Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5510.pdf: 2860493 bytes, checksum: 8bba379ef59f28ab8c4721a0c944d23c (MD5) Previous issue date: 2010-09-09 / Universidade Federal de Minas Gerais / Arsenic is an essential chemical element for life, although it can be extremely toxic at concentrations slightly above those required for living organisms. In Brazil, generally well-standardized internationally test organisms are used in Aquatic Toxicology. Although sensitive, it does not occur in Brazilian ecosystems, increasing the difficulties on assessing the impacts of chemicals on specific niches of the local biota. Furthermore, the toxicity test using exotic species, do not match the tropical and subtropical ecosystems abiotic conditions, which have different characteristics such as conductivity, hardness and temperature, among other variables that modify the response of test organisms and even the own toxicity of the chemical agent. Thus, ecotoxicological assays are of utmost importance when using native species, in order to assess it sensitivity to several toxic agents. The present study was proposed to assess for the toxicity of Guamium River bottom sediment, Piracicaba hydrographic basin, São Paulo, by using test organisms such as Paramecium caudatum protozoan Ehrenberg, 1833 and Ceriodaphnia silvestrii cladocera Daday, 1902. To reach for these goals two sampling campaigns were carried out, one in the dry season and another during the rainy season, in 9 points through the entire length of the river main channel, to verify spatial variation as a function of different surrounded land use. Sediment samples were analyzed for total and available As, As3+ and As5+, relating the obtained data with acute toxicity bioassays results for inorganic As species. Taking into account the modification of As oxidation state by the sample preparation conditions, in the rainy season, analytical results were compared to those predict by the pH x Eh stability diagram. Total and inorganic As species were also determinate in the Certificated Reference Material WQB-1. The acute toxicity of As3+ and As5+ solutions were evaluated for zooplankton, by using the same test organisms, quantifying the absorption/adsorption of the semi-metal in the experiments organisms. Chemical analysis of sediment samples resulted in toxic levels concentrations of total As, As3+ and As5+, especially in the Points of the River s Source (P0), Tanquinho s District (P1) and Dial Animals (P5) of Guamium River, confirming with the points at which the supernatant had higher concentrations of total As. The results obtained from the sediment analysis were similar to the theoretical values provided using the pH x Eh stability diagram, which indicated prevalence of As5+. The method of determining total As presented analytical precision when it was compared to the Certificated Reference Material WQB-1, which like the samples, presented different fractions of As in its inorganic form. According expected by the literature, the reduced form (As3+) was more toxic than the oxidized form (As5+), and C. silvestrii is more sensitive to arsenic and sediment samples than the P. caudatum. By spectrometry of atomic absorption technique with electrothermal atomization in graphite furnace (GFAAS) it was determinated As levels in the surviving organisms and in the case, the dead of the highest concentration used. In protozoan, the bioaccumulated levels ranged from 29,8 to 70,0 pg x individual As3+ or 10,5 to 17,5 μg x g-1 of dry weight (dw) As3+ and from 183,0 to 282,6 pg x individual As5+ or 45,8 to 70,7 μg x g-1 dw As5+. In cladocera, the levels ranged from 75,9 to 149,3 pg x individual As3+ or 22,4 to 44,1 μg x g-1 dw As3+ and from 1.575,4 to 1.630,2 pg x individual As5+ or 465,2 to 481,4 μg x g-1 dw As5+. Even considering both, the tested organisms small size and the low concentrations used, it was possible to associate with As, bioaccumulating this semi-metal and, thus, has an important role in the bioavailability of this along the food chain. / O arsênio é um elemento químico essencial para a vida, ainda que possa apresentar toxicidade em concentrações pouco acima daquelas consideradas essenciais aos organismos. Os testes de Ecotoxicologia Aquática realizados no Brasil geralmente utilizam organismos internacionalmente padronizados, que embora sensíveis, não ocorrem em ecossistemas brasileiros, aumentando a dificuldade de se avaliar os impactos de agentes químicos sobre componentes específicos da biota local. Além disso, as condições dos testes utilizando espécies exóticas, não retratam as encontradas nos ecossistemas tropicais e subtropicais, que apresentam diferentes características abióticas, como por exemplo, condutividade, dureza e temperatura, entre outras variáveis que modificam a resposta dos organismos-teste e a própria toxicidade do agente químico avaliado. Assim sendo, tornam-se relevantes os estudos ecotoxicológicos empregando-se espécies que sejam nativas, objetivando o conhecimento da sensibilidade destas aos diversos agentes tóxicos. O presente trabalho visou avaliar a toxicidade do sedimento do Ribeirão Guamium, bacia do Rio Piracicaba, São Paulo, utilizando-se como organismosteste o protozoário Paramecium caudatum Ehrenberg, 1833 e o cladócero Ceriodaphnia silvestrii Daday, 1902. Para tanto foram conduzidas duas campanhas de amostragem, uma na estação seca e outra na estação chuvosa, em 9 pontos ao longo de toda a extensão deste curso d água, visando verificar variação espacial em função dos diferentes tipos de uso do solo praticado na bacia. Este substrato foi analisado quanto aos teores de As total, As disponível e de As3+ e As5+, relacionando os resultados dos bioensaios com as diferentes frações obtidas do As inorgânico. Considerando-se as alterações do estado de oxidação do elemento pelo manuseio da amostra, para a coleta realizada na estação chuvosa, as porcentagens das frações de As3+ e As5+ obtidas pelos métodos químicos empregados foram comparadas com aquelas previstas pelo diagrama de estabilidade pH x Eh do elemento. As espécies inorgânicas e o teor total de As foram também determinados no Material de Referência Certificado WQB-1. A toxicidade aguda de soluções de As3+ e As5+ para o zooplâncton foi determinada utilizando-se os mesmos organismos-teste, quantificando a absorção/adsorção do semi-metal nos organismos experimentados. As análises químicas das amostras de sedimento resultaram em concentrações de As total, As3+ e As5+ a níveis tóxicos, especialmente nos Pontos da Nascente (P0), do Bairro de Tanquinho (P1) e do Disque Animais (P5) da microbacia do Ribeirão Guamium, confirmando-se com os pontos nos quais o sobrenadante apresentou maiores concentrações de As total. Os resultados obtidos com a análise do sedimento foram semelhantes aos valores teóricos previstos utilizando o diagrama de estabilidade pH x Eh, o qual indicou predominância da forma As5+. O método de determinação de As total apresentou precisão analítica quando comparado ao Material de Referência Certificado WQB-1, o qual à semelhança das amostras apresentou em seu conteúdo total, diferentes frações de As na sua forma inorgânica. De acordo com o esperado pela literatura, a forma reduzida (As3+) foi mais tóxica do que a forma oxidada (As5+), sendo o organismo C. silvestrii mais sensível ao semimetal arsênio e às amostras de sedimento do que o protozoário P. caudatum. Através da técnica de espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica em forno de grafite (GFAAS), determinou-se os teores de As nos organismos sobreviventes e, no caso, os mortos da concentração mais alta utilizada. Nos protozoários, os teores bioacumulados variaram de 29,8 a 70,0 pg x indivíduo As3+ ou 10,5 a 17,5 μg x g-1 de peso seco (dw) As3+ e de 183,0 a 282,6 pg x indivíduo As5+ ou 45,8 a 70,7 μg x g-1 dw As5+. Já nos cladóceros, os teores variaram de 75,9 a 149,3 pg x indivíduo As3+ ou 22,4 a 44,1 μg x g-1 dw As3+ e de 1.575,4 a 1.630,2 pg x indivíduo As5+ ou 465,2 a 481,4 μg x g-1 dw As5+. Mesmo os organismos testados tendo pequeno tamanho e as concentrações utilizadas serem baixas, os mesmos demonstraram ser capazes de associar-se ao As, bioacumulando este semi-metal e serem capazes de exercer importante papel na biodisponibilização deste ao longo da cadeia trófica.

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4627.pdf: 3330448 bytes, checksum: 38dc62308a3aad60b85c68f9cb0be488 (MD5) Previous issue date: 2011-12-14 / Universidade Federal de Minas Gerais / At the Guamium River microbasin, a branch of the Piracicaba Basin, SP, superficial water, bottom and suspended sediments were selected as natural compartments to assess for the ecosystem degradation due to the intensive land usage. Sampling campaign were carried out during one year in a seasonal approach. Discharge and precipitation data were obtained monthly. At the field, pH, temperature, dissolved oxygen (DO), electrical conductivity (EC) and total dissolved solids (TDS) were measured and in water samples collected at ten sampling points, Ca+2, Mg+2, K+, NH4 +, Na+, SO4 -2, PO4 -3, NO3 -, Br-, NO2 -, Cl- and HCO3 - were determinate at the laboratory by ion chromatography and Gran titration. The dissolved discharge for Ca, Mg, K and Na were calculated. The suspended particulate matter, which were only measured at the low third part of the basin, were analysed for soil exchangeable cations (Ca, Mg, K, Na), N, P and total As. In addition, δC13 e δN15, were also determinated in order to evaluate the land use in the basin. The solid discharge and transport of Ca, Mg, K, Na and P on it were calculated. Bottom sediments, sampled at 10 sampling points, were evaluated for C, N, C/N rate, bioavailable and total As, being it δC13 e δN15 established. Bottom sediment toxicity were evaluated by both, algae bioassay, Pseudokirchneriella subcapitata and volatile acid sulphides (VAS). Although TDS and EC were high in some sampling points, most of ion concentrations were in the allowed ranges required for CONAMA 357/05. The transport of the dissolved soil exchangeable cations were around Kg h-1. The solid discharge, considering a precipitation of 447,40 mm, were 90,34 Kg h-1; 35,45 Kg h-1; 13,08 Kg h-1, 6,71 Kg h-1 and 25,47 Kg h-1 , for Ca, Mg, K, Na and P, respectively. The observed variation for %C13 varied from 6% to 82% in the bottom sediments and 9% to 48% in the suspended one, emphasizing the occurrence of C4 plants in the basin. High toxicity were observed at P5 in the dry season (August, 2010) and at P1 in the rainy one (March, 2011), which leads to a low growing curves and lower cells density when compared to the control. These data were not in accordance to the AVS/ΣSEM, which indicates the potential toxicity in the medium. Total As concentrations in the bottom and in the suspended sediments were high and can be due the use of herbicides in agriculture while no correspondence for bioavailable As were achieved for the same substrates. / Na microbacia do Ribeirão Guamium, afluente do rio Piracicaba, SP foram selecionados como compartimentos indicadores de sua exploração desordenada, a água superficial, os sedimentos de fundo e em suspensão, em uma abordagem sazonal, por um período de 01 ano. Neste mesmo intervalo de tempo, dados da precipitação e vazão foram aferidos mensalmente. As águas superficiais foram analisadas no campo quanto as variáveis físico-químicas pH, temperatura, oxigênio dissolvido (OD), condutividade elétrica (CE) e sólidos dissolvidos totais (SDT). Amostras coletadas deste substrato foram levadas ao laboratório, sendo analisadas por cromatografia iônica, quanto aos teores de Ca+2, Mg+2, K+, NH4 +, Na+, SO4 -2, PO4 -3, NO3 -, Br-, NO2 -, Cl- e HCO3 - pela titulação de Gran. Através dos dados de vazão, determinados no momento da coleta, estimativas da descarga dissolvida de Ca, Mg, K e Na foram estabelecidas. O material particulado em suspensão, amostrado somente no terço médio inferior da microbacia, foi analisado quanto às bases trocáveis do solo (Ca, Mg, K, Na), N, P e As total. Uma fração do material em suspensão foi empregada na determinação de δC13 e δN15, com objetivos de avaliar a influência de uso do solo na bacia. Estimou-se ainda a descarga sólida e transporte de Ca, Mg, K, Na e P no material particulado. O sedimento de fundo foi coletado no período de seca e de cheia ao longo do canal principal em 10 pontos amostrais, sendo as amostras analisadas quanto aos teores de C, N, determinando-se a relação C/N, As biodisponível e As total, razões isotópicas δC13 e δN15. A toxicidade deste substrato foi avaliada através de bioensaios com algas da espécie Pseudokirchneriella subcapitata e dos sulfetos ácidos voláteis (AVS). A concentração da maioria dos íons analisados enquadrou-se dentro dos limites exigidos pela Resolução CONAMA 357/05, embora parâmetros físico-químicos tenham evidenciado alguns pontos, onde as concentrações de SDT e CE foram elevadas. A descarga dissolvida das bases trocáveis do solo esteve na ordem de Kg h-1. Na fase sólida, para o período de precipitação 447,40 mm, Ca, Mg, K, Na e P esses elementos foram transportados em 90,34 Kg h-1; 35,45 Kg h-1; 13,08 Kg h-1, 6,71 Kg h-1 e 25,47 Kg h-1, respectivamente. Nos sedimentos de fundo e em suspensão a %C13 variou de 6% 82% e 9% 48%, respectivamente, evidenciando a presença de plantas C4 cultivadas na área de entorno da bacia. Foram observadas significativa toxicidade nos pontos de coleta P5 no período de seca (agosto 2010) e em P1, Nascente, no período de chuvas (março 2011) as quais resultaram em baixas curvas de crescimento, assim como menores densidades celulares nos tratamentos perante os controles. Esses dados não foram corroborados pelas razões AVS/ΣSEM que potencializam a toxicidade ao meio. As concentrações de As nos sedimentos de fundo e em suspensão foram elevadas, podendo resultar do uso de herbicidas na agricultura, porém as concentrações referentes ao As biodisponível no sedimento de fundo não corresponderam às concentrações no material em suspensão.