O rio Itapecuru foi investigado quanto a sua atividade estrogênica por meio das técnicas de ecotoxicologia aquática e de cromatografia líquida. No município de Bacabeira, amostras de água do rio Itapecuru foram coletadas no ponto de captação do sistema de abastecimento público de água que atende cerca da metade da população de São Luís, capital do Maranhão. Elas foram utilizadas na realização de ensaios ecotoxicológicos crônicos de 21 dias com Danio rerio e Oreochromis niloticus. A VTG nestes organismos-teste foi quantificada por meio do ensaio imunoenzimático ELISA, cujos resultados indicaram a indução de VTG em machos de ambas as espécies. Portanto, a água do rio Itapecuru continha substâncias em concentração suficiente para causar alterações endócrinas no sistema sexual reprodutivo de Danio rerio e de Oreochromis niloticus. Para investigação da ocorrência de 17 β-estradiol (E2) e 17 α-etinilestradiol (EE2), foi desenvolvido um método analítico que utilizou a extração em fase sólida seguida da análise cromatográfica líquida de alta eficiência acoplada a um detector de fluorescência. O método foi validado e demonstrou-se ser seletivo, preciso (E2 = 3,08% e EE2 = 2,26%), exato (E2 = 78,05% e EE2 = 92,26%) e com recuperação adequada (E2 = 99,24% e EE2 = 99,71%). Apresentou também LD de 6,96 e 20,78 ng.L-1 e LQ de 10,36 e 29,33 ng.L-1, respectivamente para E2 e EE2. A robustez, avaliada por meio do teste de Youden, mostrou os pontos robustos e os críticos do método de análise. Nas amostras de água do rio Itapecuru coletadas posteriormente aos testes ecotoxicológicos, encontrou-se EE2, sendo 13,48 ng.L-1 em uma e abaixo do LQ na outra. O estrógeno E2 não foi encontrado em quaisquer das amostras. / The Itapecuru river (Maranhão, Brazil) was investigated regarding its estrogenic activity by means of aquatic ecotoxicology and liquid chromatography. At Bacabeira, water samples were collected at the river Itapecuru uptake point of the public water supply system that serves about half the population of Sao Luis, Brazil. Using them, we performed 21 days chronic ecotoxicological tests using Danio rerio and Oreochromis niloticus. In these test organisms, VTG was quantified by means of enzyme-linked immunosorbent assay ELISA, whose results indicated the induction of VTG in males of both species. Therefore, the Itapecuru river water had substances in concentration sufficient to cause endocrine disruption in the reproductive system of Danio rerio and Oreochromis niloticus. To investigate the occurrence of 17β-estradiol (E2) and 17α-ethinylestradiol (EE2) in that same river, we developed an analytical method using solid phase extraction followed by high performance liquid chromatography coupled to a fluorescence detector. The method was validated and shown to be selective, precise (E2 = 3.08% and EE2 = 2.26%), exact (E2 = 78.05% and EE2 = 92.26%) and with suitable recovery (E2 = 99.24% and EE2 = 99.71%). LOD of 6.96 and 20.78 ng.L-1 and LOQ of 10.36 and 29.33 ng.L-1 were found, respectively to E2 and EE2. The robustness was assessed by Youden test and highlighted the robust and the critical points of the chromatographic method. In two of the water samples analyzed from Itapecuru River, EE2 was found, one of it with 13.48 ng.L-1 and the another below the LOQ. E2 was not detected in any of the samples.

O Vertimec® 18CE, cujo principio ativo é a abamectina, tem sido comercializado no Brasil desde 1994 como acaricida, inseticida e nematicida em fruticulturas, horticulturas e plantas ornamentais; mas, apesar da ampla utilização e de sua classificação toxicológica como medianamente tóxica, é considerado muito perigoso ao meio ambiente, altamente persistente e extremamente tóxico para microcrustáceos e peixes. Considerando essa periculosidade ambiental, objetivou-se nesse estudo avaliar os efeitos diretos e indiretos do agrotóxico Vertimec® 18CE nos ecossistemas aquáticos por meio de estudos experimentais laboratoriais e in situ, contemplando diferentes etapas. Na etapa 1 foram realizados experimentos de campo associados aos testes laboratoriais, avaliando se a água de escorrimento superficial (decorrente da precipitação de 19 mm em solo contaminado com Vertimec® 18CE, em concentração de 0,125 litros de calda/\'M POT.2\', recomendada para culturas de morango) ocasionava toxicidade aos organismos-teste Daphnia similis, Ceriodaphnia dubia, Chironomus xanthus e Danio rerio. Na etapa 2 procurou-se avaliar a influência do agrotóxico Vertimec® 18CE na composição e densidade da comunidade zooplanctônica em experimentos in situ (mesocosmos). Para tanto, utilizou-se a água do escorrimento superficial, a qual foi transferida para as unidades experimentais, nos seguintes tratamentos: 1) controle dos mesocosmos - C; 2) runoff não contaminado - RNC, com água de escorrimento do solo não contaminado; 3) runoff contaminado - RC, com água de escorrimento do solo contaminado com o Vertimec® 18CE, 4) aplicação direta do Vertimec® 18CE - V e 5) amostras coletadas aleatoriamente para verificar se houve contaminação entre os mesocosmos - A. A etapa 3 incluiu a determinação da faixa de sensibilidade dos organismos-teste Daphnia similis, Chironomus xanthus e Danio rerio à abamectina (ingrediente ativo). Os resultados obtidos demonstraram toxicidade do Vertimec® 18CE, associado ao runoff, a todos os organismos-teste, sendo C. dubia a mais sensível, com toxicidade crônica ocorrendo na maior diluição da amostra (3,125%). Com relação aos resultados da etapa 2 verificou-se que o Vertimec® 18CE, associado ao runoff e adicionado diretamente nos mesocosmos, causou alterações na composição e densidade da comunidade zooplanctônica, sendo observado efeitos deletérios especialmente para Copepoda e Cladocera, com menores efeitos sobre Rotifera. Os resultados obtidos na etapa 3 demonstraram que a abamectina é altamente tóxica em concentrações muito baixas, obtendo-se valores de \'CE IND.50\', 48 h para D similis de 5,1 ng/L; \'CL IND.50\', 96 h para C. xanthus de 2,67 \'mü\'g/L e \'CL IND.50\', 48 h para Danio rerio de 33 \'mü\'g/L. Diante do exposto, conclui-se que o agrotóxico Vertimec® 18CE e o seu princípio ativo, a abamectina, causaram toxicidade em baixas concentrações para os organismos aquáticos avaliados neste estudo, o que sugere a adoção de medidas mais restritivas para o uso desse agrotóxico. / The Vertimec® 18EC, whose active ingredient is abamectin, has been commercialized in Brazil since 1994 as acaricide, insecticide and nematicide on fruit and vegetal crops and ornamental plants. Despite its widespread use and toxic classification as moderately hazardous, it is considered very dangerous to the environment, highly persistent and highly toxic to fish and microcrustaceans. In this context, the present study aimed to evaluate the direct and indirect effects of Vertimec® 18EC in aquatic ecosystems through experimental laboratory and in situ studies, comprising different steps. In step 1, field experiments were performed associated to laboratory tests, evaluating if the runoff (from the precipitation of 19 mm in Vertimec® 18EC contaminated soil, in a concentration of 0.125 L/\'M POT.2\', recommended for strawberry crops) caused toxicity to test organisms Daphnia similis, Ceriodaphnia dubia, Chironomus xanthus and Danio rerio. In step 2 the effect of Vertimec® 18EC on the composition and density of zooplankton were evaluated by in situ experiments (mesocosms). Therefore, runoff water was transferred to the experimental units in the following treatments: 1) control of the mesocosm - C; 2) uncontaminated runoff - UC, runoff from the uncontaminated soil); 3) contaminated runoff - CR, runoff from the soil contaminated with Vertimec® 18EC; 4) direct application of Vertimec® 18EC - V; and 5) random sampling in order to verify crossed contamination among the mesocosms - A. Step 3 comprised determination of the sensitivity range of test organisms Daphnia similis, Chironomus xanthus and Danio rerio to abamectin (active ingredient). Results obtained displayed Vertimec® 18EC toxicity associated to runoff to all test organisms, with C. dubia being the most sensitive, with chronic toxicity occurring at a higher sample dilution (3.125%). Concerning the results for step 2, it was verified that Vertimec® 18EC associated with runoff and added directly into the mesocosms caused changes in the composition and density of zooplankton with deleterious effects especially to Copepoda and Cladocera with less effects to Rotifera. The results obtained for step 3 showed that abamectin is highly toxic to aquatic organisms, even at low concentrations, yielding 48 h EC50 values for D. similis of 5.1 ng/L, 96 h \'LC IND.50\' for C. xanthus of 2.67 \'mü\'g/L and 48 h \'LC IND.50\' for Danio rerio of 33 \'mü\'g/L. In this context, it was verified that Vertimec® 18EC and its active ingredient, abamectin, caused toxicity to the test organisms evaluated in this study in low concentrations, what demands restrictive measurements for the use of this pesticide.

Análises ecotoxicológicas vêm sendo amplamente empregadas no monitoramento de amostras ambientais, efluentes industriais e substâncias complexas. Com o objetivo de avaliar a toxicidade de fluidos de usinagem usados na indústria de peças metálicas, foram feitos ensaios de toxicidade aguda com espécies de três diferentes níveis tróficos: Vibrio fischeri, Daphnia similis, Daphnia laevis e Danio rerio. As amostras dos fluidos foram também analisadas quanto aos valores de DQO, fenol, pH, cor, densidade e surfactantes. Os parâmetros físicos e químicos encontram-se dentro dos limites da legislação CONAMA 357 (D.O.U., 2005). Os resultados dos bioensaios revelaram que os fluidos de usinagem apresentaram toxicidade aos organismos empregados neste estudo, e que o tratamento das amostras com radiação gama não foi eficiente na diminuição da toxicidade dessas matrizes. Foi observado que a radiação gama potencializou o efeito tóxico dos fluidos estudados. A biodegradação em solo demonstrou ser efetiva para os fluidos de usinagem e bactérias endêmicas foram identificadas e isoladas para possível utilização no tratamento de áreas contaminadas com fluidos de usinagem. O monitoramento e gestão dos resíduos de fluido de usinagem são necessários para a preservação dos organismos aquáticos devido a sua toxicidade elevada. / Ecotoxicological analyses have being used to monitor environmental samples, industrial effluents and complex substances. With the objective to analyze the toxicity of cutting fluids used in the machinery industry, acute toxicity test with species of three different throphic levels: Vibrio fischeri, Daphnia similis, Daphnia laevis e Danio rerio, were performing. The samples of fluids were analyzed by COD, phenol, pH, color, density and surfactants. The physical and chemical parameters are the according with the brazilian law, CONAMA 357 (D.O.U. 2005}. The results of the toxicity tests showed that the cutting fluids have high toxicity to the organisms used in this study and the gamma radiation treatment was not efficient to decrease the matrix. The biodegradation in soil demonstrated be effective to the cutting fluids and the indigenous bacteria were identified and isolated to possible treatment of soils contaminated with these kinds of substances. The monitoring and management of residues of cutting fluids are necessary to preservation of aquatic live, in consequence of their high toxicity.

Análises ecotoxicológicas vêm sendo amplamente empregadas no monitoramento de amostras ambientais, efluentes industriais e substâncias complexas. Com o objetivo de avaliar a toxicidade de fluidos de usinagem usados na indústria de peças metálicas, foram feitos ensaios de toxicidade aguda com espécies de três diferentes níveis tróficos: Vibrio fischeri, Daphnia similis, Daphnia laevis e Danio rerio. As amostras dos fluidos foram também analisadas quanto aos valores de DQO, fenol, pH, cor, densidade e surfactantes. Os parâmetros físicos e químicos encontram-se dentro dos limites da legislação CONAMA 357 (D.O.U., 2005). Os resultados dos bioensaios revelaram que os fluidos de usinagem apresentaram toxicidade aos organismos empregados neste estudo, e que o tratamento das amostras com radiação gama não foi eficiente na diminuição da toxicidade dessas matrizes. Foi observado que a radiação gama potencializou o efeito tóxico dos fluidos estudados. A biodegradação em solo demonstrou ser efetiva para os fluidos de usinagem e bactérias endêmicas foram identificadas e isoladas para possível utilização no tratamento de áreas contaminadas com fluidos de usinagem. O monitoramento e gestão dos resíduos de fluido de usinagem são necessários para a preservação dos organismos aquáticos devido a sua toxicidade elevada. / Ecotoxicological analyses have being used to monitor environmental samples, industrial effluents and complex substances. With the objective to analyze the toxicity of cutting fluids used in the machinery industry, acute toxicity test with species of three different throphic levels: Vibrio fischeri, Daphnia similis, Daphnia laevis e Danio rerio, were performing. The samples of fluids were analyzed by COD, phenol, pH, color, density and surfactants. The physical and chemical parameters are the according with the brazilian law, CONAMA 357 (D.O.U. 2005}. The results of the toxicity tests showed that the cutting fluids have high toxicity to the organisms used in this study and the gamma radiation treatment was not efficient to decrease the matrix. The biodegradation in soil demonstrated be effective to the cutting fluids and the indigenous bacteria were identified and isolated to possible treatment of soils contaminated with these kinds of substances. The monitoring and management of residues of cutting fluids are necessary to preservation of aquatic live, in consequence of their high toxicity.

O rio Itapecuru foi investigado quanto a sua atividade estrogênica por meio das técnicas de ecotoxicologia aquática e de cromatografia líquida. No município de Bacabeira, amostras de água do rio Itapecuru foram coletadas no ponto de captação do sistema de abastecimento público de água que atende cerca da metade da população de São Luís, capital do Maranhão. Elas foram utilizadas na realização de ensaios ecotoxicológicos crônicos de 21 dias com Danio rerio e Oreochromis niloticus. A VTG nestes organismos-teste foi quantificada por meio do ensaio imunoenzimático ELISA, cujos resultados indicaram a indução de VTG em machos de ambas as espécies. Portanto, a água do rio Itapecuru continha substâncias em concentração suficiente para causar alterações endócrinas no sistema sexual reprodutivo de Danio rerio e de Oreochromis niloticus. Para investigação da ocorrência de 17 β-estradiol (E2) e 17 α-etinilestradiol (EE2), foi desenvolvido um método analítico que utilizou a extração em fase sólida seguida da análise cromatográfica líquida de alta eficiência acoplada a um detector de fluorescência. O método foi validado e demonstrou-se ser seletivo, preciso (E2 = 3,08% e EE2 = 2,26%), exato (E2 = 78,05% e EE2 = 92,26%) e com recuperação adequada (E2 = 99,24% e EE2 = 99,71%). Apresentou também LD de 6,96 e 20,78 ng.L-1 e LQ de 10,36 e 29,33 ng.L-1, respectivamente para E2 e EE2. A robustez, avaliada por meio do teste de Youden, mostrou os pontos robustos e os críticos do método de análise. Nas amostras de água do rio Itapecuru coletadas posteriormente aos testes ecotoxicológicos, encontrou-se EE2, sendo 13,48 ng.L-1 em uma e abaixo do LQ na outra. O estrógeno E2 não foi encontrado em quaisquer das amostras. / The Itapecuru river (Maranhão, Brazil) was investigated regarding its estrogenic activity by means of aquatic ecotoxicology and liquid chromatography. At Bacabeira, water samples were collected at the river Itapecuru uptake point of the public water supply system that serves about half the population of Sao Luis, Brazil. Using them, we performed 21 days chronic ecotoxicological tests using Danio rerio and Oreochromis niloticus. In these test organisms, VTG was quantified by means of enzyme-linked immunosorbent assay ELISA, whose results indicated the induction of VTG in males of both species. Therefore, the Itapecuru river water had substances in concentration sufficient to cause endocrine disruption in the reproductive system of Danio rerio and Oreochromis niloticus. To investigate the occurrence of 17β-estradiol (E2) and 17α-ethinylestradiol (EE2) in that same river, we developed an analytical method using solid phase extraction followed by high performance liquid chromatography coupled to a fluorescence detector. The method was validated and shown to be selective, precise (E2 = 3.08% and EE2 = 2.26%), exact (E2 = 78.05% and EE2 = 92.26%) and with suitable recovery (E2 = 99.24% and EE2 = 99.71%). LOD of 6.96 and 20.78 ng.L-1 and LOQ of 10.36 and 29.33 ng.L-1 were found, respectively to E2 and EE2. The robustness was assessed by Youden test and highlighted the robust and the critical points of the chromatographic method. In two of the water samples analyzed from Itapecuru River, EE2 was found, one of it with 13.48 ng.L-1 and the another below the LOQ. E2 was not detected in any of the samples.

O Vertimec® 18CE, cujo principio ativo é a abamectina, tem sido comercializado no Brasil desde 1994 como acaricida, inseticida e nematicida em fruticulturas, horticulturas e plantas ornamentais; mas, apesar da ampla utilização e de sua classificação toxicológica como medianamente tóxica, é considerado muito perigoso ao meio ambiente, altamente persistente e extremamente tóxico para microcrustáceos e peixes. Considerando essa periculosidade ambiental, objetivou-se nesse estudo avaliar os efeitos diretos e indiretos do agrotóxico Vertimec® 18CE nos ecossistemas aquáticos por meio de estudos experimentais laboratoriais e in situ, contemplando diferentes etapas. Na etapa 1 foram realizados experimentos de campo associados aos testes laboratoriais, avaliando se a água de escorrimento superficial (decorrente da precipitação de 19 mm em solo contaminado com Vertimec® 18CE, em concentração de 0,125 litros de calda/\'M POT.2\', recomendada para culturas de morango) ocasionava toxicidade aos organismos-teste Daphnia similis, Ceriodaphnia dubia, Chironomus xanthus e Danio rerio. Na etapa 2 procurou-se avaliar a influência do agrotóxico Vertimec® 18CE na composição e densidade da comunidade zooplanctônica em experimentos in situ (mesocosmos). Para tanto, utilizou-se a água do escorrimento superficial, a qual foi transferida para as unidades experimentais, nos seguintes tratamentos: 1) controle dos mesocosmos - C; 2) runoff não contaminado - RNC, com água de escorrimento do solo não contaminado; 3) runoff contaminado - RC, com água de escorrimento do solo contaminado com o Vertimec® 18CE, 4) aplicação direta do Vertimec® 18CE - V e 5) amostras coletadas aleatoriamente para verificar se houve contaminação entre os mesocosmos - A. A etapa 3 incluiu a determinação da faixa de sensibilidade dos organismos-teste Daphnia similis, Chironomus xanthus e Danio rerio à abamectina (ingrediente ativo). Os resultados obtidos demonstraram toxicidade do Vertimec® 18CE, associado ao runoff, a todos os organismos-teste, sendo C. dubia a mais sensível, com toxicidade crônica ocorrendo na maior diluição da amostra (3,125%). Com relação aos resultados da etapa 2 verificou-se que o Vertimec® 18CE, associado ao runoff e adicionado diretamente nos mesocosmos, causou alterações na composição e densidade da comunidade zooplanctônica, sendo observado efeitos deletérios especialmente para Copepoda e Cladocera, com menores efeitos sobre Rotifera. Os resultados obtidos na etapa 3 demonstraram que a abamectina é altamente tóxica em concentrações muito baixas, obtendo-se valores de \'CE IND.50\', 48 h para D similis de 5,1 ng/L; \'CL IND.50\', 96 h para C. xanthus de 2,67 \'mü\'g/L e \'CL IND.50\', 48 h para Danio rerio de 33 \'mü\'g/L. Diante do exposto, conclui-se que o agrotóxico Vertimec® 18CE e o seu princípio ativo, a abamectina, causaram toxicidade em baixas concentrações para os organismos aquáticos avaliados neste estudo, o que sugere a adoção de medidas mais restritivas para o uso desse agrotóxico. / The Vertimec® 18EC, whose active ingredient is abamectin, has been commercialized in Brazil since 1994 as acaricide, insecticide and nematicide on fruit and vegetal crops and ornamental plants. Despite its widespread use and toxic classification as moderately hazardous, it is considered very dangerous to the environment, highly persistent and highly toxic to fish and microcrustaceans. In this context, the present study aimed to evaluate the direct and indirect effects of Vertimec® 18EC in aquatic ecosystems through experimental laboratory and in situ studies, comprising different steps. In step 1, field experiments were performed associated to laboratory tests, evaluating if the runoff (from the precipitation of 19 mm in Vertimec® 18EC contaminated soil, in a concentration of 0.125 L/\'M POT.2\', recommended for strawberry crops) caused toxicity to test organisms Daphnia similis, Ceriodaphnia dubia, Chironomus xanthus and Danio rerio. In step 2 the effect of Vertimec® 18EC on the composition and density of zooplankton were evaluated by in situ experiments (mesocosms). Therefore, runoff water was transferred to the experimental units in the following treatments: 1) control of the mesocosm - C; 2) uncontaminated runoff - UC, runoff from the uncontaminated soil); 3) contaminated runoff - CR, runoff from the soil contaminated with Vertimec® 18EC; 4) direct application of Vertimec® 18EC - V; and 5) random sampling in order to verify crossed contamination among the mesocosms - A. Step 3 comprised determination of the sensitivity range of test organisms Daphnia similis, Chironomus xanthus and Danio rerio to abamectin (active ingredient). Results obtained displayed Vertimec® 18EC toxicity associated to runoff to all test organisms, with C. dubia being the most sensitive, with chronic toxicity occurring at a higher sample dilution (3.125%). Concerning the results for step 2, it was verified that Vertimec® 18EC associated with runoff and added directly into the mesocosms caused changes in the composition and density of zooplankton with deleterious effects especially to Copepoda and Cladocera with less effects to Rotifera. The results obtained for step 3 showed that abamectin is highly toxic to aquatic organisms, even at low concentrations, yielding 48 h EC50 values for D. similis of 5.1 ng/L, 96 h \'LC IND.50\' for C. xanthus of 2.67 \'mü\'g/L and 48 h \'LC IND.50\' for Danio rerio of 33 \'mü\'g/L. In this context, it was verified that Vertimec® 18EC and its active ingredient, abamectin, caused toxicity to the test organisms evaluated in this study in low concentrations, what demands restrictive measurements for the use of this pesticide.

Amphibians are regarded as sensitive indicators of environmental change and are therefore excellent subjects for use in ecotoxicology. The Phongolo River floodplain is South Africa’s most diverse natural floodplain system and hosts more than 40 frog species. It is also a malaria endemic region and is subjected to active spraying with Dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) through means of indoor residual spraying over the summer months. The upper Phongolo River runs through agricultural landscape and is subjected to runoff from forest plantations, orchards and sugar cane plantations. In this study residue levels of 22 different organochlorine pesticides (OCPs) were analysed in selected amphibian species from in and around the Ndumo Nature Reserve coupled with 12 different biomarker response assays to determine environmental exposure levels and possible sublethal effects in amphibians from the lower Phongolo River floodplain. Seasonal change, direct influence of anthropogenic activity and the influence of species’ aquatic preference in habitat selection were all factors considered during this assessment. Stable Isotope analyses were performed on 11 different food web components In order to determine the food web structure pertaining to Xenopus muelleri (Müller's platanna). Samples were collected during both high and low flow seasons from inside and outside Ndumo Nature Reserve. Organochlorine pesticide bioaccumulation was analysed in whole frog samples using a GC-μECD. Results indicated significant seasonal variation in OCP levels and exposure composition. Significant differences between inside and outside sites were also noted. Dichlorodiphenyltrichloroethane in its different isomer forms and their metabolites along with the hexachlorocyclohexane (HCH) isomers was the two main contributing OCP groups detected. Total OCP levels from all sample sets ranged between 8.71 ng/g lipid and 21,399.03 ng/g lipid. An increase in OCP accumulation was observed for X. muelleri over a period of one year. Organochlorine pesticides are known to have neurotoxic effects causing imbalances in Na+, K+, and Ca+ ion exchange. Hyperactivity has been reported in Rana temporaria (European Common frog) tadpoles exposed to p,p-DDT concentrations above 110,000 ng/g lipid. Despite OCP levels measured in frogs from this study being lower than reported toxic levels, the biomarker response assays indicated definite oxidative stress responses correlating to OCP bioaccumulation, with other minor responses shown. Cellular energy allocation showed a shift in the main energy source type from proteins to lipids correlating to increased OCP bioaccumulation. A slight inhibition response was noted in the hepato-somatic index correlating to γ-HCH bioaccumulation. Stable isotope analyses indicated food web structure differences between inside and outside the reserve, with outside showing less clear distinction between trophic groups and nitrogen enrichment of primary producers. / MSc (Environmental Sciences), North-West University, Potchefstroom Campus, 2015

Amphibians are regarded as sensitive indicators of environmental change and are therefore excellent subjects for use in ecotoxicology. The Phongolo River floodplain is South Africa’s most diverse natural floodplain system and hosts more than 40 frog species. It is also a malaria endemic region and is subjected to active spraying with Dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) through means of indoor residual spraying over the summer months. The upper Phongolo River runs through agricultural landscape and is subjected to runoff from forest plantations, orchards and sugar cane plantations. In this study residue levels of 22 different organochlorine pesticides (OCPs) were analysed in selected amphibian species from in and around the Ndumo Nature Reserve coupled with 12 different biomarker response assays to determine environmental exposure levels and possible sublethal effects in amphibians from the lower Phongolo River floodplain. Seasonal change, direct influence of anthropogenic activity and the influence of species’ aquatic preference in habitat selection were all factors considered during this assessment. Stable Isotope analyses were performed on 11 different food web components In order to determine the food web structure pertaining to Xenopus muelleri (Müller's platanna). Samples were collected during both high and low flow seasons from inside and outside Ndumo Nature Reserve. Organochlorine pesticide bioaccumulation was analysed in whole frog samples using a GC-μECD. Results indicated significant seasonal variation in OCP levels and exposure composition. Significant differences between inside and outside sites were also noted. Dichlorodiphenyltrichloroethane in its different isomer forms and their metabolites along with the hexachlorocyclohexane (HCH) isomers was the two main contributing OCP groups detected. Total OCP levels from all sample sets ranged between 8.71 ng/g lipid and 21,399.03 ng/g lipid. An increase in OCP accumulation was observed for X. muelleri over a period of one year. Organochlorine pesticides are known to have neurotoxic effects causing imbalances in Na+, K+, and Ca+ ion exchange. Hyperactivity has been reported in Rana temporaria (European Common frog) tadpoles exposed to p,p-DDT concentrations above 110,000 ng/g lipid. Despite OCP levels measured in frogs from this study being lower than reported toxic levels, the biomarker response assays indicated definite oxidative stress responses correlating to OCP bioaccumulation, with other minor responses shown. Cellular energy allocation showed a shift in the main energy source type from proteins to lipids correlating to increased OCP bioaccumulation. A slight inhibition response was noted in the hepato-somatic index correlating to γ-HCH bioaccumulation. Stable isotope analyses indicated food web structure differences between inside and outside the reserve, with outside showing less clear distinction between trophic groups and nitrogen enrichment of primary producers. / MSc (Environmental Sciences), North-West University, Potchefstroom Campus, 2015

Os ecossistemas aquáticos têm sido afetados pelo uso intensivo de agrotóxicos e pela introdução de espécies exóticas. Para melhor avaliar os efeitos diretos e indiretos dessas atividades sobre as comunidades aquáticas, é essencial a utilização de experimentos em escala mais próxima a real. O objetivo desta pesquisa foi analisar os efeitos do agrotóxico Vertimec® 18 CE, cujo princípio ativo é a abamectina, sobre a comunidade planctônica através de um experimento em mesocosmos com duração de 20 dias. Para reproduzir relações biológicas mais complexas e analisar o impacto da introdução de uma espécie exótica sobre o plâncton, inseriram-se girinos de Lithobates catesbeianus em alguns tratamentos. Foram consideradas duas concentrações do agrotóxico (2 μL L-1 em dose múltipla e 8 μL L-1 em dose única) na ausência e presença de girinos, além de dois tratamentos não contaminados (controle com e sem girinos). Variáveis físicas, químicas e biológicas (clorofila a, aspectos qualitativos e quantitativos do fitoplâncton e do zooplâncton) da água e do sedimento foram monitoradas. A partir dos resultados obtidos, verificou-se que os girinos causaram um aumento na concentração de nutrientes na água e uma diminuição do oxigênio dissolvido e da densidade planctônica. Nos tratamentos contaminados, como um efeito indireto do incremento da concentração de nutrientes e da mortalidade das espécies de Cladocera e Copepoda, a densidade do fitoplâncton e de algumas espécies tolerantes de Rotifera aumentou. No tratamento com a concentração mais elevada do agrotóxico, registrou-se a morte de todos os girinos, proporcionando um aumento na concentração de nutrientes na água e na densidade de algumas espécies fitoplanctônicas, que alcançaram uma densidade total de 96.919 ind mL-1. Estes resultados indicam que a inserção dos girinos e a adição do agrotóxico causaram efeitos diretos e indiretos sobre a comunidade planctônica e a qualidade da água. Conclui-se que os mesocosmos podem contribuir para a compreensão de tais efeitos e oferecer subsídios ao manejo de ecossistemas de água doce impactados por atividades antrópicas. / Aquatic ecosystems have been impacted due to the intensive use of pesticides and the introduction of exotic species. It is essential to use more realistic experiments for assessing direct and indirect effects of these activities on aquatic communities. This thesis aimed to analyze the effects of the pesticide Vertimec® 18 EC, whose active ingredient is abamectin, on plankton community through a mesocosm experiment during 20 days. Tadpoles of the species Lithobates catesbeianus were introduced in some treatments to simulate complex biological relationships and to evaluate the impact of the introduction of such exotic species on plankton. Different treatments were analyzed, including one case of no contamination (control) and two cases of contamination: 2 μL L-1 (multiple dose) and 8 μL L-1 (single dose). Such conditions were considered both with absence and presence of tadpoles. Physical, chemical and biological (chlorophyll a, qualitative and quantitative aspects of phytoplankton and zooplankton) variables of water and sediment were also monitored. The tadpoles caused an increase in the concentration of nutrients and a decrease of dissolved oxygen concentration and plankton density. In the contaminated treatments, as an indirect effect of the nutrient increase and the mortality of species of Cladocera and Copepoda, the density of phytoplankton and some tolerant species of rotifers increased. In the treatment with the highest concentration of the pesticide, all the tadpoles died. As a result of the death of the tadpoles, there was nutrient enrichment in the water, with an associated increase in the density of some phytoplankton species, reaching a total density of 96,919 ind mL-1. These results suggested that direct and indirect effects occurred on plankton community and water quality through the addition of the contaminant and the tadpoles. We conclude that the mesocosms might contribute to the understanding of these effects and provide subsidies for management of freshwater ecosystems impacted by human activities.

Os ecossistemas aquáticos têm sido afetados pelo uso intensivo de agrotóxicos e pela introdução de espécies exóticas. Para melhor avaliar os efeitos diretos e indiretos dessas atividades sobre as comunidades aquáticas, é essencial a utilização de experimentos em escala mais próxima a real. O objetivo desta pesquisa foi analisar os efeitos do agrotóxico Vertimec® 18 CE, cujo princípio ativo é a abamectina, sobre a comunidade planctônica através de um experimento em mesocosmos com duração de 20 dias. Para reproduzir relações biológicas mais complexas e analisar o impacto da introdução de uma espécie exótica sobre o plâncton, inseriram-se girinos de Lithobates catesbeianus em alguns tratamentos. Foram consideradas duas concentrações do agrotóxico (2 μL L-1 em dose múltipla e 8 μL L-1 em dose única) na ausência e presença de girinos, além de dois tratamentos não contaminados (controle com e sem girinos). Variáveis físicas, químicas e biológicas (clorofila a, aspectos qualitativos e quantitativos do fitoplâncton e do zooplâncton) da água e do sedimento foram monitoradas. A partir dos resultados obtidos, verificou-se que os girinos causaram um aumento na concentração de nutrientes na água e uma diminuição do oxigênio dissolvido e da densidade planctônica. Nos tratamentos contaminados, como um efeito indireto do incremento da concentração de nutrientes e da mortalidade das espécies de Cladocera e Copepoda, a densidade do fitoplâncton e de algumas espécies tolerantes de Rotifera aumentou. No tratamento com a concentração mais elevada do agrotóxico, registrou-se a morte de todos os girinos, proporcionando um aumento na concentração de nutrientes na água e na densidade de algumas espécies fitoplanctônicas, que alcançaram uma densidade total de 96.919 ind mL-1. Estes resultados indicam que a inserção dos girinos e a adição do agrotóxico causaram efeitos diretos e indiretos sobre a comunidade planctônica e a qualidade da água. Conclui-se que os mesocosmos podem contribuir para a compreensão de tais efeitos e oferecer subsídios ao manejo de ecossistemas de água doce impactados por atividades antrópicas. / Aquatic ecosystems have been impacted due to the intensive use of pesticides and the introduction of exotic species. It is essential to use more realistic experiments for assessing direct and indirect effects of these activities on aquatic communities. This thesis aimed to analyze the effects of the pesticide Vertimec® 18 EC, whose active ingredient is abamectin, on plankton community through a mesocosm experiment during 20 days. Tadpoles of the species Lithobates catesbeianus were introduced in some treatments to simulate complex biological relationships and to evaluate the impact of the introduction of such exotic species on plankton. Different treatments were analyzed, including one case of no contamination (control) and two cases of contamination: 2 μL L-1 (multiple dose) and 8 μL L-1 (single dose). Such conditions were considered both with absence and presence of tadpoles. Physical, chemical and biological (chlorophyll a, qualitative and quantitative aspects of phytoplankton and zooplankton) variables of water and sediment were also monitored. The tadpoles caused an increase in the concentration of nutrients and a decrease of dissolved oxygen concentration and plankton density. In the contaminated treatments, as an indirect effect of the nutrient increase and the mortality of species of Cladocera and Copepoda, the density of phytoplankton and some tolerant species of rotifers increased. In the treatment with the highest concentration of the pesticide, all the tadpoles died. As a result of the death of the tadpoles, there was nutrient enrichment in the water, with an associated increase in the density of some phytoplankton species, reaching a total density of 96,919 ind mL-1. These results suggested that direct and indirect effects occurred on plankton community and water quality through the addition of the contaminant and the tadpoles. We conclude that the mesocosms might contribute to the understanding of these effects and provide subsidies for management of freshwater ecosystems impacted by human activities.