Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5307.pdf: 3018065 bytes, checksum: 4a4ed79b44dafeeb1204798dc8f70256 (MD5) Previous issue date: 2013-06-03 / Universidade Federal de Sao Carlos / This thesis aimed to evaluate the use of cholinesterases (ChE) of the cladoceran species Pseudosida ramosa and Daphnia magna as a biochemical biomarker of the presence and effects of anatoxin-a(s) at different levels of biological organization (molecular, individual and population), besides the combined effects of the mixtures of the hepatotoxic (microcystins) and neurotoxic (anatoxin-a(s)) extracts in D. magna. A microplate assay was adapted and optimized for measuring the ChE activity of P. ramosa, in order to produce an assay protocol for this species. The analysis on the performance of ChE assays in P. ramosa showed that these are suitable for the quantifying of enzymatic activity in this species. P. ramosa showed to be an adequate alternative to the exotic cladoceran D. magna. Thus, it was proposed an assay protocol, which it meets the best combination of parameters for the using of ChE activity of P. ramosa as a biochemical biomarker. The ChE activity of P. ramosa and D. magna were specific for the indication of the presence of anatoxin-a(s), since no effect on the enzymatic activity of these species was observed when they were exposed to the microcystins. In the acute exposures (48-h) to the anatoxin-a(s) extract and to the paraoxon-methyl, P. ramosa was more sensitive than D. magna for ChE activity and survival endpoints. Also, P. ramosa was more sensitive than D. magna when exposed to the anatoxin-a(s) extract for 7 days. When the relationships between the ChE inhibition and individual and populational endpoints were evaluated, different responses were observed for the studied species. The ChE inhibition in P. ramosa had a very close relationship with the survival in the acute exposures to the anatoxin-a(s) extract and to the paraoxon-methyl. For D. magna, on the other hand, this relationship was not linear, being high levels of ChE inhibition associated with almost no mortality. The ChE activity in P. ramosa was also a good predictor of the chronic effects of anatoxin-a(s) extract at higher levels of biological organization, since ChE inhibition (48 h) was linearly linked to the sub-lethal effects on the reproduction (21 days) and on the population growth rate (21 days). For D. magna, these relationships could not be established, possibly due to species-specific differences in the affinities of both acetylcholinesterase and pseudocholinesterases to the toxicants. Thus, for the using of ChE as a biochemical biomarker in the risk assessments of neurotoxic cyanobacteria blooms in tropical regions, it is recommended the use of native species, especially of P. ramosa, since the model species D. magna could overestimate the risk to the local species. When the effects of the mixtures of the hepatotoxic and neurotoxic extracts were evaluated on the survival and feeding rates of D. magna, additive and synergistic responses were only observed on the feeding rates. Therefore, since different types of cyanotoxins are found in the natural environments in combination, the risks of these toxins on the zooplanktonic community should be evaluated not only individually, but also as mixtures. / Esta tese teve como objetivo avaliar o uso das colinesterases (ChE) das espécies de cladóceros Pseudosida ramosa e Daphnia magna como um biomarcador bioquímico da presença e dos efeitos de anatoxina-a(s) em diferentes níveis de organização biológica (molecular, individual e populacional), além dos efeitos combinados das misturas dos extratos hepatotóxicos (microcistinas) e neurotóxicos (anatoxina-a(s)) em D. magna. Um ensaio de microplacas foi adaptado e otimizado para medir a atividade de ChE da P. ramosa, a fim de produzir um protocolo de ensaio para esta espécie. A análise sobre o desempenho dos ensaios de ChE em P. ramosa mostrou que estes são adequados para a quantificação da atividade enzimática nesta espécie. P. ramosa mostrou ser uma alternativa adequada para o cladócero exótico D. magna. Assim, foi proposto um protocolo de ensaio, o qual reúne a melhor combinação de parâmetros para a utilização da atividade de ChE da P. ramosa como um biomarcador bioquímico. A atividade de ChE da P. ramosa e da D. magna foram específicas para a indicação da presença de anatoxinaa( s), uma vez que nenhum efeito sobre a atividade enzimática dessas espécies foi observado quando elas foram expostas às microcistinas. Nas exposições agudas (48 h) ao extrato de anatoxina-a(s) e ao paraoxon-metil, P. ramosa foi mais sensível do que D. magna para os parâmetros atividade de ChE e sobrevivência. Também, P. ramosa foi mais sensível do que D. magna quando exposta ao extrato de anatoxina-a(s) por sete dias. Quando as relações entre a inibição de ChE e os parâmetros individuais e populacionais foram avaliados, diferentes respostas foram observadas para as espécies estudadas. A inibição de ChE em P. ramosa teve uma relação muito próxima com a sobrevivência nas exposições agudas ao extrato de anatoxina-a(s) e ao paraoxon-metil. Para D. magna, por outro lado, esta relação não foi linear, sendo níveis altos de inibição de ChE associados com quase nenhuma mortalidade. A atividade de ChE em P. ramosa foi também um bom preditor dos efeitos crônicos do extrato de anatoxina-a(s) em níveis mais elevados de organização biológica, uma vez que a inibição de ChE (48 h) foi associada linearmente aos efeitos sub-letais na reprodução (21 dias) e na taxa de crescimento populacional (21 dias). Para D. magna, essas relações não puderam ser estabelecidas, possivelmente devido a diferenças espécie-específicas nas afinidades da acetilcolinesterase e das pseudocolinesterases aos tóxicos. Assim, para a utilização de ChE como um biomarcador bioquímico nas avaliações de risco de florescimentos de cianobactérias neurotóxicas em regiões tropicais, recomenda-se o uso de espécies nativas, especialmente da P. ramosa, uma vez que a espécie modelo D. magna poderia superestimar o risco para as espécies locais. Quando os efeitos das misturas dos extratos hepatotóxicos e neurotóxicos foram avaliados sobre a sobrevivência e as taxas alimentares da D. magna, respostas aditivas e sinergísticas foram observadas apenas nas taxas alimentares. Portanto, uma vez que diferentes tipos de cianotoxinas são encontrados nos ambientes naturais em combinação, os riscos dessas toxinas sobre a comunidade zooplanctônica deveriam ser avaliados não apenas individualmente, mas também como misturas.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A qualidade dos efluentes líquidos do Pólo Industrial de Belford Roxo e das águas do Rio Sarapuí foram avaliadas por meio de ensaios de toxicidade aguda com Daphnia similis, Ceríodaphnia dúbia e Danio rerio e ensaios de toxicidade crônica com Ceriodaphnia dúbia e Selenastrum capricornutum. Em associação ao monitoramento ecotoxicológico, foram realizados os procedimentos de Avaliação e Identificação da Toxicidade - AIT (Toxicity Identification Evaluation - TIE) os quais possibilitaram a identificação dos agentes tóxicos para as duas matrizes. Para o efluente, foi identificado o íon cloreto como principal agente tóxico, complementado por efeitos aditivos de metais, amônia e sulfeto. As águas do Rio Sarapuí apresentam os nutrientes fósforo e nitrogênio como principais agentes tóxicos, com toxicidade aditiva de metais, amônia e sulfeto. Embora a Estimativa de Impactos Ambientais a partir dos dados de toxicidade do efluente sugira impactos mínimos por parte do lançamento de efluentes do Pólo no compartimento água superficial, a qualidade das águas desse rio já apresenta por si só um impedimento à manutenção da vida aquática. O constante lançamento de esgoto não tratado compromete a qualidade das águas do rio Sarapuí, culminando num quadro de completa degradação devido ao aumento da concentração de nutrientes e matéria orgânica, que acaba por inviabilizar o correto equilíbrio desse ecossistema e suas interações ecológicas naturais. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Maria Eneide de Souza Araujo (mearaujo@ipen.br) on 2017-03-10T16:49:56Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-03-10T16:49:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A saúde do meio ambiente vem sendo comprometida devido ao descarte incorreto de produtos e seus subprodutos. Dentre os contaminantes emergentes encontram-se os fármacos, causadores de problemas ambientais por serem descartados no meio ambiente através dos efluentes. As técnicas convencionais de tratamento são insuficientes na remoção de diversos fármacos, por apresentarem resíduos resistentes e baixa biodegradabilidade. Sendo assim os processos oxidativos avançados vêm sendo estudados como alternativa para o tratamento de diferentes tipos de efluentes. O objetivo desse trabalho foi aplicar o processo de irradiação com feixe de elétrons para reduzir os efeitos tóxicos do propranolol, e de sua mistura com cloridrato de fluoxetina, em solução aquosa. Foram realizados ensaios ecotoxicológicos com o fármaco propranolol, e de sua mistura com o cloridrato de fluoxetina, utilizando como organismos-teste o microcrustáceo Daphnia similis, e a bactéria Vibrio fischeri. Observamos que o organismo D. similis mostrou-se mais sensível as amostras de fármacos quando comparado à bactéria V.fischeri. Após serem submetidas ao tratamento com radiação ionizante, todas as doses aplicadas para o propranolol e a mistura, mostraram significativa redução de toxicidade, tendo como organismo-teste D. similis. Para a bactéria V. fischeri apenas na dose de 5,0 kGy foi verificada a redução da toxicidade para o fármaco propranolol. Quanto à mistura dos fármacos, apenas as doses de 2,5 e 5,0 kGy apresentaram eficiência de remoção da toxicidade. A dose 5,0 kGy mostrou-se a melhor, apresentando redução de 79,94% para D. similis, e 15,64% para V. fischeri, quando expostas ao fármaco propranolol. Quanto à mistura, apresentou 81,59% e 26,93%, para D.similis e V.fischeri, respectivamente. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

A qualidade dos efluentes líquidos do Pólo Industrial de Belford Roxo e das águas do Rio Sarapuí foram avaliadas por meio de ensaios de toxicidade aguda com Daphnia similis, Ceríodaphnia dúbia e Danio rerio e ensaios de toxicidade crônica com Ceriodaphnia dúbia e Selenastrum capricornutum. Em associação ao monitoramento ecotoxicológico, foram realizados os procedimentos de Avaliação e Identificação da Toxicidade - AIT (Toxicity Identification Evaluation - TIE) os quais possibilitaram a identificação dos agentes tóxicos para as duas matrizes. Para o efluente, foi identificado o íon cloreto como principal agente tóxico, complementado por efeitos aditivos de metais, amônia e sulfeto. As águas do Rio Sarapuí apresentam os nutrientes fósforo e nitrogênio como principais agentes tóxicos, com toxicidade aditiva de metais, amônia e sulfeto. Embora a Estimativa de Impactos Ambientais a partir dos dados de toxicidade do efluente sugira impactos mínimos por parte do lançamento de efluentes do Pólo no compartimento água superficial, a qualidade das águas desse rio já apresenta por si só um impedimento à manutenção da vida aquática. O constante lançamento de esgoto não tratado compromete a qualidade das águas do rio Sarapuí, culminando num quadro de completa degradação devido ao aumento da concentração de nutrientes e matéria orgânica, que acaba por inviabilizar o correto equilíbrio desse ecossistema e suas interações ecológicas naturais. / The quality of Belford Roxo Industrial Plant effluent and water from Sarapuí River were evaluated with Daphnia similis, Ceriodaphnia dubia and Danio rerio acute and chronic toxicity tests. In association with the ecotoxicological monitoring, the Toxicity Identification Evaluation procedure were performed and the identification of the toxic compounds was possible. The Chloride ion was identified as the major toxic compound in the effluent with additional effects of Metals, Ammonium and Sulfide. For the Sarapuí River, the compounds of Phosphorus and Nitrogen were identified as the major toxic compounds with addictive effects of Metals, Ammonium and Sulfide. Although the environmental impact estimation based on the effluent toxicity suggests a minor impact on the water quality of Sarapuí River, this was already sufficiently contaminated to make impracticable the establishment of an aquatic community. The constant discharge of untreated sludge promotes the eutrophication of this water body and makes impossible the equilibrium of this ecosystem.

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To determine the ecotoxicity of analgetics, first the individual ecotoxicity values of individual analgetics are determined and then a mixture of two analgetics is tested. To determine the toxicity, both standard and alternative toxicity tests are used (daphnia magna, sinapsis alba, scenedesmus subspicatum, vibrio fischeri, thamnotoxkit FTM a daphnotoxkit FTM magna). The analgetics being whish tested are the commonly used medicines ibuprofen, ASA, diclofenac and paracetamol, which are the most frequently used medicines in the Czech Republic and whole Europe. To determine the ecotoxicity of the polymers, I‘m using an indirect method of examination, in which I determine the antagonistic or synergistic effects of the mixture of monomers from which the polymer is prepared and into which it slowly decomposes in nature. For the determination both standard and alternative toxicity tests are used. The polymers the toxicity of which is being determined are the habitually used polymer PET and the formaldehyde resine known as bakelite in Eastern Europe.

Ziel der Arbeit war eine möglichst umfassende Analyse der Nahrungsbedingungen von D. galeata unter Berücksichtigung der damit verbundenen Strategien der Daphnien zur Optimierung des Nahrungserwerbs, um den Einfluß dieser Faktoren bezüglich des Auftretens einer Sommerdepression der Daphnien zu beurteilen. Aufbauend auf den bereits vorhandenen Kenntnissen aus der Literatur sollte dazu im Rahmen der Arbeit festgestellt werden, ob morphologische Veränderungen des Filtrationsapparates der Daphnien (Ausbildung großer, hydrodynamisch dichter Filter), die als Reaktion auf die geringen Nahrungsmengen im Klarwasserstadium auftreten, bei einer drastischen Erhöhung der Nahrungskonzentration zu einer "Überlastung" der Filterbeine der Daphnien, zu hohen Energieausgaben und schließlich zu erhöhter Mortalität (Sommerdepression) führen können. Hauptziel war dabei die Klärung der Frage, ob bottom-up gesteuerte schnelle Veränderungen im Nahrungsangebot, wie sie für geringe bottom-up Limitation (Hypertrophie) typisch sind, eine erhöhte Mortalität bei Daphnien hervorrufen können. Die Beantwortung dieser Fragestellung ist wichtig, um die Effizienz der top-down Steuerung (Biomanipulation) als ökotechnologische Maßnahme zur Gewässersanierung zu erhöhen. Dazu wurden in der biomanipulierten Talsperre Bautzen in drei Untersuchungsjahren (1997 - 1999) wichtige bottom-up wirkende Steuerfaktoren der Daphnienentwicklung sowie morphologische Charakteristika der Filterkämme und physiologische Leistungskriterien von D. galeata vor und während der Zeit des potentiellen Auftretens einer Sommerdepression untersucht. Aus den Ergebnissen ließ sich ableiten, daß das Zusammenspiel der vielfältigen Anpassungsmöglichkeiten der Daphnien in einem bestimmten Variationsbereich der Steuerfaktoren eine erfolgreiche Strategie zur Optimierung der Nahrungsaufnahme darstellen kann. Werden jedoch bestimmte Schwellenwerte über- oder unterschritten, ist eine Kompensation durch die Anpassungsstrategien nicht oder nur bedingt möglich. Dabei kann durch verschiedene Ursachen der gleiche Effekt (Mortalität adulter Daphnien) auftreten, was die Interpretation erschwert. Dieser Effekt wird besonders bei adulten Daphnien durch die gegenüber juvenilen Daphnien höheren Filterwiderstände und die damit verringerte effektive Energieaufnahme begünstigt. Erst wenn ungünstige Nahrungsbedingungen und die am Ende der Klarwasserphase beobachteten ungünstigen Konstellationen der Filterkämme zusammentreffen (timing), tritt die erhöhte Mortalität adulter Daphnien auf. Die Ergebnisse der Untersuchungen unterstreichen damit die Bedeutung von Ganzsee-Experimenten und die möglichst simultane Erfassung verschiedener Zustandsgrößen, um eine umfassende Kausalanalyse der Sommerdepression der Daphnien zu ermöglichen, zu der die vorliegende Arbeit einen Beitrag liefert. Für den Erfolg der Biomanipulation konnte daher geschlußfolgert werden, daß eine nachhaltige Wirkung nur dann erreicht werden kann, wenn zusätzlich zur top-down Steuerung des Nahrungsnetzes gleichzeitig eine erfolgreiche Kontrolle der bottom-up Prozesse im Gewässer realisiert wird, indem starke Schwankungen von bottom-up Faktoren vermieden werden und damit das System insgesamt stabilisiert wird. / The occurrence of midsummer declines of daphnids is often related to poor food conditions or fish predation. In this three-year-study on the midsummer decline of Daphnia galeata field investigations in the highly eutrophic biomanipulated Bautzen reservoir were combined with flow-through experiments in the laboratory. The following hypothesis was tested: The inability of adult Daphnia to reduce the filtering area of their feeding appendages in response to fast increasing food levels after a clear-water phase enhances adult mortality. During the clear-water phase daphnids develop large and dense filtercombs to optimise their filter feeding. When food concentrations increase, however, this adaptation to low-food situation may be inappropriate due to too high energy consumtion. As adult daphnids cannot reduce the size of their feeding appendages, the filtration process may be hindered when seston concentrations rise, resulting in reduced fitness and increasing adult mortality. Indeed, adult survival in the laboratory (predation excluded) drastically decreased exactly at that time when the Daphnia galeata population in Bautzen reservoir declined. However, enhanced mortality was found irrespective of different food conditions offered during the experiments. It is concluded that increased mortality of adult daphnids is not an direct effect of their inability to adapt the morphology of their filtercombs to high seston concentrations. Furthermore daphnids are able to compensate unfavorable food conditions within a certain range by different kinds of adaptation mechanisms. Therefore the timing of the changes of food conditions and the adaptations of daphnids is most important to the efficiency of energy gain of the daphnids. Concerning the success of biomanipulation it is concluded that in addition to the regulation of top-down mechanisms there is an urgent need for control of bottom-up processes in order to stabilize the ecosystem.

The population dynamics and demography of Daphnia galeata was analysed in a five year study in the biomanipulated Bautzen Reservoir. Samples were taken two times a week during the period May-July in the pelagic zone of this highly eutrophic water. Major bottom-up and top-down factors were determined during the study period and analysed with regard to their influence on Daphnia dynamics and life history. Field data on fecundity and population structure of D. galeata were combined with results from life table and growth experiments performed under approximately in situ conditions to gain insight into the mechanisms leading to a midsummer decline of this cladoceran species which dominates the zooplankton community in Bautzen Reservoir. Two main patterns of Daphnia dynamics emerged: In years without a midsummer decline the population increased slowly in spring, starting from low densities. High water transparency was observed already during the build-up of the population of D. galeata. Despite considerable fluctuations, Daphnia abundance remained on a high level throughout summer. In years with a midsummer decline the population started from relatively high densities in early May and more than doubled during one week. Peak densities were reached before the clear-water stage emerged. At the end of this period the population declined to low values which lasted for the rest of the summer. Fecundity of the Population of D. galeata declined, whereas the mean egg volume increased at the beginning of the clear-water stage as a result of declining food levels. The size at maturity (SAM) remained high during this period. Additionally, juvenile growth was reduced and the age at maturity was retarded. Survival probability was low for those daphnids born shortly before or during the clear-water stage compared to those born later. It can be concluded from these results that recruitment to adult stages is strongly reduced during the clear-water stage. The end of this period is marked by an alternation in generations. Only at that time can SAM be reduced because the new generation of adults matures at a smaller size, carrying small eggs. A high impact of non-predatory adult mortality can be expected when the population is dominated by a strong peak-cohort during the clear-water stage according to recruitment patterns during the build-up of the population. The most drastic decline both of Daphnia abundance and SAM was observed in those years when the biomass of juvenile fish exceeded 20 kg ha-1 at the end of the clear-water stage. Due to gape-size limitation juvenile fish mainly feed on juvenile daphnids during this period and thus, they reinforce bottom-up effects on the Daphnia population. When fish change their size selection towards adult daphnids at the time when the new generation takes over, this seems to represent the worst case for the Daphnia population. Consequently, the timing between bottom-up effects and the feeding pressure of juvenile fish determines the extent of the decline. - (This manuscript is also available - in the form of a book - from Shaker Verlag GmbH, Postfach 101818, 52018 Aachen, Germany world-wide web address: http://www.shaker.de, electronic-mail address: info@shaker.de. It has been posted on the web sites of Dresden University of Technology with the permission of the publisher)

Made available in DSpace on 2011-05-04T12:36:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010 / Avaliar a ecotoxicidade de azocorantes disperso e reativo utlizando Chironomus xanthus e Daphnia similis como organismos teste.