A região objeto do presente estudo compreende uma área localizada às margens do rio Taquari, no município de Triunfo (RS), que pertence à bacia hidrográfica Taquari – Antas, com contaminação de solo específica por preservantes de madeira, cujo passivo ambiental são pentaclorofenol, creosoto e hidrosal arseniato de cobre cromado. O local é percorrido por corpos d’água associados à drenagem principal, formando sub-bacias. Através dos ensaios de microssuspensão com Salmonella/microssoma e Allium cepa, o trabalho teve por objetivo relacionar a atividade genotóxica com rotas de dispersão de poluentes. Analisando a área do sítio contaminado a partir dos extratos orgânicos do material drenado para o corpo d’água, após eventos de chuvas significantes e análises de extrato orgânico, água intersticial e sedimento bruto do rio. No teste Salmonella/microssoma, diversas linhagens permitiram avaliar diferentes danos ao DNA, como deslocamento no quadro de leitura (TA97a e TA98) e substituição de pares de base (TA100) em ausência (-S9) e presença (+S9) de ativação metabólica. No teste de Allium, foi possível verificar alterações em nível cromossômico. Respostas positivas de mutagenicidade pelo teste de Salmonella/microssoma do material exportado para fora da área do sítio indicam que este material pode estar sendo carreado para o rio Taquari. Isto pode ser evidenciado pela atividade mutagênica detectada em ambos os testes, na amostra de sedimento do rio coletada em frente ao sítio contaminado. O ponto a jusante no rio em relação ao ponto em frente ao sítio contaminado também foi avaliado e atividade mutagênica foi detectada, já o ponto de referência a montante mostrou pequena atividade mutagênica proveniente de fonte de contaminação diferente. Entretanto, tais poluentes não foram detectados no ponto abaixo. Os bioensaios empregados puderam indicar um possível risco de contaminação para o rio Taquari e mostraram ser eficientes para avaliar a mutagenicidade no material drenado do solo e no sedimento do rio. Embora a atividade mutagênica possa ser relacionada em parte à presença de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos nos extratos orgânicos das amostras, derivados do preservante de madeira creosoto ou de fontes antrópicas diversas, outros compostos orgânicos podem ser encontrados nos extratos, uma vez que resíduos de pentaclorofenol estão presentes no sítio. Além disso, a complexidade das amostras de sedimento do rio poderia ainda sofrer a influência de traços de metais pesados. / Mutagenic activity, using Salmonella/microsome and Allium cepa bioassay, was employed as markers to detect pollutant dispersion routes in contaminated soil site covered by water bodies associated with the drainage toward the river. The site of the present study comprises an area located along the banks of the Taquari River, in the city Triunfo (RS) belonging to the Taquari - Antas river basin with identified environmental contaminants (pentachlorophenol, creosote and hydrosalt CCA). The Salmonella/microsoma test evaluated organic extracts of the material drained into the water body after significant rain events as well as Taquari River samples including organic sediment extract, interstitial water and gross sediment. In the Salmonella/microsome test, different strains enabled evaluation of different DNA mutations including frameshift (TA97a and TA98) and base pair substitution (TA100) in the absence (- S9) and presence (+S9) of metabolic activation. The Allium test allowed verification of chromosomal alterations. Positive mutagenicity results in the Salmonella/microsome assay of material from the area indicate that contaminant mixtures may have drained into the Taquari River, as indicated by mutagenic activity detected in both bioassays in sediment samples collected at the contaminated site. Mutagenic activity was also detected at a site downstream from the contaminated site. Although the reference area upstream showed low mutagenic activity originating from a different pollutant source, such pollutants were not found at the downstream sites. The bioassays employed, mainly the Salmonella/microsome assay, can indicate a possible contamination route toward the Taquari River and were proven efficient at evaluating the mutagenicity of drained soil material and sediment from the river.

A região objeto do presente estudo compreende uma área localizada às margens do rio Taquari, no município de Triunfo (RS), que pertence à bacia hidrográfica Taquari – Antas, com contaminação de solo específica por preservantes de madeira, cujo passivo ambiental são pentaclorofenol, creosoto e hidrosal arseniato de cobre cromado. O local é percorrido por corpos d’água associados à drenagem principal, formando sub-bacias. Através dos ensaios de microssuspensão com Salmonella/microssoma e Allium cepa, o trabalho teve por objetivo relacionar a atividade genotóxica com rotas de dispersão de poluentes. Analisando a área do sítio contaminado a partir dos extratos orgânicos do material drenado para o corpo d’água, após eventos de chuvas significantes e análises de extrato orgânico, água intersticial e sedimento bruto do rio. No teste Salmonella/microssoma, diversas linhagens permitiram avaliar diferentes danos ao DNA, como deslocamento no quadro de leitura (TA97a e TA98) e substituição de pares de base (TA100) em ausência (-S9) e presença (+S9) de ativação metabólica. No teste de Allium, foi possível verificar alterações em nível cromossômico. Respostas positivas de mutagenicidade pelo teste de Salmonella/microssoma do material exportado para fora da área do sítio indicam que este material pode estar sendo carreado para o rio Taquari. Isto pode ser evidenciado pela atividade mutagênica detectada em ambos os testes, na amostra de sedimento do rio coletada em frente ao sítio contaminado. O ponto a jusante no rio em relação ao ponto em frente ao sítio contaminado também foi avaliado e atividade mutagênica foi detectada, já o ponto de referência a montante mostrou pequena atividade mutagênica proveniente de fonte de contaminação diferente. Entretanto, tais poluentes não foram detectados no ponto abaixo. Os bioensaios empregados puderam indicar um possível risco de contaminação para o rio Taquari e mostraram ser eficientes para avaliar a mutagenicidade no material drenado do solo e no sedimento do rio. Embora a atividade mutagênica possa ser relacionada em parte à presença de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos nos extratos orgânicos das amostras, derivados do preservante de madeira creosoto ou de fontes antrópicas diversas, outros compostos orgânicos podem ser encontrados nos extratos, uma vez que resíduos de pentaclorofenol estão presentes no sítio. Além disso, a complexidade das amostras de sedimento do rio poderia ainda sofrer a influência de traços de metais pesados. / Mutagenic activity, using Salmonella/microsome and Allium cepa bioassay, was employed as markers to detect pollutant dispersion routes in contaminated soil site covered by water bodies associated with the drainage toward the river. The site of the present study comprises an area located along the banks of the Taquari River, in the city Triunfo (RS) belonging to the Taquari - Antas river basin with identified environmental contaminants (pentachlorophenol, creosote and hydrosalt CCA). The Salmonella/microsoma test evaluated organic extracts of the material drained into the water body after significant rain events as well as Taquari River samples including organic sediment extract, interstitial water and gross sediment. In the Salmonella/microsome test, different strains enabled evaluation of different DNA mutations including frameshift (TA97a and TA98) and base pair substitution (TA100) in the absence (- S9) and presence (+S9) of metabolic activation. The Allium test allowed verification of chromosomal alterations. Positive mutagenicity results in the Salmonella/microsome assay of material from the area indicate that contaminant mixtures may have drained into the Taquari River, as indicated by mutagenic activity detected in both bioassays in sediment samples collected at the contaminated site. Mutagenic activity was also detected at a site downstream from the contaminated site. Although the reference area upstream showed low mutagenic activity originating from a different pollutant source, such pollutants were not found at the downstream sites. The bioassays employed, mainly the Salmonella/microsome assay, can indicate a possible contamination route toward the Taquari River and were proven efficient at evaluating the mutagenicity of drained soil material and sediment from the river.

A região objeto do presente estudo compreende uma área localizada às margens do rio Taquari, no município de Triunfo (RS), que pertence à bacia hidrográfica Taquari – Antas, com contaminação de solo específica por preservantes de madeira, cujo passivo ambiental são pentaclorofenol, creosoto e hidrosal arseniato de cobre cromado. O local é percorrido por corpos d’água associados à drenagem principal, formando sub-bacias. Através dos ensaios de microssuspensão com Salmonella/microssoma e Allium cepa, o trabalho teve por objetivo relacionar a atividade genotóxica com rotas de dispersão de poluentes. Analisando a área do sítio contaminado a partir dos extratos orgânicos do material drenado para o corpo d’água, após eventos de chuvas significantes e análises de extrato orgânico, água intersticial e sedimento bruto do rio. No teste Salmonella/microssoma, diversas linhagens permitiram avaliar diferentes danos ao DNA, como deslocamento no quadro de leitura (TA97a e TA98) e substituição de pares de base (TA100) em ausência (-S9) e presença (+S9) de ativação metabólica. No teste de Allium, foi possível verificar alterações em nível cromossômico. Respostas positivas de mutagenicidade pelo teste de Salmonella/microssoma do material exportado para fora da área do sítio indicam que este material pode estar sendo carreado para o rio Taquari. Isto pode ser evidenciado pela atividade mutagênica detectada em ambos os testes, na amostra de sedimento do rio coletada em frente ao sítio contaminado. O ponto a jusante no rio em relação ao ponto em frente ao sítio contaminado também foi avaliado e atividade mutagênica foi detectada, já o ponto de referência a montante mostrou pequena atividade mutagênica proveniente de fonte de contaminação diferente. Entretanto, tais poluentes não foram detectados no ponto abaixo. Os bioensaios empregados puderam indicar um possível risco de contaminação para o rio Taquari e mostraram ser eficientes para avaliar a mutagenicidade no material drenado do solo e no sedimento do rio. Embora a atividade mutagênica possa ser relacionada em parte à presença de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos nos extratos orgânicos das amostras, derivados do preservante de madeira creosoto ou de fontes antrópicas diversas, outros compostos orgânicos podem ser encontrados nos extratos, uma vez que resíduos de pentaclorofenol estão presentes no sítio. Além disso, a complexidade das amostras de sedimento do rio poderia ainda sofrer a influência de traços de metais pesados. / Mutagenic activity, using Salmonella/microsome and Allium cepa bioassay, was employed as markers to detect pollutant dispersion routes in contaminated soil site covered by water bodies associated with the drainage toward the river. The site of the present study comprises an area located along the banks of the Taquari River, in the city Triunfo (RS) belonging to the Taquari - Antas river basin with identified environmental contaminants (pentachlorophenol, creosote and hydrosalt CCA). The Salmonella/microsoma test evaluated organic extracts of the material drained into the water body after significant rain events as well as Taquari River samples including organic sediment extract, interstitial water and gross sediment. In the Salmonella/microsome test, different strains enabled evaluation of different DNA mutations including frameshift (TA97a and TA98) and base pair substitution (TA100) in the absence (- S9) and presence (+S9) of metabolic activation. The Allium test allowed verification of chromosomal alterations. Positive mutagenicity results in the Salmonella/microsome assay of material from the area indicate that contaminant mixtures may have drained into the Taquari River, as indicated by mutagenic activity detected in both bioassays in sediment samples collected at the contaminated site. Mutagenic activity was also detected at a site downstream from the contaminated site. Although the reference area upstream showed low mutagenic activity originating from a different pollutant source, such pollutants were not found at the downstream sites. The bioassays employed, mainly the Salmonella/microsome assay, can indicate a possible contamination route toward the Taquari River and were proven efficient at evaluating the mutagenicity of drained soil material and sediment from the river.

O material particulado (MP) atmosférico é associado a vários agravos e doenças, sendo recentemente classificado como carcinogênico para humanos (Grupo 1) pela Agência Internacional de Pesquisa em Câncer (IARC). Embora sua toxicidade, incluindo a genotoxicidade, esteja reconhecidamente ligada ao tamanho das partículas, a contribuição da sua composição química para esses efeitos ainda não está completamente elucidada. O tamanho e a composição das partículas são influenciados por características meteorológicas e climáticas, com destaque para a temperatura e o período de radiação solar. O teste Salmonella/microssoma é o mais utilizado para avaliação da mutagenicidade de amostras de MP, contudo um número reduzido de linhagens é usado. Assim, o objetivo desse estudo foi investigar e comparar a influência das diferentes condições atmosféricas e climáticas das cidades de Limeira (Brasil), Estocolmo (Suécia) e Quioto (Japão) nos perfis de mutagenicidade, utilizando 11 linhagens com diferentes seletividades, e nos perfis de composição química de amostras compostas de partículas totais em suspensão (PTS) coletadas durante o inverno dessas cidades. Para que os resultados pudessem ser diretamente comparados foi adotada a mesma metodologia, incluindo o procedimento de amostragem, o método de preparo de amostra, o protocolo do teste de mutagenicidade e as técnicas de análises químicas para identificação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) e de seus derivados alquilados. Limeira apresentou a maior concentração de PTS (99,0 µg/m3), seguida por Quioto (28,0 µg/m3) e Estocolmo (6,2 µg/m3). Apesar da concentração de PTS em Limeira ser 16 vezes maior que em Estocolmo e 3,5 vezes maior que em Quioto, as porcentagens de material orgânico extraído (MOE) obtidas foram 9, 15 e 5%, respectivamente. Os extratos das amostras de PTS coletadas nas três cidades apresentaram atividade mutagênica para todas as linhagens, tanto na ausência quanto na presença de S9, com exceção da TA102 que não detectou a atividade mutagênica em nenhum dos extratos, e para YG7108 na presença de S9, apenas para a amostra de Limeira. Apesar das diferenças nas condições meteorológicas e climáticas dessas cidades, seus perfis de mutagenicidade foram semelhantes. A menor potência mutagênica para a YG7108 na ausência de S9 e a ausência de mutagenicidade na presença de S9 revela a menor contribuição de agentes alquilantes para a mutagenicidade da amostra de Limeira em relação as demais cidades. Considerando a seletividade das linhagens utilizadas, foi observado maior contribuição de compostos que causam danos oxidativo ao DNA e de agentes alquilantes para a mutagenicidade da amostra de Quioto. Porém, de acordo com as respostas das linhagens que possuem atividade aumentada das enzimas nitroredutase (NR) e/ou O-acetiltransferase (OAT), YG1021, YG1024 e YG1041, revelam a maior contribuição de nitroarenos e aminas aromáticas para a mutagenicidade das três cidades, com destaque para aqueles mutágenos que dependem da ativação via OAT. As potências mutagênicas expressadas em função da massa de MOE (rev./µg MOE) foram similares para todas as amostras. Quando expressas por volume de ar (rev./m3), as potências mutagênicas foram proporcionais às concentrações de PTS das três cidades (Limeira > Quioto > Estocolmo). Quando aplicadas as razões diagnósticas foi possível verificar uma mistura de fontes de poluição em Limeira e Estocolmo. As razões diagnósticas dos HPA indicam que a amostra de Limeira é composta por partículas frescas, com um leve predomínio de fontes de combustão. A amostra de Estocolmo apresenta partículas envelhecidas e com predomínio de fontes petrogênicas. Esse resultado foi inesperado, uma vez que as condições atmosféricas de Limeira são mais favoráveis ao envelhecimento das partículas que as de Estocolmo. O estudo do transporte das massas de ar explica, pelo menos em parte, a presença de partículas envelhecidas na amostra de Estocolmo. Sugere também que a redução das concentrações de HPA em Limeira depende do controle das fontes locais, enquanto em Estocolmo o controle das fontes locais não seria eficiente na diminuição desses poluentes. Em paralelo a avaliação das amostras de PTS, foi desenvolvido um novo protocolo miniaturizado do teste Salmonella/microssoma em microssuspensão. O protocolo utilizando microplacas de 12 poços foi validado empregando treze compostos mutagênicos testados com três linhagens de Salmonella selecionadas baseadas em suas diferentes frequências de reversão espontânea (baixa, média e alta). Tanto o teste miniaturizado em microplacas de ágar (MPA) quanto o em microssuspensão apresentaram sensibilidades semelhantes, concluindo que o MPA é uma ferramenta promissora e pode ser particularmente adequado para estudos ambientais como Análise Dirigida pelo Efeito (EDA) ou programas de monitoramento. / Atmospheric particulate matter (PM) is associated with various diseases and has recently been classified as carcinogenic to humans (Group 1) by the International Agency for Research on Cancer (IARC). Although the PM toxicity, including genotoxicity, is known to be related to particle size, the contribution of its chemical composition to the observed effects has not yet been fully elucidated. The size and composition of the particles are influenced by meteorological and climatic characteristics, especially the temperature and the period of solar radiation. The Salmonella/microsome assay is the most used for the evaluate of the mutagenicity of PM samples, however a small number of strains are used. The objective of this study was to investigate and compare the influence of the different atmospheric and climatic conditions of the cities of Limeira (Brazil), Stockholm (Sweden) and Kyoto (Japan) on mutagenicity profiles, using 11 strains with different selectivity, and chemical composition profiles of total particles suspended (TPS) composed samples collected during the winter of these cities. For the results to be directly compared, the same methodology was adopted, including the sampling procedure, the sample preparation protocol, the mutagenicity test protocol, and the chemical analysis techniques for the identification of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and their alkylated derivatives. Limeira presented the highest concentration of TPS (99.0 µg/m3), followed by Kyoto (28.0 µg/m3) and Stockholm (6.2 µg/m3). Although the TPS concentration in Limeira was 16-fold higher than in Stockholm and 3.5-fold higher than in Kyoto, the percentage of extracted organic material (EOM) obtained was 9, 15 and 5%, respectively. The extracts from the TPS samples collected in the three cities presented mutagenic activity for all strains, both in the absence and presence of S9, except for TA102 that did not detect the mutagenic activity in any of the extracts, and for YG7108 in the presence of S9, only for the Limeira sample. Despite the differences in meteorological and climatic conditions of these cities, their mutagenicity profiles were similar. The lower mutagenic potency for YG7108 in the absence of S9 and the non-mutagenicity in the presence of S9 reveals the lower contribution of alkylating agents to the mutagenicity of the Limeira sample in relation to the other cities. Considering the selectivity of the strains used, we can also observe a greater contribution of compounds that cause DNA oxidative damage and of alkylating agents for the mutagenicity of the Kyoto sample. However, according to the responses of the strains that have increased activity of the nitroreductase (NR) and/or O-acetyltransferase (OAT) enzymes, YG1021, YG1024 and YG1041, show the highest contribution of nitroarenes and aromatic amines for the mutagenicity of the three cities, with emphasis on those mutagens that depend on OAT activation. The mutagenic potencies expressed as a function of EOM mass (rev./µg EOM) were similar for all samples. When expressed by air volume (rev./m3), the mutagenic potencies were proportional to TPS concentrations of the three cities (Limeira> Kyoto> Stockholm). When applying the diagnostic ratios, it was possible to verify a mixture of sources of pollution in Limeira and Stockholm. The diagnostic ratios of the PAH indicate that Limeira sample is composed of fresh particles with a slight predominance of combustion sources. The Stockholm sample present aged particles with a predominance of petrogenic sources. This result was unexpected, since Limeira\'s atmospheric conditions are more favorable to particle aging than Stockholm\'s. The study of the transport of air masses explains, at least in part, the presence of aged particles in the Stockholm sample. It also suggests that the reduction of PAH concentrations in Limeira depends on the control of local sources, while in Stockholm control of local sources would not be efficient in reducing these pollutants. In parallel to the evaluation of the TPS samples, a new miniaturized protocol of the Salmonella/microsome assay in microsuspension was also developed. The protocol using 12-well microplates was validated by employing thirteen mutagenic compounds tested with three selected Salmonella strains based on their different spontaneous reversion frequencies (low, medium and high). Both the miniaturized microplate agar (MPA) and the microsuspension assay presented similar sensitivities, concluding that MPA is a promising tool and can be particularly suitable for environmental studies such as effect-directed analysis (EDA) or monitoring programs.

O material particulado (MP) atmosférico é associado a vários agravos e doenças, sendo recentemente classificado como carcinogênico para humanos (Grupo 1) pela Agência Internacional de Pesquisa em Câncer (IARC). Embora sua toxicidade, incluindo a genotoxicidade, esteja reconhecidamente ligada ao tamanho das partículas, a contribuição da sua composição química para esses efeitos ainda não está completamente elucidada. O tamanho e a composição das partículas são influenciados por características meteorológicas e climáticas, com destaque para a temperatura e o período de radiação solar. O teste Salmonella/microssoma é o mais utilizado para avaliação da mutagenicidade de amostras de MP, contudo um número reduzido de linhagens é usado. Assim, o objetivo desse estudo foi investigar e comparar a influência das diferentes condições atmosféricas e climáticas das cidades de Limeira (Brasil), Estocolmo (Suécia) e Quioto (Japão) nos perfis de mutagenicidade, utilizando 11 linhagens com diferentes seletividades, e nos perfis de composição química de amostras compostas de partículas totais em suspensão (PTS) coletadas durante o inverno dessas cidades. Para que os resultados pudessem ser diretamente comparados foi adotada a mesma metodologia, incluindo o procedimento de amostragem, o método de preparo de amostra, o protocolo do teste de mutagenicidade e as técnicas de análises químicas para identificação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) e de seus derivados alquilados. Limeira apresentou a maior concentração de PTS (99,0 µg/m3), seguida por Quioto (28,0 µg/m3) e Estocolmo (6,2 µg/m3). Apesar da concentração de PTS em Limeira ser 16 vezes maior que em Estocolmo e 3,5 vezes maior que em Quioto, as porcentagens de material orgânico extraído (MOE) obtidas foram 9, 15 e 5%, respectivamente. Os extratos das amostras de PTS coletadas nas três cidades apresentaram atividade mutagênica para todas as linhagens, tanto na ausência quanto na presença de S9, com exceção da TA102 que não detectou a atividade mutagênica em nenhum dos extratos, e para YG7108 na presença de S9, apenas para a amostra de Limeira. Apesar das diferenças nas condições meteorológicas e climáticas dessas cidades, seus perfis de mutagenicidade foram semelhantes. A menor potência mutagênica para a YG7108 na ausência de S9 e a ausência de mutagenicidade na presença de S9 revela a menor contribuição de agentes alquilantes para a mutagenicidade da amostra de Limeira em relação as demais cidades. Considerando a seletividade das linhagens utilizadas, foi observado maior contribuição de compostos que causam danos oxidativo ao DNA e de agentes alquilantes para a mutagenicidade da amostra de Quioto. Porém, de acordo com as respostas das linhagens que possuem atividade aumentada das enzimas nitroredutase (NR) e/ou O-acetiltransferase (OAT), YG1021, YG1024 e YG1041, revelam a maior contribuição de nitroarenos e aminas aromáticas para a mutagenicidade das três cidades, com destaque para aqueles mutágenos que dependem da ativação via OAT. As potências mutagênicas expressadas em função da massa de MOE (rev./µg MOE) foram similares para todas as amostras. Quando expressas por volume de ar (rev./m3), as potências mutagênicas foram proporcionais às concentrações de PTS das três cidades (Limeira > Quioto > Estocolmo). Quando aplicadas as razões diagnósticas foi possível verificar uma mistura de fontes de poluição em Limeira e Estocolmo. As razões diagnósticas dos HPA indicam que a amostra de Limeira é composta por partículas frescas, com um leve predomínio de fontes de combustão. A amostra de Estocolmo apresenta partículas envelhecidas e com predomínio de fontes petrogênicas. Esse resultado foi inesperado, uma vez que as condições atmosféricas de Limeira são mais favoráveis ao envelhecimento das partículas que as de Estocolmo. O estudo do transporte das massas de ar explica, pelo menos em parte, a presença de partículas envelhecidas na amostra de Estocolmo. Sugere também que a redução das concentrações de HPA em Limeira depende do controle das fontes locais, enquanto em Estocolmo o controle das fontes locais não seria eficiente na diminuição desses poluentes. Em paralelo a avaliação das amostras de PTS, foi desenvolvido um novo protocolo miniaturizado do teste Salmonella/microssoma em microssuspensão. O protocolo utilizando microplacas de 12 poços foi validado empregando treze compostos mutagênicos testados com três linhagens de Salmonella selecionadas baseadas em suas diferentes frequências de reversão espontânea (baixa, média e alta). Tanto o teste miniaturizado em microplacas de ágar (MPA) quanto o em microssuspensão apresentaram sensibilidades semelhantes, concluindo que o MPA é uma ferramenta promissora e pode ser particularmente adequado para estudos ambientais como Análise Dirigida pelo Efeito (EDA) ou programas de monitoramento. / Atmospheric particulate matter (PM) is associated with various diseases and has recently been classified as carcinogenic to humans (Group 1) by the International Agency for Research on Cancer (IARC). Although the PM toxicity, including genotoxicity, is known to be related to particle size, the contribution of its chemical composition to the observed effects has not yet been fully elucidated. The size and composition of the particles are influenced by meteorological and climatic characteristics, especially the temperature and the period of solar radiation. The Salmonella/microsome assay is the most used for the evaluate of the mutagenicity of PM samples, however a small number of strains are used. The objective of this study was to investigate and compare the influence of the different atmospheric and climatic conditions of the cities of Limeira (Brazil), Stockholm (Sweden) and Kyoto (Japan) on mutagenicity profiles, using 11 strains with different selectivity, and chemical composition profiles of total particles suspended (TPS) composed samples collected during the winter of these cities. For the results to be directly compared, the same methodology was adopted, including the sampling procedure, the sample preparation protocol, the mutagenicity test protocol, and the chemical analysis techniques for the identification of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and their alkylated derivatives. Limeira presented the highest concentration of TPS (99.0 µg/m3), followed by Kyoto (28.0 µg/m3) and Stockholm (6.2 µg/m3). Although the TPS concentration in Limeira was 16-fold higher than in Stockholm and 3.5-fold higher than in Kyoto, the percentage of extracted organic material (EOM) obtained was 9, 15 and 5%, respectively. The extracts from the TPS samples collected in the three cities presented mutagenic activity for all strains, both in the absence and presence of S9, except for TA102 that did not detect the mutagenic activity in any of the extracts, and for YG7108 in the presence of S9, only for the Limeira sample. Despite the differences in meteorological and climatic conditions of these cities, their mutagenicity profiles were similar. The lower mutagenic potency for YG7108 in the absence of S9 and the non-mutagenicity in the presence of S9 reveals the lower contribution of alkylating agents to the mutagenicity of the Limeira sample in relation to the other cities. Considering the selectivity of the strains used, we can also observe a greater contribution of compounds that cause DNA oxidative damage and of alkylating agents for the mutagenicity of the Kyoto sample. However, according to the responses of the strains that have increased activity of the nitroreductase (NR) and/or O-acetyltransferase (OAT) enzymes, YG1021, YG1024 and YG1041, show the highest contribution of nitroarenes and aromatic amines for the mutagenicity of the three cities, with emphasis on those mutagens that depend on OAT activation. The mutagenic potencies expressed as a function of EOM mass (rev./µg EOM) were similar for all samples. When expressed by air volume (rev./m3), the mutagenic potencies were proportional to TPS concentrations of the three cities (Limeira> Kyoto> Stockholm). When applying the diagnostic ratios, it was possible to verify a mixture of sources of pollution in Limeira and Stockholm. The diagnostic ratios of the PAH indicate that Limeira sample is composed of fresh particles with a slight predominance of combustion sources. The Stockholm sample present aged particles with a predominance of petrogenic sources. This result was unexpected, since Limeira\'s atmospheric conditions are more favorable to particle aging than Stockholm\'s. The study of the transport of air masses explains, at least in part, the presence of aged particles in the Stockholm sample. It also suggests that the reduction of PAH concentrations in Limeira depends on the control of local sources, while in Stockholm control of local sources would not be efficient in reducing these pollutants. In parallel to the evaluation of the TPS samples, a new miniaturized protocol of the Salmonella/microsome assay in microsuspension was also developed. The protocol using 12-well microplates was validated by employing thirteen mutagenic compounds tested with three selected Salmonella strains based on their different spontaneous reversion frequencies (low, medium and high). Both the miniaturized microplate agar (MPA) and the microsuspension assay presented similar sensitivities, concluding that MPA is a promising tool and can be particularly suitable for environmental studies such as effect-directed analysis (EDA) or monitoring programs.

O solo é um compartimento ambiental altamente complexo e, em razão do crescimento populacional acelerado e da intensa atividade industrial e agrícola, tem sofrido com a contaminação de substâncias de origens diversas. Entre as principais atividades que contribuem para a perturbação da qualidade dos solos estão as atividades de geração de energia pela queima de combustíveis fósseis, como o carvão mineral. Dentre as substâncias presentes nos rejeitos do carvão queimado em usinas termelétricas estão compostos orgânicos e metais pesados que interagem com o material genético, produzindo mutações e acarretando prejuízos em nível de organismo (como as neoplasias), mas também em níveis maiores de organização biológica (como a perda de diversidade genética em populações). Estudos de avaliação do potencial mutagênico em amostras de solo são escassos, principalmente investigando a ação de mutágenos de origem inorgânica. Além disso, estudos de mutagênese em solos sob a influência de rejeitos de carvão têm sido pouco abordados na literatura. Desta forma, os objetivos deste trabalho foram: (i) testar um protocolo para avaliação de atividade mutagênica em extratos inorgânicos e orgânicos de solo; (ii) avaliar a presença e o perfil dos compostos mutagênicos em solos sob a influência de cinzas de carvão e (iii) investigar as rotas ambientais para dispersão dos compostos mutagênicos na área de estudo. Para atingir estes objetivos, processos de extração de compostos orgânicos e inorgânicos de solo foram testados quanto a sua eficiência em extrair da amostra compostos potencialmente mutagênicos frente a linhagem de Salmonella typhimurium que detecta erro no quadro de leitura (TA98). Os protocolos mais eficientes foram utilizados para os testes com diferentes amostras de solo sob a influência de rejeitos de carvão utilizando diversas linhagens, na ausência e presença de ativação metabólica (fração S9 mix). Os resultados de mutagênese associados aos resultados da caracterização química de compostos orgânicos e metais indicaram que os contaminantes presentes nas cinzas de carvão podem se dispersar com facilidade para áreas adjacentes. Essa abordagem de estudo permitiu relacionar a presença de determinadas classes de compostos com diferentes danos no DNA e inferir distintas rotas ambientais de dispersão para esses compostos. A realização deste trabalho ressalta a importância de estudos em matrizes ambientais complexas, em especial solos contaminados, que buscam integrar os dados de mutagênese e utilizá-los sob uma perspectiva ecológica. / Soil is a highly complex environmental compartment that has suffered contamination by substances from multiple sources mainly due to fast population growth and intense industrial and agricultural activity. Among the main activities that affect soil quality are power generation activities that use fossil fuels, such as mineral coal. Among the several compounds present in coal ashes that are employed in coal-fired power plants are substances that interact with the genetic material, causing mutations and/or damage at the individual level (like neoplasias) but also at higher levels of biological organization (like loss of genetic diversity in populations). There are few studies on the mutagenic potential of soil samples, especially those that investigate the action of mutagens from inorganic sources. Moreover, studies of mutagenesis in soils under the influence of coal-fired power plants have rarely been reported in literature. Thus, this work aimed at: (i) testing a protocol for the evaluation of mutagenic activity in inorganic and organic extracts from soil samples; (ii) evaluating the presence and the profile of mutagenic compounds in soils under the influence of coal ashes and (iii) investigating environmental routes of dispersion of mutagenic compounds in the study area. In order to achieve these aims, extraction processes for inorganic and organic compounds were tested concerning their efficiency to extract compounds potentially mutagenic to the specific Salmonella typhimurium strain that detects frameshift mutagens (TA98). The most efficient protocols were further utilized for the tests with different soil samples under the influence of coal-fired power plant using several strains, in absence and presence of metabolic activation (S9 mix fraction). Mutagenesis results associated with the chemical characterization of the organic compounds and metals indicated that contaminants present in coal ashes can be easily dispersed to adjacent areas. This approach allowed relating the presence of certain classes of compounds to specific damages in DNA and inferring distinct dispersion routes for these compounds. This work highlights the importance of studies concerning complex environmental matrices, specially contaminated soils, which seek the integration of mutagenesis data and their use from an ecological perspective.

O solo é um compartimento ambiental altamente complexo e, em razão do crescimento populacional acelerado e da intensa atividade industrial e agrícola, tem sofrido com a contaminação de substâncias de origens diversas. Entre as principais atividades que contribuem para a perturbação da qualidade dos solos estão as atividades de geração de energia pela queima de combustíveis fósseis, como o carvão mineral. Dentre as substâncias presentes nos rejeitos do carvão queimado em usinas termelétricas estão compostos orgânicos e metais pesados que interagem com o material genético, produzindo mutações e acarretando prejuízos em nível de organismo (como as neoplasias), mas também em níveis maiores de organização biológica (como a perda de diversidade genética em populações). Estudos de avaliação do potencial mutagênico em amostras de solo são escassos, principalmente investigando a ação de mutágenos de origem inorgânica. Além disso, estudos de mutagênese em solos sob a influência de rejeitos de carvão têm sido pouco abordados na literatura. Desta forma, os objetivos deste trabalho foram: (i) testar um protocolo para avaliação de atividade mutagênica em extratos inorgânicos e orgânicos de solo; (ii) avaliar a presença e o perfil dos compostos mutagênicos em solos sob a influência de cinzas de carvão e (iii) investigar as rotas ambientais para dispersão dos compostos mutagênicos na área de estudo. Para atingir estes objetivos, processos de extração de compostos orgânicos e inorgânicos de solo foram testados quanto a sua eficiência em extrair da amostra compostos potencialmente mutagênicos frente a linhagem de Salmonella typhimurium que detecta erro no quadro de leitura (TA98). Os protocolos mais eficientes foram utilizados para os testes com diferentes amostras de solo sob a influência de rejeitos de carvão utilizando diversas linhagens, na ausência e presença de ativação metabólica (fração S9 mix). Os resultados de mutagênese associados aos resultados da caracterização química de compostos orgânicos e metais indicaram que os contaminantes presentes nas cinzas de carvão podem se dispersar com facilidade para áreas adjacentes. Essa abordagem de estudo permitiu relacionar a presença de determinadas classes de compostos com diferentes danos no DNA e inferir distintas rotas ambientais de dispersão para esses compostos. A realização deste trabalho ressalta a importância de estudos em matrizes ambientais complexas, em especial solos contaminados, que buscam integrar os dados de mutagênese e utilizá-los sob uma perspectiva ecológica. / Soil is a highly complex environmental compartment that has suffered contamination by substances from multiple sources mainly due to fast population growth and intense industrial and agricultural activity. Among the main activities that affect soil quality are power generation activities that use fossil fuels, such as mineral coal. Among the several compounds present in coal ashes that are employed in coal-fired power plants are substances that interact with the genetic material, causing mutations and/or damage at the individual level (like neoplasias) but also at higher levels of biological organization (like loss of genetic diversity in populations). There are few studies on the mutagenic potential of soil samples, especially those that investigate the action of mutagens from inorganic sources. Moreover, studies of mutagenesis in soils under the influence of coal-fired power plants have rarely been reported in literature. Thus, this work aimed at: (i) testing a protocol for the evaluation of mutagenic activity in inorganic and organic extracts from soil samples; (ii) evaluating the presence and the profile of mutagenic compounds in soils under the influence of coal ashes and (iii) investigating environmental routes of dispersion of mutagenic compounds in the study area. In order to achieve these aims, extraction processes for inorganic and organic compounds were tested concerning their efficiency to extract compounds potentially mutagenic to the specific Salmonella typhimurium strain that detects frameshift mutagens (TA98). The most efficient protocols were further utilized for the tests with different soil samples under the influence of coal-fired power plant using several strains, in absence and presence of metabolic activation (S9 mix fraction). Mutagenesis results associated with the chemical characterization of the organic compounds and metals indicated that contaminants present in coal ashes can be easily dispersed to adjacent areas. This approach allowed relating the presence of certain classes of compounds to specific damages in DNA and inferring distinct dispersion routes for these compounds. This work highlights the importance of studies concerning complex environmental matrices, specially contaminated soils, which seek the integration of mutagenesis data and their use from an ecological perspective.

O solo é um compartimento ambiental altamente complexo e, em razão do crescimento populacional acelerado e da intensa atividade industrial e agrícola, tem sofrido com a contaminação de substâncias de origens diversas. Entre as principais atividades que contribuem para a perturbação da qualidade dos solos estão as atividades de geração de energia pela queima de combustíveis fósseis, como o carvão mineral. Dentre as substâncias presentes nos rejeitos do carvão queimado em usinas termelétricas estão compostos orgânicos e metais pesados que interagem com o material genético, produzindo mutações e acarretando prejuízos em nível de organismo (como as neoplasias), mas também em níveis maiores de organização biológica (como a perda de diversidade genética em populações). Estudos de avaliação do potencial mutagênico em amostras de solo são escassos, principalmente investigando a ação de mutágenos de origem inorgânica. Além disso, estudos de mutagênese em solos sob a influência de rejeitos de carvão têm sido pouco abordados na literatura. Desta forma, os objetivos deste trabalho foram: (i) testar um protocolo para avaliação de atividade mutagênica em extratos inorgânicos e orgânicos de solo; (ii) avaliar a presença e o perfil dos compostos mutagênicos em solos sob a influência de cinzas de carvão e (iii) investigar as rotas ambientais para dispersão dos compostos mutagênicos na área de estudo. Para atingir estes objetivos, processos de extração de compostos orgânicos e inorgânicos de solo foram testados quanto a sua eficiência em extrair da amostra compostos potencialmente mutagênicos frente a linhagem de Salmonella typhimurium que detecta erro no quadro de leitura (TA98). Os protocolos mais eficientes foram utilizados para os testes com diferentes amostras de solo sob a influência de rejeitos de carvão utilizando diversas linhagens, na ausência e presença de ativação metabólica (fração S9 mix). Os resultados de mutagênese associados aos resultados da caracterização química de compostos orgânicos e metais indicaram que os contaminantes presentes nas cinzas de carvão podem se dispersar com facilidade para áreas adjacentes. Essa abordagem de estudo permitiu relacionar a presença de determinadas classes de compostos com diferentes danos no DNA e inferir distintas rotas ambientais de dispersão para esses compostos. A realização deste trabalho ressalta a importância de estudos em matrizes ambientais complexas, em especial solos contaminados, que buscam integrar os dados de mutagênese e utilizá-los sob uma perspectiva ecológica. / Soil is a highly complex environmental compartment that has suffered contamination by substances from multiple sources mainly due to fast population growth and intense industrial and agricultural activity. Among the main activities that affect soil quality are power generation activities that use fossil fuels, such as mineral coal. Among the several compounds present in coal ashes that are employed in coal-fired power plants are substances that interact with the genetic material, causing mutations and/or damage at the individual level (like neoplasias) but also at higher levels of biological organization (like loss of genetic diversity in populations). There are few studies on the mutagenic potential of soil samples, especially those that investigate the action of mutagens from inorganic sources. Moreover, studies of mutagenesis in soils under the influence of coal-fired power plants have rarely been reported in literature. Thus, this work aimed at: (i) testing a protocol for the evaluation of mutagenic activity in inorganic and organic extracts from soil samples; (ii) evaluating the presence and the profile of mutagenic compounds in soils under the influence of coal ashes and (iii) investigating environmental routes of dispersion of mutagenic compounds in the study area. In order to achieve these aims, extraction processes for inorganic and organic compounds were tested concerning their efficiency to extract compounds potentially mutagenic to the specific Salmonella typhimurium strain that detects frameshift mutagens (TA98). The most efficient protocols were further utilized for the tests with different soil samples under the influence of coal-fired power plant using several strains, in absence and presence of metabolic activation (S9 mix fraction). Mutagenesis results associated with the chemical characterization of the organic compounds and metals indicated that contaminants present in coal ashes can be easily dispersed to adjacent areas. This approach allowed relating the presence of certain classes of compounds to specific damages in DNA and inferring distinct dispersion routes for these compounds. This work highlights the importance of studies concerning complex environmental matrices, specially contaminated soils, which seek the integration of mutagenesis data and their use from an ecological perspective.

O processo de tratamento da madeira utiliza substâncias que geram compostos perigosos que podem contaminar os compartimentos ambientais. O presente estudo avaliou uma área sob influência da contaminação de solo proveniente das atividades de uma usina de tratamento de madeira desativada. A presença e o efeito de compostos mutagênicos em amostras ambientais foram utilizados como marcadores de exposição associada à avaliação de marcadores genéticos de efeito precoce em humanos, com foco em crianças como grupo sensível. Uma área 1750 m distante da usina, fora do quadrante dispersão preferencial atmosférica e em oposição à drenagem do local, foi utilizada como local de referência para a coleta de amostras e comparação. Extratos orgânicos de água de abastecimento, poeira de sótão e material particulado atmosférico fino (PM2,5) foram avaliados para mutagenicidade por meio do ensaio Salmonella/microssoma. Cobre (Cu), cromo (Cr), arsênio (As) e pentaclorofenol (PCP) foram quantificados em amostras de poeira do sótão. Os 16 Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) prioritários foram avaliados nos extratos de PM2,5 e poeira do sótão. Crianças residentes no entorno da usina e na área de referência foram avaliadas quanto à presença de micronúcleos em amostras de sangue e mucosa oral, e danos primários no DNA, pelo ensaio cometa em linfócitos de sangue periférico. De acordo com a análise de metais, as residências perto da entrada da usina foram as mais afetadas. PCP foi identificado em amostras de poeira de sótão (0,49 mg/kg) e a concentração total de HPAs nesta matriz variou 0,40-13,31 mg/g, com maior dispersão. Todas as amostras de poeira do sótão em que a concentração total de HPAs estava acima de 2μg/g apresentaram resposta positiva para a atividade mutagênica. A contribuição dos HPAs para a mutagênese na poeira de sótão representou 10%, indicando que outros compostos podem contribuir para o efeito mutagênico. A atividade mutagênica e a concentração de HPAs nas amostras de PM2,5foram, de maneira geral, mais elevadas na área de risco, embora em alguns períodos de amostragem a área de referência atingiu valores semelhantes ou mesmo superiores. O efeito mutagênico e as concentrações de HPAs observados nas amostras de PM2,5 foram semelhantes aos valores encontrados em estudos que avaliaram áreas urbanas e com influência industrial. Extratos orgânicos de água de abastecimento não apresentaram mutagenicidade. As frequências de MN em linfócitos de sangue periférico e de células binucleadas na mucosa oral foram significativamente maiores no grupo de risco. Nos demais biomarcadores avaliados não foram observadas diferenças significativas entre os grupos. O conjunto de resultados indica a necessidade de novas avaliações utilizando grupo de referência menos suscetível às influências da área contaminada. O conjunto de dados coletados neste estudo indica a necessidade de uma avaliação mais cuidadosa dos biomarcadores individualmente e de um grupo de referência menos suscetível a influências da área contaminada. Apesar da ausência de diferenças significativas entre os grupos de risco e de referência em biomarcadores de danos no DNA avaliados em crianças, os resultados observados nas amostras de poeira de sótão e PM2,5 sugerem que a população esteve ou ainda está potencialmente exposta a substâncias capazes de causar efeitos adversos à saúde humana. / The mutagenic activity and the concentration of PAHs in PM2.5 samples were generally higher in the risk area, although in some periods the reference area has reached similar or even higher values. The mutagenic effect and the concentrations of PAHs recorded in the PM2.5 samples were similar to those found in studies that assessed areas of intense urban occupation and industrial influence. Organic extracts from supply water showed no mutagenicity. The MN frequencies in peripheral blood lymphocytes and binucleated cells of the oral mucosa were significantly higher in the risk group. No significant differences between children from the reference and risk area were observed in others genetic biomarkers assessed. The result set indicates the need for further evaluations using reference group less susceptible to the influences of the contaminated area. The set of data collected in this study indicates the need for a more cautious assessment of biomarkers individually, and a reference group less susceptible to influences from the contaminated area is necessary. Despite the absence of significant differences between the risk and reference groups in biomarkers of DNA damage assessed in children, the results in attic and PM2.5 samples suggest that the population was or is still potentially exposed to substances with strong negatives effects on human health.

A crescente introdução de variados poluentes em matrizes ambientais de áreas urbanas causa prejuízos ao ecossistema e dificulta as medidas de controle ambiental. Essas substâncias, após liberadas, se distribuem e interagem de acordo com suas características e as do meio receptor. Indicadores precoces de contaminação permitem a adoção de medidas preventivas aos danos causados pela poluição ambiental. O presente estudo teve por objetivo investigar a ação de substâncias genotóxicas em diferentes frações de material particulado atmosférico e solos, analisando a presença de contaminantes orgânicos e inorgânicos. Para este fim, foi empregado o ensaio Salmonella/microssoma em amostras de áreas urbanas caracterizadas como urbano-residencial e urbano-industrial, na cidade de Rio Grande, RS. Amostras de material particulado atmosférico (PTS e PM2,5) e de solo superficial (composição granulométrica total e fração <0,5mm) foram preparadas por diferentes métodos de extração. Este estudo apresenta uma primeira caracterização de PM2,5, através do ensaio Salmonella/microssoma, no Brasil. O estudo de extratos orgânicos e aquosos de PTS e PM2,5 evidenciou a presença de compostos metálicos na fração aquosa, potencialmente biodisponíveis, bem como maior risco de exposição associado à fração de compostos orgânicos das partículas finas. A mutagênese foi detectada, mesmo em amostras de particulados que se encontravam em conformidade com os parâmetros de qualidade recomendados. A análise das extrações ácidas dos solos mostrou que as chuvas da região podem atuar como rota de contaminação ambiental, com risco adicional na disponibilização de substâncias tóxicas nos eventos de precipitação ácida. O estudo mostrou que o emprego do solo com mínima alteração é mais apropriado para os ensaios de mutagênese. A utilização conjunta de diferentes métodos de extração de compostos orgânicos e inorgânicos permite uma avaliação integradora da qualidade de matrizes ambientais complexas, favorecendo a adoção de medidas preventivas para a proteção do ecossistema. / The increasing introduction of different pollutants into the environmental matrices of urban areas damages the ecosystem and makes it difficult to perform environmental control. After these substances are released, they are distributed and interact according to their own characteristics and those of the receiving environment. Early indicators of contamination allow measures to be adopted to prevent damage caused by environmental pollution. The purpose of this study was to investigate the action of genotoxic substances in different fractions of atmospheric particulate matter and soils, analyzing the presence of organic and inorganic contaminants. For this, the Salmonella/microsome assay was used on samples of urban areas characterized as urban-residential and urban-industrial, in the city of Rio Grande, RS. Samples of atmospheric particulate matter (TSP and PM2.5) and of surface soil (total grain size composition and fraction <0.5mm) were prepared using different extraction methods. This study presents a first characterization of PM2.5 in Brazil, through the Salmonella/microsome assay. The study of organic and aqueous extracts of TSP and PM2.5 showed the presence of potentially bioavailable metallic compounds in the aqueous fraction, as well as a greater risk of exposure associated with the fraction of organic compounds of the fine particles. Mutagenesis was detected even in samples of particulates that were in accordance the recommended quality parameters. Analysis of acid extractions from the soils showed that rainfall in the region may act as an environmental contamination route, with an additional risk of making toxic substances available in acid precipitation events. The study showed that the use of minimally altered soil is more appropriate for mutagenesis assays. The joint use of different methods for organic and inorganic compound extractions allows an integrated evaluation of the quality of complex environmental matrices, favoring the adoption of preventive measures to protect the ecosystem.