Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE ADRIANA_ JOHANN.pdf: 2610924 bytes, checksum: 3d2882b78e66f6ce454900b7a8b0d486 (MD5) Previous issue date: 2015-07-29 / Fundação Araucária / Environmental impacts have become a reality ever more present in aquatic ecosystems, suffering changes in the constitution of the chemical elements of water, availability and their nutrient dynamics. Therefore, comprehensive methodologies are needed to assess the actual condition of these ecosystems, following their changes. In this sense, the objective of this study was to evaluate the water quality of the basin of the São Francisco Verdadeiro river, by analyzing the physical, chemical, microbiological variables, and acute and chronic toxicity tests with the test organism Daphnia magna, to identify possible natural or anthropogenic interference. Thus, fortnightly collections were carried out in six sampling locations (P1, P2, P3, P4, P5 and P6), on the period from April 2013 to April 2014, totalizing 143 samples, of which 31 water quality variables were evaluated, with subsequent calculation of the Water Quality Index (WQI), and acute and chronic toxicity tests. The results obtained for the physical, chemical and microbiological variables showed that dissolved oxygen (Sites P3, P5 and P6), turbidity and ammonia nitrogen (Site P6), pH, biochemical oxygen demand, total phosphorus, fecal coliform bacteria (Escherichia-coli), cadmium, lead, manganese, nickel and zinc (All locations), presented different values of the limits recommended by CONAMA resolution No 357/2005, for Class II waters. It is noteworthy that such disagreements have occurred at different times. WQI values ranged from good to great quality, despite high values of some variables. For acute tests, the results showed no toxic effect on any of the sites sampled throughout the study period. For acute tests, the results showed no toxic effect on any of the evaluated sites throughout the study period. With regard to chronic tests, toxic effect occurred in 5.59% of the samples for the parameter longevity, observed by the death of Daphnia magna organisms during the test, and 97.90% of the samples for fertility parameter, verified by the reduction in reproduction, in which the samples showed a reduced number of offspring compared to the control (M4 culture medium). Toxic effect events registered for fertility were compared with pH the variables, total phosphorus, BOD, fecal coliforms, cadmium, lead, copper, nickel and zinc, which presented different values of the limits established legislation by CONAMA Nº 357/2005, for water class II, since it was observed that the toxic effect events, often coincided with at least one variable above the limits. Therefore, the results obtained for the physical, chemical and microbiological variables showed that the São Francisco Verdadeiro river is impacted by the use and occupation of the basin; receiving contributions of rural and urban áreas, and chronic toxicity tests indicated inadequate conditions for the protection of aquatic life, showing that they are effective tools for assessing a body of water, can serve as allies of the classic valuation methods. / Os impactos ambientais têm se tornado uma realidade cada vez mais presente nos ecossistemas aquáticos, que sofrem mudanças na constituição dos elementos químicos da água, na disponibilidade e na sua dinâmica de nutrientes. Sendo assim, metodologias abrangentes são necessárias para avaliar o estado real desses ecossistemas, acompanhando suas mudanças Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi avaliar a qualidade da água da bacia do Rio São Francisco Verdadeiro, por meio da análise de variáveis físicas, químicas, microbiológicas e testes de toxicidade agudos e crônicos, com o organismo-teste Daphnia magna, visando identificar possíveis interferências naturais ou antrópicas. Para tanto, foram realizadas coletas quinzenais, em seis locais de amostragem (P1, P2, P3, P4, P5 e P6), no período de abril de 2013 a abril de 2014, totalizando 143 amostras, das quais foram avaliadas 31 variáveis de qualidade de água, com posterior cálculo do Índice de Qualidade da Água (IQA) e os testes de toxicidade agudos e crônicos. Os resultados obtidos para as variáveis físicas, químicas e microbiológicas, mostraram que oxigênio dissolvido (Locais P3, P5 e P6), turbidez e nitrogênio amoniacal (Local P6), pH, demanda bioquímica de oxigênio, fósforo total, coliformes fecais (Escherichia-coli), cádmio, chumbo, manganês, níquel e zinco (Todos os locais) apresentaram valores discordantes dos limites preconizados pela resolução CONAMA No 357/2005, para águas de Classe II. Vale salientar que estas discordâncias ocorreram em períodos distintos. Os valores do IQA variaram de boa a ótima qualidade, apesar dos valores elevados de algumas variáveis. Para os testes agudos, os resultados mostraram que não houve efeito tóxico em nenhum dos locais amostrados em todo o período avaliado. Com relação aos testes crônicos, ocorreu efeito tóxico em 5,59% das amostras, para o parâmetro longevidade, constatado pela morte dos organismos Daphnia magna durante o teste e em 97,90% das amostras, para o parâmetro fecundidade, verificado pela redução na reprodução, em que as amostras apresentaram um número reduzido de filhotes com relação ao controle (Meio de cultivo M4). Os eventos de efeito tóxico registrados para a fecundidade foram comparados com as variáveis pH, fósforo total, DBO, coliformes fecais, cádmio, chumbo, cobre, níquel e zinco, que apresentaram valores discordantes dos limites estabelecidos pela legislação CONAMA No 357/2005 para águas de Classe II, em que observou-se que os eventos de efeito tóxico, em quase todo o período coincidiram com pelo menos uma variável acima dos limites. Dessa maneira, os resultados obtidos para as variáveis físicas, químicas e microbiológicas demonstraram que o rio São Francisco Verdadeiro é impactado pelo uso e ocupação do solo da bacia, recebendo contribuições das áreas rurais e urbanas, e os testes de toxicidade crônicos indicaram condições inadequadas para a proteção da vida aquática, mostrando que são ferramentas eficazes para a avaliação de um corpo de água, podendo servir como aliados dos métodos clássicos de avaliação.

As cinzas resultantes da queima de carvão por usinas termelétricas tem sido uma fonte de contaminação constante devido a seu descarte sobre o solo de forma inadequada. Os elementos tóxicos presentes na cinza de carvão quando lixiviados da cinza para o solo podem ficar biodisponíveis e serem absorvidos por plantas, consumidos por animais ou ainda transportados para diversas matrizes ambientais, tais como, águas subterrâneas e águas superficiais. Ensaio de germinação e desenvolvimento das radículas de Lactuca sativa e ensaio de toxicidade aguda com Daphnia similis foram realizados para avaliar a toxicidade dos percolados de colunas de cinza de carvão e de solo com cinza de carvão. De acordo com os valores obtidos por meio dos ensaios de germinação e desenvolvimento das radículas de L. sativa foram observados efeitos tóxicos à germinação das sementes de L. sativa nos percolados da coluna de cinza de carvão. Os valores médios de CI50(120h) destes percolados variaram de 27,6 a 90,6% e os valores do índice de germinação (IG) variaram de 6,7 a 40,8. Nos ensaios de toxicidade aguda com os organismos teste D. similis também foram observados efeitos tóxicos à mobilidade e/ou sobrevivência dos organismos expostos aos percolados da coluna de cinza de carvão. Os valores obtidos para CE50(48h) nestes percolados variaram de 25,6 a 84,1%. Os percolados das colunas de solo com cinza de carvão não apresentaram toxicidade tanto à L. sativa como à D. similis. Os resultados obtidos por meio destes ensaios ecotoxicológicos para os percolados das colunas de cinza de carvão e de solo com cinza de carvão indicam que o solo das colunas retiveram as substâncias tóxicas lixiviadas da cinza de carvão, ou seja, os solos utilizados nestas colunas atuaram como filtros. / The coal fly ash of power plants has been a constant source of contamination due to the improperly disposed on the soil. The toxic elements leached from coal fly ash when in contact with soil could become bioavailable and be absorbed by plants, consumed by animals or transported to different environmental matrices, such as groundwater and surface water. Seed germination and root elongation tests with Lactuca sativa and acute toxicity tests with Daphnia similis were done to evaluate the toxicity of the leachate from coal fly ash and soil with coal fly ash columns. According to the values obtained for the seed germination and root elongation tests were observed toxic effects to seed germination of L. sativa for the leachates from coal fly ash column. The mean values of IC50(120h) for these leachates ranged from 27.6 to 90.6% and the germination index values (IG) ranged from 6.7 to 40.8. In the acute toxicity tests with test organisms D. similis were also observed toxic effects to mobility and/or survival of organisms exposed to leachates of the coal fly ash column. The values obtained for EC50(48h) for these leachates range from 25.6 to 84.1%. The leachates of soil with coal fly ash columns not presented toxicity to both test organisms, L. sativa and D. similis. The data obtained by these ecotoxicological tests to the leachates of soil coal fly ash and soil with coal fly ash columns indicate that the soil of the columns have retained the toxic substances leached from the coal fly ash, thus the soils used in these columns have acted as filters.

Les paramètres comportementaux sont de plus en plus considérés comme étant des indicateurs sensibles et précoces de toxicité chez les organismes aquatiques. Cependant, l’utilisation du comportement natatoire comme critère de toxicité pour l’analyse de risque environnemental ou pour le contrôle de la qualité de l’eau reste pour l’heure encore limitée. En effet, il est actuellement difficile de quantifier la sensibilité des paramètres comportementaux et d’établir un lien entre les seuils d’effets comportementaux et les effets aigus et subaigus classiquement mesurés dans les tests en écotoxicologie. Dans le but d’améliorer notre compréhension des effets comportementaux des polluants sur Daphnia magna, nous avons développé un nouveau système de mesure du comportement multi-cuves baptisé «Multi-DaphTrack ». Douze substances toxiques, couvrant une large gamme de modes d’action différents ont été testées dans ce système. Un test standard d’immobilisation ainsi que des analyses de comportement dans le toximètre DaphToxI®, ont également été effectués pour chaque substance afin de comparer les seuilsd’effets comportementaux avec les paramètres classiques d’immobilisation. Les résultats des expositions aux différentes substances ont démontré que notre nouveau système d’exposition multi-cuves permet de détecter des effets comportementaux (i.e.,augmentation de la vitesse de nage) significatifs et précoces pour l’ensemble des substances testées et ce, à des concentrations proches de la CE10(48 h) du test aigu d’immobilisation dès la première heure d’exposition. Des profils comportementaux différents ont été observés selon les substances testées (i.e., intensité, temps de latence et durée de l’effet) mais ceux-ci ne sont pas spécifiques d’un mode d’action particulier. Les résultats obtenus avec le toximètre DaphToxI®ont révélé des profils d’effet similaires (i.e.,augmentation de la vitesse de nage) bien que ce système soit globalement moins sensible par rapport au système «Multi-DaphTrack». Pour conclure, notre nouveau système d’exposition multi-cuves «Multi-DaphTrack» est un outil plus sensible et précoce que letest standard d’immobilisation pour l’évaluation de la toxicité de substances chimiques. L’utilisation du système «Multi-DaphTrack» pourrait donc être envisagée, après quelques améliorations et validation supplémentaires, pour l’évaluation de la qualité des masses d’eauet des effluents. / Swimming behavior is increasingly reported as a sensitive and early indicator of toxicant stress in aquatic organisms. However, it remains unclear how to quantify the sensitivity of swimming behavioral endpoints and how to compare these effect thresholds with standard ecotoxicological endpoints used in risk assessment. To date, the systematic assessment of the sensitivity of swimming behavioral endpoints in daphnia is limited because of the restrained test capacity of existing behavioral analysis systems. Hence, we developed a new behavioral analysis multi-cellsystemnamed “Multi-DaphTrack” with a high throughput testing capacity in order to enhance our understanding of swimming behavioral effects in Daphnia magnaunder chemical exposure. Twelve compounds covering different modes oftoxic action were selected and tested in this new system andin a single-cell commercialized biomonitor (DaphToxI®) and with the acute standard test.Our new multi-cellexposure system detectedsignificant and early swimming behavioral effects (i.e.,increase of the average speed) for most of the tested compounds and this, from the first hour of exposure at concentrations near the EC10(48h). Contrastedbehavioral profiles were observed for average speed (i.e., intensity, time of effect onset, effect duration), but no distinct behavioral profiles could be drawn from the chemical mode of action. Despite less sensitive,the DaphToxI®gave similar trends (i.e.,rapid peak increase) compared to our “Multi-DaphTrack” system. To conclude, behavior analysis using our “Multi-DaphTrack”systemcould be used as an alternative or complement to the current acute standard test for toxicity assessment of chemicals. With some additional improvements and validations, it also could be used forquality assessment of waterbodiesand sewages.

No Brasil, o tratamento do lixiviado, proveniente da disposição dos resíduos sólidos urbanos, ainda é um desafio, haja visto que atualmente não há indícios de tratamento economicamente viável que atenda aos padrões de lançamento da legislação brasileira. Além disso, os diversos tipos de efluentes, mesmo quando adequadamente tratados, apresentam níveis residuais de substâncias que podem conferir toxicidade aos mesmos. Devido a isso, tem-se uma preocupação com essas substâncias remanescentes e, sobretudo, com o seu possível potencial tóxico. Diante desse quadro, a incorporação da avaliação da toxicidade no tratamento dos efluentes é de grande importância na proteção dos ambientes aquáticos. É crescente o interesse pela toxicidade como um parâmetro de controle, que, contudo, é ainda pouco regulamentada. Este estudo tem como principal objetivo ampliar o conhecimento sobre o tratamento de lixiviados através da avaliação da toxicidade por meio de ensaios ecotoxicológicos. Foi avaliada a toxicidade aguda do lixiviado do Aterro Metropolitano de Jardim Gramacho, em Duque de Caxias RJ após os processos de tratamento por wetland e nanofiltração utilizando-se dois organismosteste de diferentes níveis tróficos (Aliivibrio fischeri e Daphnia similis). Os ensaios de toxicidade aguda com a bactéria Aliivibrio fischeri apresentaram valores de CE50 (%) na faixa de 11,75 a 96,17 para o afluente do wetland e valores de CE50 (%) na faixa de 21,60 a 86,32 para o efluente do wetland. Tanto para o afluente, quanto para o efluente do wetland, foram obtidos valores de FT ≤ 8. Para o efluente da nanofiltração, dos 6 ensaios de toxicidade aguda com a bactéria Aliivibrio fischeri, com exceção de 1 amostra, não foi observada toxicidade. Para os ensaios de toxicidade com a Daphnia similis foram obtidos valores de CE50 (%) na faixa de 24,15 a 70,71 para o afluente do wetland e valores na faixa de 19,61 a 70,71 para o efluente do wetland. / In Brazil, treatment of leachate from the disposal of municipal solid waste is still a challenge, since there is currently no evidence of viable treatment that meets the discharge standards of the Brazilian legislation. In addition, the various types of waste, even when treated, have residual levels of substances that can confer toxicity to them. Because of this, there is a concern with these remaining substances, and especially, with its potential toxic possible. Given this situation, the incorporation of evaluation of toxicity in the treatment of effluents is of great importance in protecting aquatic environments. A growing interest in toxicity as a control parameter, which, however, is still largely unregulated. This study aims to increase knowledge about the treatment of leachate through the evaluation of toxicity by ecotoxicological tests. The acute toxicity of the leachate from the Metropolitan Landfill of Jardim Gramacho in Duque de Caxias was evaluated - RJ after treatment processes for wetland and nanofiltration using two test organisms of different trophic levels (Aliivibrio fischeri and Daphnia similis). The acute toxicity tests with Aliivibrio fischeri showed EC50 (%) values in the range from 11.75 to 96.17 to the tributary of the wetland and EC50 (%) values in the range from 21.60 to 86.32 for the effluent wetland. For both the affluent and effluent wetland values were obtained FT ≤ 8. For the effluent from the nanofiltration, the six acute toxicity tests with bacteria Aliivibrio fischeri, except for one sample, no toxicity was observed. For toxicity tests with Daphnia similis were obtained EC50 (%) values in the range from 24.15 to 70.71 for the affluent and wetland values ranging from 19.61 to 70.71 to the effluent of the wetland.

No Brasil, o tratamento do lixiviado, proveniente da disposição dos resíduos sólidos urbanos, ainda é um desafio, haja visto que atualmente não há indícios de tratamento economicamente viável que atenda aos padrões de lançamento da legislação brasileira. Além disso, os diversos tipos de efluentes, mesmo quando adequadamente tratados, apresentam níveis residuais de substâncias que podem conferir toxicidade aos mesmos. Devido a isso, tem-se uma preocupação com essas substâncias remanescentes e, sobretudo, com o seu possível potencial tóxico. Diante desse quadro, a incorporação da avaliação da toxicidade no tratamento dos efluentes é de grande importância na proteção dos ambientes aquáticos. É crescente o interesse pela toxicidade como um parâmetro de controle, que, contudo, é ainda pouco regulamentada. Este estudo tem como principal objetivo ampliar o conhecimento sobre o tratamento de lixiviados através da avaliação da toxicidade por meio de ensaios ecotoxicológicos. Foi avaliada a toxicidade aguda do lixiviado do Aterro Metropolitano de Jardim Gramacho, em Duque de Caxias RJ após os processos de tratamento por wetland e nanofiltração utilizando-se dois organismosteste de diferentes níveis tróficos (Aliivibrio fischeri e Daphnia similis). Os ensaios de toxicidade aguda com a bactéria Aliivibrio fischeri apresentaram valores de CE50 (%) na faixa de 11,75 a 96,17 para o afluente do wetland e valores de CE50 (%) na faixa de 21,60 a 86,32 para o efluente do wetland. Tanto para o afluente, quanto para o efluente do wetland, foram obtidos valores de FT ≤ 8. Para o efluente da nanofiltração, dos 6 ensaios de toxicidade aguda com a bactéria Aliivibrio fischeri, com exceção de 1 amostra, não foi observada toxicidade. Para os ensaios de toxicidade com a Daphnia similis foram obtidos valores de CE50 (%) na faixa de 24,15 a 70,71 para o afluente do wetland e valores na faixa de 19,61 a 70,71 para o efluente do wetland. / In Brazil, treatment of leachate from the disposal of municipal solid waste is still a challenge, since there is currently no evidence of viable treatment that meets the discharge standards of the Brazilian legislation. In addition, the various types of waste, even when treated, have residual levels of substances that can confer toxicity to them. Because of this, there is a concern with these remaining substances, and especially, with its potential toxic possible. Given this situation, the incorporation of evaluation of toxicity in the treatment of effluents is of great importance in protecting aquatic environments. A growing interest in toxicity as a control parameter, which, however, is still largely unregulated. This study aims to increase knowledge about the treatment of leachate through the evaluation of toxicity by ecotoxicological tests. The acute toxicity of the leachate from the Metropolitan Landfill of Jardim Gramacho in Duque de Caxias was evaluated - RJ after treatment processes for wetland and nanofiltration using two test organisms of different trophic levels (Aliivibrio fischeri and Daphnia similis). The acute toxicity tests with Aliivibrio fischeri showed EC50 (%) values in the range from 11.75 to 96.17 to the tributary of the wetland and EC50 (%) values in the range from 21.60 to 86.32 for the effluent wetland. For both the affluent and effluent wetland values were obtained FT ≤ 8. For the effluent from the nanofiltration, the six acute toxicity tests with bacteria Aliivibrio fischeri, except for one sample, no toxicity was observed. For toxicity tests with Daphnia similis were obtained EC50 (%) values in the range from 24.15 to 70.71 for the affluent and wetland values ranging from 19.61 to 70.71 to the effluent of the wetland.

O impacto causado pelo aumento da quantidade de substâncias químicas descartadas no meio ambiente está presente na maioria dos ecossistemas. Poluentes industriais contendo metais são frequentemente transportados para a água, o solo e o ar, podendo-se acumular nas cadeias tróficas e apresentar toxicidade para a biota. Em ambientes aquáticos, a biodisponibilidade e destino dessas substâncias xenobióticas podem ser influenciadas por vários fatores, entre eles a matéria orgânica dissolvida e outros compostos quelantes, os quais tem capacidade de aprisionar ou liberar íons para o ambiente. Os exopolissacarídeos, substâncias excretadas pelo fitoplâncton, podem interagir com diversas substâncias, interferindo na toxicidade dos compostos para os organismos ou comunidades biológicas aquáticas e, conseqüentemente, subestimando o verdadeiro valor tóxico das substâncias. Este trabalho foi conduzido para determinar a influência dos exopolissacarídeos da Clorofícea Pseudokirchniriella subcapitata, e da Cianofícea Anabaena spiroides na toxicidade dos elementos traço cádmio e cromo em Daphnia similis (Cladocera). Os metais foram escolhidos pela afinidade por quelantes orgânicos. Foram realizados testes ecotoxicológicos agudos para verificar a sensibilidade do cladócero Daphnia similis em diferentes concentrações dos metais cádmio (cloreto de cádmio) e cromo (dicromato de potássio), adicionando algas e exopolissacarídeos. Nos testes com os exopolissacarídeos foram utilizadas diferentes frações (excretado total, 10000D). Para obtenção das frações de exopolissacarídeos foram realizadas filtrações tangenciais em cartucho oco de celulose com bomba peristáltica. Nos testes com a adição das algas foram usados números conhecidos de células obtidas do concentrado de algas. Observou-se redução da toxicidade de 20 a 30% nos testes com a adição de excretado total, e reduções menores para as frações 10KD para as clorofícea e cianofícea. Com os resultados deste trabalho, foi possível avaliar a capacidade dessas substâncias em quelar e indisponibilizar compostos tóxicos e avaliar a toxicidade das substâncias quando testadas nos organismos planctônicos. / Chemical substances have been exerting increasing impact on ecosystems. Industrial pollutants containing metals frequently reach water bodies, soil, and air, wherein they may accumulate on the trophic chain, resulting in toxicity to the biota. In aquatic environments, the bioavailability and the destination of these xenobiotics are influence by several factors, such as the amount of solved organic matter and other chelating compounds, since these substances can either bind or liberate ions to the environment. Exopolysaccharides, in particular, are excreted by phytoplankton and, once in water, can interact with several substances altering the toxicity of compounds to aquatic organisms and biological communities. As a consequence, the real toxic potential of these xenobiotics is underestimated. The aim of this work was to determine the influence of the exopolysaccharides produced by the Chloroficeae Pseudokirchniriella subcapitata and by the Cyanophiceae Anabaena spiroides on the toxicity of the trace-elements cadmium and chromo over the primary consumer Daphnia similis. These metals were chosen due to their high affinity towards organic chelators. Tests for acute ecotoxicity were performed to verify the sensitivity of the Cladocera Daphnia similis exposed to different cadmium (cadmium chloride) and chromo (potassium dichromate) concentrations, with and without algae and/or exopolysaccharides. Three fractions of exopolysaccharides were tested (total excreted, < 1000D, and > 1000D), which were obtained by tangencial filtration through a cellulosis membrane using a peristaltical pump. On tests using algae, a fixed number of cells were obtained from an algae concentrate. The toxicity of Daphnia similis to the metals was 20-30% reduced when the total excreted from algae was added, while the reduction in toxicity was lower to the fraction than 10KD. The results demonstrated that exopolysaccharides chelate toxic compounds rendering them unavailable for exerting their effects on planktonic organisms.

As cinzas resultantes da queima de carvão por usinas termelétricas tem sido uma fonte de contaminação constante devido a seu descarte sobre o solo de forma inadequada. Os elementos tóxicos presentes na cinza de carvão quando lixiviados da cinza para o solo podem ficar biodisponíveis e serem absorvidos por plantas, consumidos por animais ou ainda transportados para diversas matrizes ambientais, tais como, águas subterrâneas e águas superficiais. Ensaio de germinação e desenvolvimento das radículas de Lactuca sativa e ensaio de toxicidade aguda com Daphnia similis foram realizados para avaliar a toxicidade dos percolados de colunas de cinza de carvão e de solo com cinza de carvão. De acordo com os valores obtidos por meio dos ensaios de germinação e desenvolvimento das radículas de L. sativa foram observados efeitos tóxicos à germinação das sementes de L. sativa nos percolados da coluna de cinza de carvão. Os valores médios de CI50(120h) destes percolados variaram de 27,6 a 90,6% e os valores do índice de germinação (IG) variaram de 6,7 a 40,8. Nos ensaios de toxicidade aguda com os organismos teste D. similis também foram observados efeitos tóxicos à mobilidade e/ou sobrevivência dos organismos expostos aos percolados da coluna de cinza de carvão. Os valores obtidos para CE50(48h) nestes percolados variaram de 25,6 a 84,1%. Os percolados das colunas de solo com cinza de carvão não apresentaram toxicidade tanto à L. sativa como à D. similis. Os resultados obtidos por meio destes ensaios ecotoxicológicos para os percolados das colunas de cinza de carvão e de solo com cinza de carvão indicam que o solo das colunas retiveram as substâncias tóxicas lixiviadas da cinza de carvão, ou seja, os solos utilizados nestas colunas atuaram como filtros. / The coal fly ash of power plants has been a constant source of contamination due to the improperly disposed on the soil. The toxic elements leached from coal fly ash when in contact with soil could become bioavailable and be absorbed by plants, consumed by animals or transported to different environmental matrices, such as groundwater and surface water. Seed germination and root elongation tests with Lactuca sativa and acute toxicity tests with Daphnia similis were done to evaluate the toxicity of the leachate from coal fly ash and soil with coal fly ash columns. According to the values obtained for the seed germination and root elongation tests were observed toxic effects to seed germination of L. sativa for the leachates from coal fly ash column. The mean values of IC50(120h) for these leachates ranged from 27.6 to 90.6% and the germination index values (IG) ranged from 6.7 to 40.8. In the acute toxicity tests with test organisms D. similis were also observed toxic effects to mobility and/or survival of organisms exposed to leachates of the coal fly ash column. The values obtained for EC50(48h) for these leachates range from 25.6 to 84.1%. The leachates of soil with coal fly ash columns not presented toxicity to both test organisms, L. sativa and D. similis. The data obtained by these ecotoxicological tests to the leachates of soil coal fly ash and soil with coal fly ash columns indicate that the soil of the columns have retained the toxic substances leached from the coal fly ash, thus the soils used in these columns have acted as filters.

Orientador: Hiroshi Aoyama / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T18:38:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dantzger_DarleneDenise_M.pdf: 2112371 bytes, checksum: 028650c262ae910dc42abf89039ad4e4 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O uso de produtos agrícolas vem sendo a principal forma de combater parasitas na aquicultura, sendo que o Diflubenzuron, (DFB) é o mais utilizado. Este composto inibe a síntese de quitina, componente do exoesqueleto dos parasitas, e apresenta baixa toxicidade aos peixes. Porém, no ambiente aquático, o DFB pode ser tóxico às espécies não-alvo e, quando degradado, gera p-cloroanilina, (PCA), metabólito potencialmente cancerígeno e mutagênico para o ser humano. Tendo em vista a necessidade de se obter mais informações sobre a toxicidade destes compostos nos organismos aquáticos não-alvo, a proposta deste trabalho foi analisar a atividade enzimática de fosfatases ácida (FAT) e alcalina (Falc), catalase (CAT) e superóxido dismutase (SOD) de microalga Pseudokirchneriella subcapitata, microcrustáceo Daphnia similis e o peixe Oreochromis niloticus com base na concentração efetiva 50% (CE50) para os testes in vivo, e na concentração de inibição 50% (CI50) para os testes in vitro, do DFB e de seu metabólito PCA. Como resultado do teste de toxicidade aguda a CE50 do DFB foi 0,00096 mg.L-1, 0,009 mg.L-1 e >100 mg.L-1 para algas, daphnias e peixes respectivamente. A CE50 do PCA para as daphnias e os peixes foi de 0,27 mg.L-1 e 24 mg.L-1 , respectivamente. Por sua vez, as algas não sofreram alteração no seu crescimento durante a exposição ao PCA. Nos testes bioquímicos in vivo o DFB e o PCA provocou alterações na atividade das enzimas fosfatases ácida, alcalina, catalase e superóxido dismutase dos organismos-teste. Assim, as enzimas estudadas mostraram-se sensíveis à exposição aos compostos nos estudos in vivo podendo ser utilizadas como indicadoras de poluição dos recursos hídricos por DFB e PCA. Nos ensaios in vitro onde as enzimas foram incubadas com os compostos DFB e PCA em diferentes concentrações, apenas as FAT e CAT do fígado dos peixes sofreram diminuição da sua atividade mediante a exposição a diferentes concentrações de PCA, e foram, portanto, utilizadas para a determinação das constantes cinéticas: Michaelis-Mentem (Km), inibição (Ki), e da velocidade máxima (Vmax), e concentração de inibição média (CI50). A FAT sofreu uma inibição do tipo competitiva (Ki 8,2 mM - Km 0,21 mM - Vmax 0,01211 e CI50 3,2 mM), já a CAT apresentou uma inibição não competitiva (Ki 0,030 mM - Km 56,3 mM - Vmax 0,001198 e CI50 0,20 mM) conforme foi aumentando a concentração de PCA. O teste in vitro foi importante, pois permitiu elucidar o mecanismo de ação do PCA sobre as enzimas FAT e CAT dos peixes. Os resultados desta pesquisa mostraram que ambos os compostos foram tóxicos aos organismos-teste e causaram alterações significativas nos biomarcadores avaliados. Portanto, a utilização do DFB deve ser realizada de forma criteriosa / Abstract: The use of agricultural products has been the main way to combat parasites in aquaculture, and the diflubenzuron (DFB) is the most used for that. This compound inhibits the chitin synthesis of the parasites exoskeleton, and has low toxicity to fishes. However, in the aquatic environment, the DFB can be toxic to non-target species and, when degraded, generate p-chloroaniline (PCA), a metabolite potentially carcinogenic and mutagenic to humans. According to requirement for more information about the toxicity of these compounds on aquatic organisms, the purpose of this study was to analyze the enzymatic activity of acid and alkaline phosphatases, catalase and superoxide dismutase for microalgae Pseudokirchneriella subcapitata, microcrustacean Daphnia similis and fish Oreochromis niloticus based on 50% effective concentration (EC50) for in vivo tests, and 50% inhibiting concentration (IC50) for in vitro tests, for the DFB and its metabolite PCA. The DFB EC50 was 0.00096 mg.L-1, 0.009 mg.L-1 and > 100 mg L-1 for algae, daphnia and fish in acute test. The PCA EC50 for daphnia and fish was 0.27 mg.L-1 and 24 mg.L-1, respectively. In turn, the algae had no change in their growth during exposure to PCA. In biochemical in vivo assays the DFB and PCA caused alterations in the activities of acid and alkaline phosphatases, catalase and superoxide dismutase for test organisms. Thus, the enzymes studied were sensitive to the exposure of these compounds in vivo studies and may be used as biomarkers of water pollution resources by DFB and PCA. On the in vitro test, the enzymes were incubated with the compounds DFB and PCA at different concentrations, only the FAT and CAT of fish liver had decreased activity with exposure to different concentrations of PCA, therefore, were used for determination of kinetic constants Km, Ki and Vmax, and IC50. The FAT had a competitive inhibition (Ki 8,2 mM - Km 0,21 mM - Vmax 0.01211 and IC50 3.2 mM), the CAT had a non-competitive inhibition (Ki 0,030 mM - Km 56,3 - Vmax 0.001198 and IC50 0.20 mM) when the concentration of PCA was increased. The in vitro test was important because has clarified the mechanism of action of PCA on FAT and CAT fish enzymes. The results of this study showed that both compounds were toxic to test organisms and caused significant changes in biomarkers evaluated. Therefore, the use of DFB must be done carefully / Mestrado / Bioquimica / Mestra em Biologia Funcional e Molecular

L’objectif de ce travail a consisté à évaluer différents effets écotoxiques de la deltaméthrine et du malathion sur trois souches du crustacé cladocère Daphnia magna. Deux de ces 3 souches appartiennent au même clone A (souches 1 et 3), ce qui a permis d’observer des différences de sensibilité inter- et intra-clonale. Les tests d’écotoxicité aiguë (48h) ont révélé, aussi bien pour la deltaméthrine que pour le malathion, que la souche 1 est plus sensible que la souche 2, elle-même plus sensible que la souche 3. Les tests chroniques (21 jours) ont montré que le critère commun majoritairement affecté par les deux pesticides est le nombre de nouveaux nés par adulte. Ces tests ont confirmé la sensibilité de la souche 1. La deltaméthrine et le malathion sont embryotoxiques puisque l’exposition des daphnies aux fortes concentrations de deltaméthrine et de malathion a induit des malformations. Pour ces effets, la souche 1 est également plus sensible que la souche 2, elle-même plus sensible que la souche 3. Nous avons aussi observé l’apparition de mâles, mais uniquement dans la descendance de la souche 1 exposée à la deltaméthrine. Le dosage de l’activité spécifique de l’acétylcholinestérase (AChE), pour les deux insecticides, a montré une inversion de l’ordre de sensibilité des souches. L’AChE, biomarqueur d’exposition et d’effet, peut être donc considérée aussi comme biomarqueur de susceptibilité. L’analyse protéomique a permis de révéler plusieurs cibles cellulaires de la deltaméthrine chez la souche 1 par rapport à la souche 2. Elle est surtout venue confirmer la plus grande sensibilité de la souche 1 par rapport à la souche 2. L’ensemble de ces résultats rappelle que le facteur génétique est une source de variation et souligne les perspectives offertes par l’analyse protéomique / The aim of this work was to evaluate different ecotoxic effects of deltamethrin and malathion on three strains of the cladoceran Daphnia magna. Two of the three strains belong to the same clone A (strains 1 and 3), which allowed to observe differences in inter-and intra-clonal sensitivity. The acute ecotoxicity tests (48h) showed for both deltamethrin and malathion, that one strain is more sensitive than strain 2, itself more sensitive than strain 3. Chronic tests (21days) showed that the common criterion mainly affected by both pesticides is the number of neonates per adult. These tests confirmed the sensitivity of the strain 1. Deltamethrin and malathion are embryotoxic as daphnid exposure to high concentrations of deltamethrin and malathion induced malformations. For these effects, strain 1 is also more sensitive than strain 2, itself more sensitive than strain 3. We also observed the appearance of males, but only in the offspring of the strain 1 exposed to deltamethrin. The determination of the specific activity of acetylcholinesterase (AChE), for both insecticides, showed a reversal of the order of susceptibility testing. Thus, as a biomarker of exposure and effect, AChE can also be considered as a biomarker of susceptibility. Proteomic analysis revealed several cellular targets of deltamethrin in strain 1 compared to strain 2. It confirms the greater sensitivity of strain 1 compared to strain 2. All these results point out that the genetic factor is a source of variation and highlight the opportunities offered by proteomic analysis

Aging is a multifaceted process of accumulation of damage and waste in cells and tissues; age-related changes in mitochondria and in respiratory metabolism have the focus of aging research for decades. Studies of aging in nematodes, flies and mammals all revealed age-related decline in respiratory functions, with somewhat controversial causative role. Here we investigated age-related changes in respiration rates, lactate/pyruvate ratio, a commonly used proxy for NADH/NAD+ balance, and mitochondrial membrane potential in 4 genotypes of an emerging model organism for aging research, a cyclic parthenogen Daphnia magna. We show that total body weight-adjusted respiration rate decreased with age, although this decrease was small in magnitude and could be fully accounted for by the decrease in locomotion and feeding activity. Neither total respiration normalized by protein content, nor basal respiration rate measured in anaesthetized animals decreased with age. Lactate/pyruvate ratio and mitochondrial membrane potential (∆Ψ) showed no age-related changes, with possible exceptions of ∆Ψ in epipodites (excretory and gas exchange organs) in which ∆Ψ decreased with age and in the optical lobe of the brain, in which ∆Ψ showed a maximum at middle age. We conclude that actuarial senescence in Daphnia is not caused by a decline in respiratory metabolism and discuss possible mechanisms of maintaining mitochondrial healthspan throughout the lifespan.