutions to this problem. The solution to the individual problem really depends on its particular situation and the design of the experiment. For example, different biological, chemical, or physical processes may follow different distributions and behave differently. Different mechanisms may generate the zeroes and require different modeling approaches. So it would be quite impossible and inflexible to come up with a unique or a general solution. In this dissertation, I focus on cases where zeroes are produced by mechanisms that create distinct sub-populations of zeroes. The dissertation is motivated from problems of chronic toxicity testing which has a data set that contains a high proportion of zeroes. The analysis of chronic test data is complicated because there are two different sources of zeroes: mortality and non-reproduction in the data. So researchers have to separate zeroes from mortality and fecundity. The use of mixture model approach which combines the two mechanisms to model the data here is appropriate because it can incorporate the mortality kind of extra zeroes. A zero inflated Poisson (ZIP) model is used for modeling the fecundity in <i> Ceriodaphnia dubia</i> toxicity test. A generalized estimating equation (GEE) based ZIP model is developed to handle longitudinal data with zeroes due to mortality. A joint estimate of inhibition concentration (ICx) is also developed as potency estimation based on the mixture model approach. It is found that the ZIP model would perform better than the regular Poisson model if the mortality is high. This kind of toxicity testing also involves longitudinal data where the same subject is measured for a period of seven days. The GEE model allows the flexibility to incorporate the extra zeroes and a correlation structure among the repeated measures. The problem of zero-heavy data also exists in environmental studies in which the growth or reproduction rates of multi-species are measured. This gives rise to multivariate data. Since the inter-relationships between different species are imbedded in the correlation structure, the study of the information in the correlation of the variables, which is often accessed through principal component analysis, is one of the major interests in multi-variate data. In the case where mortality influences the variables of interests, but mortality is not the subject of interests, the use of the mixture approach can be applied to recover the information of the correlation structure. In order to investigate the effect of zeroes on multi-variate data, simulation studies on principal component analysis are performed. A method that recovers the information of the correlation structure is also presented. / Ph. D.

Submitted by LUCÍOLA GUIMARÃES RIBEIRO (luciola.eng@gmail.com) on 2018-07-11T01:49:04Z No. of bitstreams: 1 RIBEIRO L G_DISSERTAÇÃO 06-2018.pdf: 5496207 bytes, checksum: 370aa607e2f52d74abd2d6d10a9870b0 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-07-11T11:52:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ribeiro_lg_me_ilha.pdf: 5496207 bytes, checksum: 370aa607e2f52d74abd2d6d10a9870b0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-11T11:52:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ribeiro_lg_me_ilha.pdf: 5496207 bytes, checksum: 370aa607e2f52d74abd2d6d10a9870b0 (MD5) Previous issue date: 2018-03-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O monitoramento qualitativo e quantitativo das águas superficiais pode indicar as atividades humanas, que apresentam potenciais riscos a este recurso, servindo assim como uma ferramenta fundamental para a gestão dos corpos d’água. A realização de estudos relacionados aos recursos hídricos fornece informações capazes de estabelecer os critérios para sua gestão e tomadas de decisão considerando o enquadramento dos corpos d'água e as particularidades de cada bacia hidrográfica. Nesse contexto, este estudo abordou os fatores que interferem negativamente na qualidade da água e os danos causados aos recursos hídricos e a biota aquática como consequência desses fatores. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a qualidade e a ecotoxicidade da água da Bacia Hidrográfica do Rio São José dos Dourados-SP.Foram utilizados seis pontos de monitoramento devidamente georreferenciados da Rede Básica Integrada da CETESB/ANA que existe na UGRHI 18. Os parâmetros de qualidade de água avaliados na bacia hidrográfica foram: sólidos totais, temperatura, turbidez, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), fósforo total,nitrogênio total, oxigênio dissolvido, pH, Escherichia coli e ensaio ecotoxicológico com Ceriodaphnia dubia. Os parâmetros físicos, químicos, microbiológico e ecotoxicológico foram avaliados separadamente e posteriormente o índice de qualidade da água (IQA) foi determinado a fim de se verificar qual a melhor forma de avaliação da qualidade dos recursos hídricos. Os dados referentes aos parâmetros de qualidade da água foram obtidos por meio do Relatório de Qualidade das Águas Superficiais no Estado de São Paulo de 2015, elaborado pela CETESB. O índice de qualidade da água da Bacia Hidrográfica do Rio São José dos Dourados variou de ótima a boa, indicando que o uso e ocupação do solo no entorno da Bacia não tem prejudicado a qualidade de água de forma geral. Entretanto, a análise individualizada dos parâmetros físicos, químicos e microbiológicos permitiu verificar que o fósforo total, oxigênio dissolvido e E. coli excederam os limites estabelecidos pela Resolução CONAMA nº 357/2005, evidenciando que as ações antrópicas estão influenciando a qualidade dos recursos hídricos. Essas alterações podem estar relacionadas com o regime pluviométrico, lançamento de esgotos domésticos e a dissolução de compostos no solo como os fertilizantes, agrotóxicos e excremento de animais. A água da Bacia não apresenta toxicidade aguda para C. dúbia, ou seja, não estão ocorrendo efeitos de transformações das substâncias químicas sobre esses organismos que vivem nos ecossistemas aquáticos. Os ensaios ecotoxicológicos servem como complemento para as análises físicas, químicas e microbiológicas, pois proporcionam abordagens integradas dos efeitos de poluentes, levando em consideração a resposta da comunidade biológica, servindo como um instrumento de controle de poluição. Esse estudo demonstra que, ao utilizar o IQA, perdem-se informações relevantes para a avaliação da qualidade dos corpos d'água, já que, com a aplicação do índice, não se consegue fazer uma interação dos parâmetros analisados. / Qualitative and quantitative monitoring of superficial waters can indicate human activities which present risks to this resource, serving as a main instrument to the management of water bodies. Studies related to hydric resources provide information that can establish criteria for their management and decision-making, considering the framing of the water bodies and the particularities of each watershed. In this context, this study approached the factors that interfere in a negative way in water quality and the damages caused to hydric resources, and the aquatic biota as an effect of those factors. This resource aimed at evaluating the quality and the ecotoxicity of water from the Watershed of the River São José dos Dourados-SP. We used six points of monitoring properly georeferenced from the Integrated Basic Web of CETESB/ANA that exists in UGRHI 18. The parameters of water quality that were evaluated in the watershed are: total solids, temperature, turbidity, biochemical oxygen demand (BOD), total phosphorus, total nitrogen, dissolved oxygen, pH, Escherichia coli and ecotoxicological experiment with Ceriodaphnia dubia. Physical, chemical, microbiological and ecotoxicological parameters were evaluated separately and later the index of water quality (IWQ) was determined to verify the best way to evaluate the quality of hydric resources. The data about water quality parameters were obtained from the Report of Quality of Superficial Waters in the State of São Paulo of the year 2015, elaborated by CETESB. The index of water quality in the Watershed of the River São José dos Dourados had a variation from great to good, what indicates that the land use and zoning land around the Watershed has not damaged the water quality in a general way. However, doing an individualized analysis of physical, chemical and microbiological parameters, allowed to verify that total phosphorus, dissolved oxygen and E. coli exceeded the limits established by the CONAMA Resolution 357/2005. It shows that anthropic actions are influencing the quality of hydric resources. Those alterations may be related to the pluviometric regimen, domestic sewage discharge and the dissolution of composites in the ground, such as fertilizers, pesticides and animal excrements. The water in the Watershed does not present acute toxicity to C. dúbia, i.e., there are no effects of transformation of chemical substances on the organisms living in the aquatic ecosystems. The ecotoxicological experiments serve as a complement to physical, chemical and microbiological analysis, because it provides integrated approaches of the effects of pollutants, considering the response of the biological community, serving as an instrument of pollution control. This research demonstrates that using the IWQ we lose relevant information for water bodies quality evaluation, as applying the index we cannot make an interaction of the analyzed parameters. / CAPES: Código de Financiamento 001

Submitted by Marcela Parini null (maparini@hotmail.com) on 2017-03-14T22:59:21Z No. of bitstreams: 1 Marcela Parini_Dissertaçãofinal!.pdf: 1349112 bytes, checksum: f49135a6c6175389ff49d9073b076472 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-03-21T20:34:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 parini_m_me_soro.pdf: 1349112 bytes, checksum: f49135a6c6175389ff49d9073b076472 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-21T20:34:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parini_m_me_soro.pdf: 1349112 bytes, checksum: f49135a6c6175389ff49d9073b076472 (MD5) Previous issue date: 2017-01-19 / A bacia do Ribeira de Iguape e Litoral Sul (CBHU-RB), localizada em uma das poucas áreas ainda preservadas do Estado de São Paulo, apresenta características particulares, pois possui grande parcela de sua extensão em Áreas de Proteção Permanente(APPs), sendo seu bioma exclusivo de Mata Atlântica. Assim o presente trabalho realizou analises de aspectos físico, químicas e ecotoxicológicas em água e sedimento para avaliação de 4 pontos de coleta no Alto da Bacia do Ribeira de Iguape. Os parâmetros analisados em água foram; temperatura, pH, condutividade, oxigênio dissolvido, determinação de sólidos em suspensão e dissolvidos, fixos e difusos, Carbono Orgânico Total (T.O.C), Nitrogênio Orgânico Total (NOT), Demanda química de oxigênio (DQO), Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO 20,5). Já no sedimento foram avaliados os parâmetros porcentagem de matéria orgânica, granulometria, fósforo e nitrogênio total. Além de metais totais em água e sedimentos. Ainda, foram realizados testes ecotoxicológicos com microcrustáceo, Ceriodaphnia dúbia, amplamente utilizado em estudos de ecotoxicologia de água doce.Em relação às análises de metais nas amostras de água, foram encontrados valores acima do valor máximo permitido pela RESOLUÇÃO CONAMA 357/05, em todos os pontos de coleta para os metais Arsênio, Cádmio e Chumbo, assim como Manganês nos pontos 1, 2 e 4. Assim, também para as amostras de sedimento foram obtidos altos teores de Chumbo e Zinco em relação aos valores de referência para sedimento, conforme CONAMA 454/2012. Os valores encontrados para os elementos As, Cd, e Pb estiveram próximos aos limites de quantificação para as amostras de água que por sua vez são maiores que os valores da CONAMA. Já para o metal Mn pode ser explicado seu elevado teor devido à ocorrência natural. Os resultados da toxicidade aguda na água não mostraram efeito na mortalidade de microrganismos. No entanto, no sedimento, o ponto 3 apresentou toxicidade aguda e no ponto 2 toxicidade crónica. Através da avaliação das análises físicas, químicas e ecotoxicológicas observou-se que o ambiente encontra-se controlado em sua qualidade ambiental, sendo necessária uma devida atenção para que a região permaneça com características peculiares de área de preservação permanente mesmo com a crescente demanda turística. / The drought is the most limiting and severe abiotic stress for agricultural crops, because it triggers a number of physiological adaptations and anatomical modifications in the plants as an adaptive process in response to the water deficit and which regulates the reduction of water losses from the plant to the atmosphere. In order to know the effect of water stress on the anatomical and physiological characteristics of soybean, as well as the selectivity of herbicides, the present work had as objective to examine the morphological and enzymatic alterations of soybean cultivars: MG / BR 46 Conquista (conventional) and BRS Valiosa (transgenic) by means of response to different water management in the soil, in two stages of vegetative development. The plants were submitted to different soil water management, in the vegetative development stage V2 and V4. Stomatal conductance, foliar area, and leaf and stem anatomy measurements were performed. The antioxidant stress was measured by lipid peroxidation, H2O2 content, proline, superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX). The spraying of fomesafen at rate 250 g a.i ha-1 and chlorimuron-ethyl at rate 20 g a.i ha-1 in soybean plants under different water restrictions was also evaluated. BRS Valiosa RR has a better adaptive morphological and anatomical performance in response to a moderate water restriction up to (-0.07 MPa) when it occurs in the first weeks of plant development. SOD, CAT and APX activity of transgenic plants showed an intense increase in the V4 stage, while the conventional cultivar did not overcome the stress condition in this period. These responses appoint that BRS Valiosa (transgenic) has a late response, which increases survival at long periods of water scarcity. Drought reduces visual phytointoxication when sprayed with the herbicides fomesafen and chlorimuron-ethyl. It was found that the spraying of the herbicide fomesafen and chlorimuron-ethyl has a negative effect on rhizobia infection, as well as the water deficit drastically reduced the biological nitrogen fixation and the growth of the soybean plants. When soybean plants were submitted to a moderate drought condition (-0.07 MPa) the conventional cultivar had its development more affected compared to the transgenic cultivar. It was also evidenced that the transgenic cultivar showed to have a greater capacity to support the biological fixation of nitrogen when submitted to a condition of moderate drought (-0.07 MPa) in comparison to the conventional cultivar.

Orientador: Juliana Heloisa Pinê Américo-Pinheiro / Resumo: O monitoramento qualitativo e quantitativo das águas superficiais pode indicar as atividades humanas, que apresentam potenciais riscos a este recurso, servindo assim como uma ferramenta fundamental para a gestão dos corpos d’água. A realização de estudos relacionados aos recursos hídricos fornece informações capazes de estabelecer os critérios para sua gestão e tomadas de decisão considerando o enquadramento dos corpos d'água e as particularidades de cada bacia hidrográfica. Nesse contexto, este estudo abordou os fatores que interferem negativamente na qualidade da água e os danos causados aos recursos hídricos e a biota aquática como consequência desses fatores. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a qualidade e a ecotoxicidade da água da Bacia Hidrográfica do Rio São José dos Dourados-SP.Foram utilizados seis pontos de monitoramento devidamente georreferenciados da Rede Básica Integrada da CETESB/ANA que existe na UGRHI 18. Os parâmetros de qualidade de água avaliados na bacia hidrográfica foram: sólidos totais, temperatura, turbidez, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), fósforo total,nitrogênio total, oxigênio dissolvido, pH, Escherichia coli e ensaio ecotoxicológico com Ceriodaphnia dubia. Os parâmetros físicos, químicos, microbiológico e ecotoxicológico foram avaliados separadamente e posteriormente o índice de qualidade da água (IQA) foi determinado a fim de se verificar qual a melhor forma de avaliação da qualidade dos recursos hídricos. Os dados referentes aos parâm... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Qualitative and quantitative monitoring of superficial waters can indicate human activities which present risks to this resource, serving as a main instrument to the management of water bodies. Studies related to hydric resources provide information that can establish criteria for their management and decision-making, considering the framing of the water bodies and the particularities of each watershed. In this context, this study approached the factors that interfere in a negative way in water quality and the damages caused to hydric resources, and the aquatic biota as an effect of those factors. This resource aimed at evaluating the quality and the ecotoxicity of water from the Watershed of the River São José dos Dourados-SP. We used six points of monitoring properly georeferenced from the Integrated Basic Web of CETESB/ANA that exists in UGRHI 18. The parameters of water quality that were evaluated in the watershed are: total solids, temperature, turbidity, biochemical oxygen demand (BOD), total phosphorus, total nitrogen, dissolved oxygen, pH, Escherichia coli and ecotoxicological experiment with Ceriodaphnia dubia. Physical, chemical, microbiological and ecotoxicological parameters were evaluated separately and later the index of water quality (IWQ) was determined to verify the best way to evaluate the quality of hydric resources. The data about water quality parameters were obtained from the Report of Quality of Superficial Waters in the State of São Paulo of the year 2... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3822.pdf: 3918575 bytes, checksum: d646b2b0a3b661d4dfa2d3c8a1ee8a69 (MD5) Previous issue date: 2011-03-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / The Alto Jacaré-Guaçu Basin was evaluated regarding limnological and ecotoxicological aspects in four water and sediment sampling campaigns at 14 points distributed in the area. Toxicity tests with water, in the laboratory and in situ, showed chronic toxicity, with effects on the survival, growth and gill morphology of juveniles of both fish species examined (Danio rerio and Poecilia reticulata). The lowest survival percentages in the laboratory assays were observed for point L, and in the field tests for point J1. The analysis of the gills revealed first-stage alterations in the specimens of both species exposed at all the sample points, and there were second-stage alterations (aneurism and vascular congestion) at various points. The high concentrations of nutrients and metals in the basin s water and sediments reveal a system impacted by human activities in the surrounding region. The analyses of metals quantified Cd, Cr, Cu, Mn and Fe levels in the water above those permitted by the Brazilian National Environmental Council (CONAMA 357/05), and of Cd in the sediments above the threshold levels permitted both by national (CONAMA 344/04) and international regulations (CCME, 2003). Simple synthetic sediments were prepared composed of sand, clay and organic matter (obtained from the aquatic macrophyte Scirpus cubensis, at concentrations of 0, 0.25, 0.5 and 1%) to assess the toxicity of Cd. The synthetic sediments were viable for the growth and survival of Ceriodaphnia silvestrii, Chironomus xanthus and Danio rerio, and were suitable for use in spiked experiments. The evaluation of the acute toxicity of the sediments fortified with Cd indicated mean 48-h;EC50 for C. silvestrii of 3.09mg.Kg-1 in the sediments with 0% OM and 2.98mg.Kg-1 in the sediments with 1% OM. The mean 96-h;LC50 for C. xanthus was 18.67 mg.Kg-1 in the sediments with 0% OM and nearly four times lower in those with 1% OM (4.93 mg.Kg-1). A similar pattern was noted for D. rerio, a higher 48-h;LC50 in the sediments with 0% OM (114.88 mg.Kg-1) than in the sediments with 1% OM (75.31 mg.Kg-1). In subsequent experiments, the sediments were also spiked with 0.6mg.Kg-1 of Cd, a concentration considered safe for protection of aquatic life according to the applicable national and international regulations. In these tests, the survival of C. silvestrii was impaired in the Cd spiked sediments, so it was not possible to assess the effects on reproduction. There were also effects on the survival, biomass, mentum morphology and Cd concentration in the tissues of C. xanthus. For D. rerio, the survival and growth were compromised in the sediments with higher percentage of organic matter. Besides this, the organisms showed impaired gill morphology and higher Cd concentration in tissue in function of exposure to sediments spiked with the metal. Based on the results, it can be concluded that C. silvestrii was the most sensitive species to the sediments fortified with Cd, followed by C. xanthus and D. rerio, the least sensitive. These effects on the iv organisms at concentrations considered safe for the biota suggest more conservative thresholds of this metal should be established for tropical aquatic habitats. / A bacia do Alto Jacaré-Guaçu foi avaliada quanto aos aspectos limnológicos e ecotoxicológicos em quatro campanhas de amostragem de água e sedimento em 14 pontos distribuídos na área. Testes de toxicidade com água, tanto em laboratório como in situ, apresentaram toxicidade crônica com efeitos na sobrevivência, crescimento e morfologia de brânquias de juvenis de ambas as espécies de peixes avaliadas (Danio rerio e Poecilia reticulata). As menores porcentagens de sobrevivência nos testes em laboratório foram observadas no ponto L e, nos testes in situ, em J1. A análise das brânquias mostrou alterações de primeiro estágio nos organismos expostos em todos os pontos avaliados, e em diversos pontos foram verificadas alterações de segundo estágio (aneurisma e congestão vascular). As elevadas concentrações de nutrientes e metais na água e sedimentos da Bacia do Alto Jacaré-Guaçu revelam um sistema impactado pelas atividades humanas que se desenvolvem em seu entorno. As análises de metais quantificaram Cd, Cr, Cu, Mn e Fe acima da CONAMA 357/05 na água e Cd acima dos valores estabelecidos pela legislação nacional (CONAMA 344/04) e internacional (CCME, 2003) nos sedimentos. Foram desenvolvidos sedimentos sintéticos simples compostos de areia, argila e matéria orgânica (obtida a partir da macrófita aquática Scirpus cubensis, nas concentrações de 0; 0,25; 0,5 e 1%) para avaliar a toxicidade do Cd. Os sedimentos sintéticos se apresentaram viáveis para o crescimento e sobrevivência de Ceriodaphnia silvestrii, Chironomus xanthus e Danio rerio, sendo adequados para uso em experimentos de fortificação. A avaliação da toxicidade aguda dos sedimentos fortificados com Cd, indicaram CE50;48h média para C. silvestrii de 3,09mg.Kg-1 nos sedimentos sem MO e 2,98mg.Kg-1 nos sedimentos com 1% de MO. A CL50;96h média para C. xanthus foi de 18,67mg.Kg-1 nos sedimentos sem MO e, cerca de 4 vezes menor nos sedimentos com 1% de MO, 4,93mg.Kg-1. Para D. rerio também foi notada tendência semelhante, CL50;48h maior nos sedimentos sem MO, 114,88mg.Kg-1 e menor nos sedimentos com 1% de MO, 75,31mg.Kg-1. Os sedimentos também foram fortificados com 0,6mg.Kg-1 de Cd, concentração considerada segura para a proteção da vida aquática segundo legislações nacionais e internacionais, em experimentos posteriores. C. silvestrii teve a sobrevivência comprometida nos sedimentos fortificados com Cd, de modo que não foi possível avaliar os efeitos na reprodução. C. xanthus também apresentou efeitos na sobrevivência, biomassa, morfologia de mento e concentração de Cd nos tecidos. D. rerio teve a sobrevivência e crescimento comprometidos nos sedimentos com maior porcentagem de matéria orgânica. Além disso, os organismos apresentaram a morfologia de brânquias comprometida e concentração de Cd em ii seus tecidos elevada em função da exposição aos sedimentos fortificados com o metal. Com base nos resultados foi possível concluir que C. silvestrii foi a espécie mais sensível aos sedimentos fortificados com Cd, seguido de C. xanthus e, a menos sensível, D. rerio. Tais efeitos observados nos organismos em concentrações consideradas seguras para a biota sugerem a avaliação mais cuidadosa dos valores para espécies e climas tropicais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:31:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2493.pdf: 1820155 bytes, checksum: c4fbdc0a3fdb7a9316ba5c6c6a6905c8 (MD5) Previous issue date: 2009-05-15 / Universidade Federal de Sao Carlos / The objective of the present dissertation was to make a toxicity assessment of the application of calcium nitrate solution as a remediation procedure for sediments of a eutrophic aquatic ecosystem. The study was carried out using microcosms with superficial sediments and water from sediment-water interface of the Ibirité Reservoir located in the metropolitan area of Belo Horizonte (Minas Gerais, SE Brazil). The experiment lasted 135 days and the following treatment or incubation periods were applied: t=0, t=5, t=10, t=25, t=50, t=85 and t=135 days. In each period, one controlmicrocosm and three treatment-microcosms were disassembled and, chemically and ecotoxicologically analyzed. The organisms Ceriodaphnia silvestrii and Vibrio fischeri (Microtox® System) were used for the acute toxicity assessment of the water from sediment-water interface and the pore water of sediments, whereas the organism Chironomus xanthus was used for the toxicity assessment of bulk sediment. The toxicity tests were run in parallel with chemical analyzes of dissolved inorganic nitrogen species (nitrate, nitrate and ammonium), sulfate, and metals in the interface sediment-water and interstitial water samples. Acid volatile sulfide (AVS), simultaneously extracted metal (SEM) and potentially bioavailable metals were analyzed in bulk sediment. The overall results indicate that nitrate whose concentration reached 1,200 mg N-NO3 - L-1 in sediment pore water samples from treatment-microcosms is the most probable compound causing toxicity to the tests organisms. For Chironomus xanthus sediments were deleterious to the exposed organisms in all microcosm run, except in the period of t= 135 days. For the experimental conditions of this work, the application of calcium nitrate as a remediation procedure for sediments from Ibirité Reservoir indicated to be inadequate from the ecotoxicological pint of view. / O presente trabalho visou à avaliação da toxicidade da aplicação de solução de nitrato de cálcio, como procedimento de intervenção para remediação de sedimentos de um ambiente aquático eutrofizado. O estudo foi realizado através de microcosmos com sedimento e água de interface sedimento-água da Represa Ibirité, situada na região metropolitana de Belo Horizonte (Minas Gerais, Brasil). Os experimentos tiveram a duração total de 135 dias, divididos nos tempos de tratamento ou incubação de: t=0, t=5; t=10; t=25; t=50; t=85 e t=135 dias. Em cada tempo de tratamento foram analisados um microcosmo-controle e três microcosmostratamento. Os organismos Ceriodaphnia silvestrii e Vibrio fischeri (Sistema Microtox®) foram utilizados para avaliação da toxicidade aguda das águas de interface sedimento-água e intersticial dos sedimentos, enquanto o organismo Chironomus xanthus para avaliação do sedimento integral. Em paralelo aos testes de toxicidade foram realizadas análises químicas da série nitrogenada (nitrato, nitrito e amônia), sulfato, e metais nas amostras de água de interface sedimento-água e intersticial dos sedimentos, sulfetos volatilizáveis por acidificação (SVA), metais extraídos simultaneamente (MES) e metais potencialmente biodisponíveis nos sedimentos. Os resultados mostraram que o nitrato, chegando a concentração superior a 1.200 mg N-NO3 - L-1 nas amostras de água intersticial dos sedimentos dos microcosmos-tratamentos, foi considerado o causador mais provável da toxicidade das amostras dos microcosmos-tratamento para os organismos-teste empregados. Para o organismo Chironomus xanthus, os sedimentos em tratamento foram deletérios aos organismos expostos em todos os tempos de incubação, exceto no tempo t=135 dias. Estritamente do ponto de vista ecotoxicológico e para as condições experimentais deste trabalho, a aplicação do nitrato como forma de intervenção para remediação dos sedimentos da Represa Ibirité não se mostrou adequada.

Orientadores: Cassiana Maria Reganhan-Coneglian, Gisela de Aragão Umbuzeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T02:20:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Spadotim_RegisFernando_M.pdf: 4096362 bytes, checksum: 0bd54b47a22f2ac240c18ef0d54ff13a (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O ribeirão Pires é o principal afluente do ribeirão Pinhal, manancial utilizado na captação de águas para distribuição à população de Limeira, SP. Estudos anteriores realizados na micro bacia do ribeirão Pinhal apontaram toxidade aguda apenas nas águas do ribeirão Pires, para o organismo-teste Ceriodaphnia dubia. Desta forma torna-se importante conhecer as fontes de contaminação, bem como seus contaminantes para assegurar água de qualidade para o município. No presente trabalho realizou-se a avaliação ecotoxicológica mediante testes de toxidade aguda e crônica de amostras de água superficial coletadas no ribeirão Pires, e identificação da toxidade utilizando o estudo de Avaliação e Identificação da Toxidade (AIT). O princípio desse método baseia-se no fracionamento das amostras por meio de uma série de processos físicos e químicos, objetivando eliminar ou separar grupos de compostos para verificação de seu potencial tóxico. Para realização do AIT utilizou-se os organismos-testes Ceriodaphnia dubia e Daphnia similis, mediante testes de toxidade aguda, após a manipulação das amostras verificou-se a redução significativa da toxicidade com tratamento em coluna C18 em pH 9 e quelação com EDTA. Estes tratamentos de AIT (Fase I) apontaram respectivamente, compostos orgânicos não polares, além de metais catiônicos como responsáveis pela toxidade aguda. Manipulações da Fase II utilizando espectrofotometria ICP-MS permitiram identificar o zinco em concentrações entre 270-1330 µg L-1. A caracterização e confirmação de compostos orgânicos nem sempre é necessária, visto que em alguns casos somente a classe dos compostos tóxicos pode fornecer informações suficientes para determinar o tratamento apropriado ou opções de controle da fonte da toxicidade. De acordo com os resultados obtidos nas análises, pode-se concluir que o zinco foi o principal agente responsável pela toxicidade das amostras coletadas no ribeirão Pires, para os organismos testados e a provável ocorrência de outros contaminantes / Abstract: The stream Pires is the main tributary of the stream Pinhal, source used in water catchment for distribution to the population of Limeira, SP. Previous studies in micro basin stream Pinhal pointed acute toxicity only in stream Pires of water to the organism Ceriodaphnia dubia. Thus it is important to know the sources of contamination and its contaminants to ensure quality water for the city. In the present work to review ecotoxicological by acute and chronic toxicity tests of surface water samples collected in the stream Pires and identification of toxicity study using the Toxicity Identification and Evaluation (TIE). The principle of this method is based on the fractionation of the samples through a series of physical and chemical processes in order to eliminate or separate groups of compounds to check their toxic potential. To perform the TIE was used the organism Ceriodaphnia dubia and Daphnia similis by acute toxicity tests after handling the samples there was a significant reduction in toxicity with treatment C18 column at pH 9 and chelation with EDTA. These treatments TIE (Phase I) indicated respectively nonpolar organic compounds, and cationic metal responsible for acute toxicity. Manipulations of Phase II using spectrometry ICP-MS permitted the identification zinc at concentrations of 270-1330 µg L-1. The characterization and confirmation of organic compounds is not always necessary because in some cases only the class of toxic compounds can provide sufficient information to determine the appropriate treatment or control options of the toxicity source. According to the analysis results, it can be concluded that zinc is the primary agent responsible for the toxicity of the samples collected in stream Pires for the tested organisms and the likely occurrence of other contaminants / Mestrado / Tecnologia e Inovação / Mestre em Tecnologia