Dreikantmuscheln (Dreissena polymorpha) sind aufgrund ihrer speziellen Ernährungsweise in der Lage, erhebliche Wassermengen unterschiedlichster Qualität sehr effektiv zu filtrieren und dabei zu reinigen (Biofilter). Ziel der Arbeit waren Einschätzungen zum Leistungsumfang, der Nutzung und von Grenzen des Muschelfilters. Die Exposition der Muscheln erfolgte in der Elbe am Neustädter Hafen in Dresden (Oberflächengewässer), in dem ersten und zweiten Schönungsteich der Kläranlage Reichenau (Sachsen) und in einem Waldbad in Langebrück (Badegewässer). Eine wirksame Elutionsmethode war die Grundlage um Mikroorganismen (Bakterien, Viren und Parasiten) aus dem Muschelgewebe effizient nachweisen zu können. Die bakterielle Wiederfindungsrate von 86% und eine Wiederfindung von 97% für Bakteriophagen bestätigen die Elutionseffizienz des Verfahrens. Die Befähigung von Dreissena polymorpha zu einer saisonal beeinflussten Bioakkumulation gegenüber dem Umgebungswasser konnte durch ein Monitoring mit einem Anreicherungsfaktor für Bakterien von 87 (gemittelt) und für Bakteriophagen von 261 (gemittelt) eindrucksvoll bestätigt werden. Batchversuche im Labormaßstab bestätigten die im in situ - Monitoring ermittelte Bakterienakkumulation und demonstrieren darüber hinaus eine temperaturabhängige Inaktivierung (Elimination) der Bakterien (Intestinale Enterokokken) durch die Muscheln mit Reduktionsraten von -77% bei 20°C bzw. -61% bei 6°C. Nicht alle aufgenommenen Organismen werden durch die Muscheln inaktiviert. Das ergaben die in situ Sedimentuntersuchungen unter dem Muschelfilter. Die Verdopplung der Enterokokken sowie die erhöhten Werte der somatischen Coliphagen im Sediment unter Muschelbesatz charakterisieren dieses Kompartiment als Keimreservoir. Die bakterielle Besiedlung des Verdauungstraktes von Dreissena polymorpha wird stark durch die Bakterienzönose des umgebenden Wassers beeinflusst. Sowohl im Wasser als auch im Muschelgewebe dominierten fünf Bakterienstämme (Actinobacteria, Proteobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes,"environmental group"). Eine auffallend hohe Dominanz zeigten die Mycoplasmen (Firmicutes), was auf eine mögliche ökologische Nische für Vertreter dieser Gattung in der Muschel hindeutet. In allen Muscheleluaten des Monitorings wurden Legionellen nachgewiesen. Die Muscheln des Teiches 2 der KA Reichenau zeigten mit 86% die höchste Kontamination aller Expositionsorte. Legionellenamplifikate im Muscheleluat 2 gingen kontinuierlich mit ebenfalls positiven Befunden im Wasser einher, so dass der Einsatz von Dreissena polymorpha auch im Biomonitoring von Legionellaceae möglich ist. Erstmalig wurden in der Elbe und im Abwasser der KA Reichenau E. coli O157:H7 infizierenden Phagen und deren Anteile nachgewiesen. Die Elbe lag mit einem E. coli O157:H7 infizierenden Phagenanteil von 7,5% deutlich über dem Rohabwasser (1,0%) und dem Zulauf zum ersten Schönungsteich der Kläranlage (0,5%). Der Stx Gennachweis im Muscheleluat war dagegen nur in einer von 24 Proben erfolgreich. Enterale Viren (AdV, EV) wurden in den Dreikantmuscheln und ihrem Umgebungswasser diskontinuierlich nachgewiesen. Enteroviren wurden im Wasser (57% gemittelt) häufiger als in der parallelen Muschelproben (10%) nachgewiesen. Parasiten (Giardia lamblia und Cryptosporidium parvum) werden durch die exponierten Muscheln aufgenommen, dies bestätigten die qualitativen Testergebnisse. In den Dreikantmuscheln wurde sowohl für G. lamblia (78%), als auch für Cryptosporidien (77%) eine durchschnittlich höhere Nachweisrate im Vergleich zu den korrespondierenden Wasserproben (42% und 36%) ermittelt. Die effiziente Akkumulation und die Umweltresistenz der Dreikantmuscheln sind hervorragende Eigenschaften, die sich zu einem zuverlässigen Biomonitor mit "Hygienegedächtnis" und hoher Sensibilität vereinen lassen.

Macroinvertebrate data collected from 120 headwater streams in New Zealand were used to test the ability of the Freshwater Environments of New Zealand River Classification (FWENZ) to explain spatial variation in unimpacted stream invertebrate communities. FWENZ is a GIS based multivariate river environment classification of the sections of national river network. The classification performance of the FWENZ was examined to determine the optimum classification level which could be used for the purpose of conservation and biomonitoring of New Zealand rivers and streams. The classification performance of the FWENZ was also compared to those of two other river classification systems, the ecoregions and the River Environment Classification (REC). Results of the analysis of similarity (ANOSIM) test showed that discrimination of the study sites based on interclass differences in macroinvertebrate community composition was optimal at FWENZ 100 class level which classifies the New Zealand rivers and streams into 100 different groups. The FWENZ 100 class level distinguished the biological variation of the study sites at a finer spatial scale than the REC Geology level. Although performance of the ecoregions classification was stronger than both the river environmental classifications, the REC and the FWENZ, but it was unable to explain the variation in local assemblage structures. Multivariate analyses of the macroinvertebrate abundance data and the associated environmental variables at three different spatial scales (upstream catchment, segment, and reach) were used to identify environmental predictors of assemblage patterns. Catchmentscale measures of climatic, topographic and landcover factors were more strongly correlated with macroinvertebrate community structures than segment scale measures, whereas reachscale measures of instream physicochemical factors and riparian characteristics had the least association with assemblage patterns. Despite the strong influences of cathment-scale factors on macroinvertebrate communities, local factors like water temperature, stream velocity, reach elevation, percent canopy cover and percent moss cover were also involved in explaining the within-region variation in assemblage patterns, which indicates the importance of considering regional as well as local factors as surrogates of stream invertebrate communities to provide a base for stream bioassessment programmes at multiple scales.

O ambiente costeiro tem sido fortemente alterado em função de múltiplos impactos ambientais decorrentes das atividades antrópicas, como por exemplo, o escoamento de esgoto proveniente de áreas urbanas, a liberação de inúmeros produtos químicos das indústrias, a agricultura e o fluxo de embarcações, que podem acarretar vazamentos acidentais de petróleo e derivados, combustíveis e outros produtos transportados por via marítima. Neste contexto, um dos meios para avaliação da contaminação ambiental causada por essas substâncias potencialmente tóxicas em água do mar é a monitoração por meio de diferentes espécies de bivalves, que tem sido utilizada por diversos pesquisadores, do Brasil e do exterior. No que se refere aos moluscos bivalves, particularmente os mexilhões, o seu uso no biomonitoramento da contaminação marinha deve-se principalmente à sua ampla distribuição geográfica, hábito séssil e habilidade de concentrar metais tóxicos em até 102 - 105 vezes em relação às concentrações detectadas na água. No presente trabalho, foi empregado o biomonitoramento passivo com o uso do molusco bivalve Perna perna com relação aos elementos Br, Cl, K, Mg, Mn e V. Foram escolhidos estes elementos uma vez que eles podem ser determinados pelo método de INAA (Análise por Ativação com Nêutrons Instrumental), por meio da irradiação curta o que proporciona análises mais rápidas e também por serem importantes do ponto de vista nutricional ou ambiental. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os teores de Br, Cl, K, Mg, Mn e V em amostras de mexilhões Perna perna (Linnaeus, 1758: Mollusca, Bivalvia) coletados em regiões costeiras de São Paulo sujeitas à contaminação antrópica (Ponta de Itaipu e Ilha das Palmas, em Santos), comparando os valores obtidos nos sítios possivelmente impactados com os valores do sítio controle situado na Praia da Cocanha, em Caraguatatuba. Os pontos de coleta no litoral de São Paulo estão localizados nas regiões geográficas 23º 37 S 45º 24 W (Caraguatatuba) e 23º 57\' S - 46º 20\' W (Santos). A coleta dos organismos foi realizada em todas as estações do ano, com início na primavera de 2008 e término no inverno de 2009. As amostras coletadas foram limpas, trituradas, homogeneizadas e secas por meio da liofilização para posterior INAA. O procedimento de INAA consistiu em irradiar alíquotas das amostras obtidas na forma de pó em invólucros de polietileno no reator nuclear IEA R1 do IPEN/CNEN - SP juntamente com padrões sintéticos de elementos. O tempo de irradiação no reator foi de 8 a 10 s e sob o fluxo de nêutrons térmicos de 6,6 x 1012 n cm-2 s-1. As concentrações dos elementos foram calculadas pelo método comparativo. O procedimento de INAA foi validado com relação à exatidão e precisão, por meio das análises dos materiais de referência certificados NIST SRM 1566b Oyster Tissue e NIST SRM 2876 Mussel Tissue. Os resultados destes materiais de referência certificados indicaram uma boa qualidade dos resultados com relação à precisão e exatidão. As faixas das concentrações (em base seca) dos elementos obtidos nos mexilhões coletados em Santos e na Praia da Cocanha para as quatro estações do ano foram de: 173,80 a 358,99 mg kg-1 para Br; 45658 ± 1811 a 109166 ± 824 mg kg-1 para Cl; 7043 ± 856 a 12506 ± 675 mg kg-1 para K; 2774 ± 211 a 5691 ± 717 mg kg-1 para Mg; 7,01 ± 0,30 a 29,74 ± 3,32 mg kg-1 para Mn e 0,77 ± 0,02 a 3,43 ± 0,28 mg kg-1 para V. Foi estudada a variação sazonal e espacial das concentrações desses elementos e também foram comparados esses resultados com valores da literatura. A partir dos resultados obtidos pode - se concluir que os mexilhões da espécie Perna perna, podem ser utilizados como biomonitores da contaminação marinha. / The coastal environment has been heavily altered by multiple environmental impacts of human activities, such as disposal of sewage from urban areas, the release of numerous chemical industries, agriculture and the flow of vessels, which can lead to accidental spills of oil and oil products, fuels and other products transported by sea. In this context, a means of determining concentrations of these potentially toxic substances in the sea water is the biomonitoring by means of different types of bivalves, which have been used by various researchers, in Brazil and other countries. With regard to bivalve mollusks, particularly mussels, their use in monitoring the marine contamination is mainly due to their wide geographic distribution, sessile habit and ability to concentrate toxic metals to 102-105 times in relation to the concentrations detected in water. In the present study, we employed the passive biomonitoring using the Perna perna bivalve mollusk with respect to the elements Br, Cl, K, Mg, Mn and V. These elements were chosen since they can be determined by INAA method (Instrumental Neutron Activation Analysis), by means of short irradiation which provides faster analyzes and also due to their importance from the standpoint of environmental or nutritional studies. The aim of this study was to evaluate the content of Br, Cl, K, Mg, Mn and V in samples of Perna perna mussels (Linnaeus, 1758: Mollusca, Bivalvia) collected in coastal regions of São Paulo subject to anthropogenic contamination (Ponta de Itaipu and Palmas Island, in Santos), comparing the values obtained in sites potentially impacted with the values of the control site in Praia da Cocanha, in Caraguatatuba. The collection points located in São Paulo coast are located in the geographical areas 23º 37\'S - 45° 24\' W (Caraguatatuba) and 23º 57\'S - 46º 20\' W (Santos). The collection of organisms was performed in all seasons of the year, beginning in spring 2008 and ending in winter 2009. The samples were cleaned, crushed, homogenized and dried by lyophilization for further analysis by INAA. The INAA procedure consisted of irradiating aliquots of the samples obtained in powder form in polyethylene envelopes in the nuclear research reactor IEA - R1 of IPEN / CNEN - SP together with synthetic standards of elements. The irradiation time in the reactor was 8 to 10 s under the thermal neutron flux of 6.6 x 1012 n cm-2 s-1. The concentrations of the elements were calculated using the comparative method. The INAA procedure was validated with respect to accuracy and precision, through the analysis of certified reference materials NIST SRM 1566b Oyster Tissue and NIST SRM 2876 Mussel Tissue. The results of these certified reference materials indicated good quality of results with respect to precision and accuracy. The ranges of concentrations (dry basis weight) of the elements obtained in mussels collected in Santos and Praia da Cocanha for the four seasons of the year were: 173.80 to 358.99 mg kg-1 for Br; 45658 ± 1811 to 109166 ± 824 mg kg-1 for Cl; 7043 ± 856 to 12506 ± 675 mg kg-1 for K; 2774 ± 211 to 5691 ± 717 mg kg-1 for Mg; 7.01 ± 0.30 to 29.74 ± 3.32 mg kg-1 for Mn and 0.77 ± 0.02 to 3.43 ± 0.28 mg kg-1 for V. The seasonal and spatial variations of the concentrations of these elements were studied and the values compared to the literature. From the results obtained it can be concluded that the species of Perna perna mussels, can be used as biomonitors of marine contamination.

Com o objetivo de avaliar o potencial bioindicador de Psidium guajava e Psidium cattleyanum para avaliação da qualidade do ar em área industrial no município de Canoas, Brasil, estas espécies foram expostas em monitoramento ativo em nove pontos de amostragem, sendo cinco internos e quatro externos a área de influência de uma área industrial e mais um ponto controle localizado no Campus do Vale da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, distando 27 Km da área de estudo. Foram realizadas cinco exposições para P. guajava e quatro para P. cattleyanum que coincidiram com as estações de inverno (2005, 2006), primavera (2005), verão (2006) e outono (2006), durante o período de um ano e três meses de monitoramento. A exposição foi feita em estandes padronizados a um metro de altura do solo, com suplementação automática de água e proteção contra o excesso de radiação. Após cada três meses de exposição foram medidos o crescimento relativo em altura, a área foliar e a biomassa total, nas duas espécies expostas.Em P. cattleyanum foi analisado também a formação de ácido malonialdeído (MDA) nas folhas primárias e em P. guajava foi analisado a fotossíntese máxima e a eficiência carboxilativa in vivo, o teor de níquel e de enxofre em folhas secas, previamente lavadas. As medidas de crescimento, área foliar e biomassa não apresentaram diferença significativa em relação ao controle para as duas espécies, o que indica que não houve danos visíveis devido à poluição atmosférica. A formação de MDA mostrou diferença significativa na coleta de verão e inverno, em sua maioria, para os pontos internos. Os teores de enxofre apresentaram valores entre 0,15 e 0,41% ficando abaixo dos níveis basais paraplantas terrestres, observando-se diferenças significativas em relação ao ponto controle, para as coletas de verão e primavera, apenas para dois pontos internos. Os teores de níquel apresentaram valores entre 0,2 e 3 μg g-1, também ficando abaixo dos níveis basais para plantas terrestres, mas apresentaram diferenças significativas em relação ao ponto controle para todas as coletas. Os pontos que apresentaram diferenças para o teor de níquel em relação ao controle foram aqueles localizados internamente na área industrial a menos de 1,5 km da potencial fonte emissora de níquel, excetuando-se a coleta de verão onde a maioria dos pontos apresentou diferenças significativas em relação ao ponto controle. A fotossíntese máxima e a eficiência carboxilativa não apresentaram diferenças significativas em nenhuma coleta. / In order to evaluate the bioindicator potential of Psidium guajava and Psidium cattleyanum to air quality monitoring, these species were exposed in an industrial area in the city of Canoas, Brazil, in ten different sites, five inner, four outside of industrial area and one control site placed at Federal University of Rio Grande do Sul. The exposures coincident with the season of winter (2005, 2006), spring (2005), summer (2006) and fall (2006) amount five exposures for P. guajava, and four exposures for P. cattleyanum. The exposition was made in a standard frame 1,0 m above the ground, with automatic supply of water and protection to excessive radiation. After three moths of exposure it was assessed total biomass, leaf area and height relative growth rate for both species. For P. cattleyanum it was assesed the content of malondialdehyde (MDA) in leaves, and for P. guajava it was assessed the nickel and sulfur content, maximum photosynthesis and carboxilation efficiency.The evaluate of total biomass, leaf area, height relative growth rate did not show any significant differences for both species, that indicate did not occur visual damage due the air pollution. MDA showed significant differences in summer and winter, mostly for inner sites. The sulfur content showed values between 0,15 and 0,41 %, below the basal level for terrestrial plants and showed significant differences in relation of control for spring and summer for three inner sites. The values of Ni showed between 0,2 and 3 μg g-1 and they were below of basal level for terrestrial plants, but showed significant differences in relation to control site for all seasons. The inner sites that showed significant differences were placed about 1,5 km from potential source emission ofNi, except in the summer whose distribution of Ni values was higher and the most of the sites showed significant differences in relation to control site. The maximum photosynthesis and the carboxilation efficiency did not show significant differences in relation to control site.

[pt] A poluição do ar é um dos sérios problemas que o mundo enfrenta atualmente. Sua compreensão é muito complexa devido à estreita relação dos poluentes com as variáveis meteorológicas e o uso da terra os quais influenciam sua composição. Atualmente, existem duas abordagens tradicionais para a coleta de amostras relevantes para a deposição atmosférica e estudos atmosféricos relacionados aos estudos de monitoramento. A primeira abordagem envolve a coleta direta de material particulado (PM) transportado pelo ar que objetivou estudos quantitativos em forma local, de curto/médio alcance ou de transporte global de poluentes, incluindo estudos relacionados à saúde relacionados ao tamanho de material particulado: PM2.5 e PM10. Sua aplicação em grande escala implica em investimentos caros devido a altos custos de manutenção e problemas logísticos para instalar o equipamento instrumental em todos os locais necessários de amostragem. A segunda abordagem usa um biomonitor para avaliar a poluição do ar que é considerado como não custoso, mas confiável e relativamente simples. Portanto, monitorar a qualidade do ar usando organismos vivos como biomonitores recebeu atenção crescente nos últimos anos, porque certos tipos de organismos biológicos fornecem uma medida de exposição integrada em determinado período de tempo e enriquecem a substância a ser determinada para que a acessibilidade analítica seja melhorada e a incerteza das medições reduzida. Neste trabalho, a maioria dos estudos foi abordada no uso de biomonitores como ferramenta adequada para avaliar a qualidade do ar de diferentes locais. Esta tese teve seis objetivos principais: 1) biomonitoramento passivo com líquens; 2) biomonitoramento da qualidade do ar próximo a área industrial; 3) biomonitoramento ativo com espécies de Tillandsia; 4) uma comparação do biomonitoramento usando três espécies diferentes de Tillandsia; 5) qualidade do ar nos Jogos Olímpicos de 2016; 6) correção de sobreposição espectral. Os biomonitores foram coletados do local de controle, transplantados e expostos na área de estudo de interesse por um período de tempo determinado para acumular oligoelementos. Os oligoelementos foram medidos por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) e os resultados das concentrações foram tratados com ferramentas quimiométricos. Os resultados mostraram a capacidade dos líquenes e das espécies de Tillandsia de acumular elementos traço e ferramentas quimiométricos ajudaram para identificar possíveis fontes de emissão. No primeiro objetivo foram identificadas três possíveis fontes de emissão: fontes veiculares, re-suspensão do solo (origem natural) e práticas agrícolas. No segundo objetivo foi provado que partículas negras foram emitidas principalmente da indústria do couro. O terceiro objetivo mostra as emissões veiculares como principal fonte de poluição nas áreas urbanas, uso de agroquímicos nas áreas peri-urbanas e ressuspensão do solo representada pelas áreas rurais. O quarto objetivo mostra que todas as espécies de Tillandsia provaram ser bons biomonitores. O quinto objetivo demonstrou que o controle de estratégias e a regulação do tráfego implantado pelo governo do Rio de Janeiro influenciaram na redução de poluentes durante o período olímpico. No sexto objetivo, Lasso mostrou os melhores resultados quando os valores preditivos de elementos de terras raras foram analisados. / [en] Air pollution is one of the serious problems that the world currently facing. Their understanding it is very complex due to the close relationship of the pollutants, meteorological variables, and land uses influence their composition. Actually, there are two traditional approaches for collecting samples relevant to air and atmospheric deposition which are related to monitoring studies. The first approach involves the direct collection of airborne particulate matter (PM) which aimed quantitative studies at local, short/medium range or global transport of pollutants, including health-related studies related to size fractionate airborne particulate matter (PM2.5 and PM10). Their application on large-scale implied expensive investments due to both high costs of maintenance and logistic problem to install the instrumental equipment at all needed locations. The second approach uses an air pollution monitor which is considered as a non-expensive, yet reliable, and relatively simple. Therefore, monitoring air quality by using living organisms as biomonitors has received increasing attention in recent years because certain types of biological organisms provide a measure of integrated exposure over certain amount of time and enrich the substance to be determined so that the analytical accessibility is improved and the measurements uncertainty reduced. In this work, the most of studies were approached in the use of biomonitors as tool suitable to assess the air quality of different locations. This thesis had six principal objectives: 1) passive biomonitoring with lichens; 2) biomonitoring of air quality near industrial area; 3) active biomonitoring with Tillandsia species; 4) a comparison of biomonitoring using three different species of Tillandsia; 5) air quality in 2016 Olympic Games; 6) correction of spectral overlap. Biomonitors were collected from control site, transplanted and exposed into the study area of interest for a time period determined to accumulate trace elements. Trace elements were measured by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and the concentrations results were treated with chemometric tools. Results show the ability of lichens and Tillandsia species to accumulate trace elements and chemometric tools helped to identify possible emission sources. In the first objective were identified three possible sources of emission: vehicular sources, soil resuspension (natural origin) and agricultural practices. In the second objective was proved that black particles were emitted mainly from leather industry. The third objective shows the vehicular emissions as the main source of pollution in the urban areas, use of agrochemicals in the peri-urban areas and soil resuspension represented by rural areas. The fourth objective shows that all Tillandsia species proved to be good biomonitors. The fifth objective demonstrated that strategies control and traffic regulation implanted by the government of Rio de Janeiro influenced in the reduction of pollutants during the Olympic period. In the sixth objective, Lasso shows better results when predict values of rare earth elements were analyzed.

A emissão de uma grande diversidade de substâncias através dos efluentes industriais gasosos, líquidos ou sólidos acarreta que uma gama de compostos seja introduzida no ambiente atmosférico e aquático de meios urbanos. A exposição a substâncias genotóxicas no ambiente oferece freqüentemente um grande risco à saúde humana. Com essa preocupação, o presente trabalho avaliou a exposição das pessoas à qualidade do ar atmosférico e à da água para abastecimento público de duas cidades urbanas do Rio Grande do Sul (Brasil), que recebem diferentes contribuições antrópicas (cidades-alvo), comparando-as com uma cidade menos impactada - cidade referência. Os extratos orgânicos da água tratada para abastecimento público e das amostras de ar foram testados quanto a mutagenicidade através do ensaio Salmonella/microssoma (linhagens TA98 e TA100 para água e ar, com e sem fração de metabolização e, ainda para ar, YG1021 e YG1024) - marcador de mutagenicidade. As amostras de ar ainda foram analisadas por HPLC para a caracterização de HPAs e algumas amostras também por HRGC-HRMS para a composição dos PCDD/Fs. Para o biomonitoramento humano foram avaliados através do ensaio do cometa e do micronúcleo (MN), em linfócitos e células da mucosa bucal, respectivamente, as pessoas que viviam nas três cidades - biomarcador de efeito. Análises de polimorfismos genéticos (CYP1A1, GSTM1 e GSTT1) foram utilizados como biomarcadores de susceptibilidade. As duas cidades-alvo apresentaram resultados significativos quanto a mutagenicidade da água de abastecimento apresentando todos os resultados positivos, principalmente para mutação de substituição de pares de bases (TA100), indicando a presença de compostos como THMs e MX. Valores de PTS atmosféricos apresentaram-se em algumas amostragens acima dos limites da legislação brasileira (CONAMA, 1990). Os HPAs encontrados em maior quantidade foram indeno(1,2,3-c,d)pireno e benzo(ghi)perileno, sendo que em uma das amostras a análise dos PCDD/Fs, mostrou valores que superaram em dez vezes a outra amostra analisada. As duas cidades alvo apresentaram altas respostas mutagênicas nas amostras de ar tanto por mutágenos de ação direta, como indireta e também altas concentrações de nitro-HPAs. Estes resultados sinalizaram para a necessidade de uma revisão da legislação para material particulado atmosférico, já que dentro dos atuais parâmetros, grande quantidade de compostos mutagênicos foram encontrados. Para os indivíduos estudados quanto aos biomarcadores de efeito, tanto os linfócitos analisados pelo ensaio do cometa quanto às células da mucosa bucal pelo ensaio do MN não apresentaram resultados significativos, sendo que apenas uma cidade alvo apresentou quanto ao ensaio do cometa. Como a maioria dos indivíduos CYP1A1, GSTM1 e GSTT1 apresentaram genótipos prevalentes, pode estar ocorrendo uma eficiência no sistema de detoxificação garantidos pela presença desses genótipos. Este trabalho mostrou a importância de estudos ambientais que relacionem marcadores de mutagenicidade com biomarcadores de efeito e de susceptibilidade, para que haja uma maior compreensão dos efeitos da exposição humana diária à agentes genotóxicos ambientais. / The emission of a great substances amount through gaseous, liquid and solid industrial effluents have been introduced many kinds of chemical compounds in aquatic and atmospheric environments. The environmental exposure to genotoxic substances often brings great risk to human health. Therefore, the aim of this work was make an avaliation of people exposition to atmospheric air and water supply quality in two urban cities in Rio Grande do Sul State (Brazil) which were under influence of different anthropogenic sources (target cities), compared to a less intense influenced urban city (reference city). The organic extracts from supply water and airborne samples were tested to mutagenicity using the Salmonella/microsome assay (TA98 and TA100 strains for water and airborne samples, with and without metabolization fraction, and also, YG1021 and YG1024 strains for airborne) - mutagenicity marker. Moreover, the airborne samples were analysed by HPLC to PAHs composition and by HRGC-HRMS to PCDD/Fs composition. Human biomonitoring was evaluated by samples of lymphocytes and bucal mucosa cells from individuals living in this three cities using the comet and the micronuclei (MN) assays, respectively - effect biomarkers. Analysis of gene polymorphisms (CYP1A1, GSTM1 and GSTT1) was taken as susceptibility biomarkers. Both target cities showed significative results for the water mutagenicity with mutagenic responses for all samples, mainly to base-pair substitution mutation (TA100 strain), denoting the presence of THMs and MX compounds. The TSP concentrations were above the Brazilian Legislation and World Health Organization regulation limits few times. The PAHs detected in greater amout were indeno(1,2,3-c,d)pyrene and benzo(ghi)perylene and one of the samples overcame ten times the values of PCDD/Fs compared to the other analysed. The two target cities showed high mutagenicity response in all airborne samples, both by direct and indirect mutagens, besides high concentrations of nitro-PHAs. Actually, these results indicate a law revision necessity, because great amount of mutagenic compounds were assessed in smaller concentration that those present in current legal parameters. The analysed subjects for effect biomarkers, both limphocytes tested by comet assay and buccal mucosa cells tested by MN, did not show significant results, only one city show increased primary DNA damage detected through comet assay. As the majority of subjects CYP1A1, GSTM1 e GSTT1 showed prevalent genotype, it maybe occuring an efficient system detoxification warranted by these genotypes presence. This work has shown the importance of environmental studies that relate mutagenicity markers with effect and susceptibility biomarkers, thus a greater understanding about environmental genotoxic agents, which people are exposed daily, will be done carefully.

In recent decades, the ecological status of the freshwater crayfish has changed drastically from a sensitive indicator of an aquatic environment to a tolerant species that can survive in a wide range of unfavourable conditions. Despite all controversies on being or not being proper bioindicators, crayfish are a key species that plays a crucial role in the freshwater ecosystem. Regardless of whether certain crayfish possess a particular environmental sensitivity or not, all species can be used in biomonitoring investigations. The main objectives of the present thesis were development and implementation of system for continuous monitoring of water quality using crayfish as the bioindicator. Being less complex than vertebrates (e.g., fish), but being sufficiently complex compared to some other hard-shell freshwater invertebrates (e.g., mussels), crayfish present a useful biomonitoring object, which is easy to manipulate with, and which provides experimental data which is easy to obtain, analyse and interpret. The first part of this thesis is devoted to an evaluation of crayfish as suitable bioindicators. We showed that, when conducting the biomonitoring of metals in aquatic biota, crayfish have sufficient tissues for a bioaccumulation survey. For this purpose, we examined the gills, muscles and hepatopancreas. We confirmed that the hepatopancreas was the primary target for accumulation of most of the examined elements (i.e., cadmium, chromium, copper, nickel, zinc). For higher relevance, crayfish surveys were compared to fish samples collected from the same locations. The second part of this work particularly focused on water quality biomonitoring based on the evaluation of crayfish ethophysiological characteristics. We examined crayfish reactions to both chemical (i.e. chloramine, chlorides, nitrites) and natural odours (i.e., food, heterosexual conspecifics, predator, etc). This approach was shown to be simple yet at the same time, complex and efficient. Such monitoring technique is easily implemented and does not demand long, complicated analyses, since monitored parameters, locomotor and cardiac activity, are evaluated immediately in real time. However, one complication is related to the unpredictability of an animal's reactions. Because studied characteristics may often affect each other, they need to be carefully traced and interaction between measured characteristics needs to be eliminated. The usefulness of such biomonitoring is conditioned by a reliable combination of behaviour and physiology, which enables detection of complex animal responses to environmental changes. As reported in the third part, we submitted an application for a patent of the developed system, and described in the patent sensor will be protected as utility model. Moreover, other crustaceans with sufficient carapace size (e.g., shrimps, crabs, molluscs) can be successfully investigated using presented system. The only challenge is that living organism can clearly indicate disruption of ambient conditions, but cannot detect what it has caused. However, there are powerful analytical techniques now, developed exactly for accurate determination of various compounds. The heart rate is species- and conditions-specific, so it cannot be applied as unified measure for all crayfish species, while visual analysis of heartbeat primary curves can be useful for establishment of referent crayfish heart rate values at their different functional states. The final part of the thesis is devoted to this issue. In conclusion, the developed biomonitoring system was shown to be highly practical unit using noninvasive technique for investigation of crayfish reactions under model conditions, with the potential of further application at broader research and industrial arenas.

Com o objetivo de avaliar o potencial bioindicador de Psidium guajava e Psidium cattleyanum para avaliação da qualidade do ar em área industrial no município de Canoas, Brasil, estas espécies foram expostas em monitoramento ativo em nove pontos de amostragem, sendo cinco internos e quatro externos a área de influência de uma área industrial e mais um ponto controle localizado no Campus do Vale da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, distando 27 Km da área de estudo. Foram realizadas cinco exposições para P. guajava e quatro para P. cattleyanum que coincidiram com as estações de inverno (2005, 2006), primavera (2005), verão (2006) e outono (2006), durante o período de um ano e três meses de monitoramento. A exposição foi feita em estandes padronizados a um metro de altura do solo, com suplementação automática de água e proteção contra o excesso de radiação. Após cada três meses de exposição foram medidos o crescimento relativo em altura, a área foliar e a biomassa total, nas duas espécies expostas.Em P. cattleyanum foi analisado também a formação de ácido malonialdeído (MDA) nas folhas primárias e em P. guajava foi analisado a fotossíntese máxima e a eficiência carboxilativa in vivo, o teor de níquel e de enxofre em folhas secas, previamente lavadas. As medidas de crescimento, área foliar e biomassa não apresentaram diferença significativa em relação ao controle para as duas espécies, o que indica que não houve danos visíveis devido à poluição atmosférica. A formação de MDA mostrou diferença significativa na coleta de verão e inverno, em sua maioria, para os pontos internos. Os teores de enxofre apresentaram valores entre 0,15 e 0,41% ficando abaixo dos níveis basais paraplantas terrestres, observando-se diferenças significativas em relação ao ponto controle, para as coletas de verão e primavera, apenas para dois pontos internos. Os teores de níquel apresentaram valores entre 0,2 e 3 μg g-1, também ficando abaixo dos níveis basais para plantas terrestres, mas apresentaram diferenças significativas em relação ao ponto controle para todas as coletas. Os pontos que apresentaram diferenças para o teor de níquel em relação ao controle foram aqueles localizados internamente na área industrial a menos de 1,5 km da potencial fonte emissora de níquel, excetuando-se a coleta de verão onde a maioria dos pontos apresentou diferenças significativas em relação ao ponto controle. A fotossíntese máxima e a eficiência carboxilativa não apresentaram diferenças significativas em nenhuma coleta. / In order to evaluate the bioindicator potential of Psidium guajava and Psidium cattleyanum to air quality monitoring, these species were exposed in an industrial area in the city of Canoas, Brazil, in ten different sites, five inner, four outside of industrial area and one control site placed at Federal University of Rio Grande do Sul. The exposures coincident with the season of winter (2005, 2006), spring (2005), summer (2006) and fall (2006) amount five exposures for P. guajava, and four exposures for P. cattleyanum. The exposition was made in a standard frame 1,0 m above the ground, with automatic supply of water and protection to excessive radiation. After three moths of exposure it was assessed total biomass, leaf area and height relative growth rate for both species. For P. cattleyanum it was assesed the content of malondialdehyde (MDA) in leaves, and for P. guajava it was assessed the nickel and sulfur content, maximum photosynthesis and carboxilation efficiency.The evaluate of total biomass, leaf area, height relative growth rate did not show any significant differences for both species, that indicate did not occur visual damage due the air pollution. MDA showed significant differences in summer and winter, mostly for inner sites. The sulfur content showed values between 0,15 and 0,41 %, below the basal level for terrestrial plants and showed significant differences in relation of control for spring and summer for three inner sites. The values of Ni showed between 0,2 and 3 μg g-1 and they were below of basal level for terrestrial plants, but showed significant differences in relation to control site for all seasons. The inner sites that showed significant differences were placed about 1,5 km from potential source emission ofNi, except in the summer whose distribution of Ni values was higher and the most of the sites showed significant differences in relation to control site. The maximum photosynthesis and the carboxilation efficiency did not show significant differences in relation to control site.

A emissão de uma grande diversidade de substâncias através dos efluentes industriais gasosos, líquidos ou sólidos acarreta que uma gama de compostos seja introduzida no ambiente atmosférico e aquático de meios urbanos. A exposição a substâncias genotóxicas no ambiente oferece freqüentemente um grande risco à saúde humana. Com essa preocupação, o presente trabalho avaliou a exposição das pessoas à qualidade do ar atmosférico e à da água para abastecimento público de duas cidades urbanas do Rio Grande do Sul (Brasil), que recebem diferentes contribuições antrópicas (cidades-alvo), comparando-as com uma cidade menos impactada - cidade referência. Os extratos orgânicos da água tratada para abastecimento público e das amostras de ar foram testados quanto a mutagenicidade através do ensaio Salmonella/microssoma (linhagens TA98 e TA100 para água e ar, com e sem fração de metabolização e, ainda para ar, YG1021 e YG1024) - marcador de mutagenicidade. As amostras de ar ainda foram analisadas por HPLC para a caracterização de HPAs e algumas amostras também por HRGC-HRMS para a composição dos PCDD/Fs. Para o biomonitoramento humano foram avaliados através do ensaio do cometa e do micronúcleo (MN), em linfócitos e células da mucosa bucal, respectivamente, as pessoas que viviam nas três cidades - biomarcador de efeito. Análises de polimorfismos genéticos (CYP1A1, GSTM1 e GSTT1) foram utilizados como biomarcadores de susceptibilidade. As duas cidades-alvo apresentaram resultados significativos quanto a mutagenicidade da água de abastecimento apresentando todos os resultados positivos, principalmente para mutação de substituição de pares de bases (TA100), indicando a presença de compostos como THMs e MX. Valores de PTS atmosféricos apresentaram-se em algumas amostragens acima dos limites da legislação brasileira (CONAMA, 1990). Os HPAs encontrados em maior quantidade foram indeno(1,2,3-c,d)pireno e benzo(ghi)perileno, sendo que em uma das amostras a análise dos PCDD/Fs, mostrou valores que superaram em dez vezes a outra amostra analisada. As duas cidades alvo apresentaram altas respostas mutagênicas nas amostras de ar tanto por mutágenos de ação direta, como indireta e também altas concentrações de nitro-HPAs. Estes resultados sinalizaram para a necessidade de uma revisão da legislação para material particulado atmosférico, já que dentro dos atuais parâmetros, grande quantidade de compostos mutagênicos foram encontrados. Para os indivíduos estudados quanto aos biomarcadores de efeito, tanto os linfócitos analisados pelo ensaio do cometa quanto às células da mucosa bucal pelo ensaio do MN não apresentaram resultados significativos, sendo que apenas uma cidade alvo apresentou quanto ao ensaio do cometa. Como a maioria dos indivíduos CYP1A1, GSTM1 e GSTT1 apresentaram genótipos prevalentes, pode estar ocorrendo uma eficiência no sistema de detoxificação garantidos pela presença desses genótipos. Este trabalho mostrou a importância de estudos ambientais que relacionem marcadores de mutagenicidade com biomarcadores de efeito e de susceptibilidade, para que haja uma maior compreensão dos efeitos da exposição humana diária à agentes genotóxicos ambientais. / The emission of a great substances amount through gaseous, liquid and solid industrial effluents have been introduced many kinds of chemical compounds in aquatic and atmospheric environments. The environmental exposure to genotoxic substances often brings great risk to human health. Therefore, the aim of this work was make an avaliation of people exposition to atmospheric air and water supply quality in two urban cities in Rio Grande do Sul State (Brazil) which were under influence of different anthropogenic sources (target cities), compared to a less intense influenced urban city (reference city). The organic extracts from supply water and airborne samples were tested to mutagenicity using the Salmonella/microsome assay (TA98 and TA100 strains for water and airborne samples, with and without metabolization fraction, and also, YG1021 and YG1024 strains for airborne) - mutagenicity marker. Moreover, the airborne samples were analysed by HPLC to PAHs composition and by HRGC-HRMS to PCDD/Fs composition. Human biomonitoring was evaluated by samples of lymphocytes and bucal mucosa cells from individuals living in this three cities using the comet and the micronuclei (MN) assays, respectively - effect biomarkers. Analysis of gene polymorphisms (CYP1A1, GSTM1 and GSTT1) was taken as susceptibility biomarkers. Both target cities showed significative results for the water mutagenicity with mutagenic responses for all samples, mainly to base-pair substitution mutation (TA100 strain), denoting the presence of THMs and MX compounds. The TSP concentrations were above the Brazilian Legislation and World Health Organization regulation limits few times. The PAHs detected in greater amout were indeno(1,2,3-c,d)pyrene and benzo(ghi)perylene and one of the samples overcame ten times the values of PCDD/Fs compared to the other analysed. The two target cities showed high mutagenicity response in all airborne samples, both by direct and indirect mutagens, besides high concentrations of nitro-PHAs. Actually, these results indicate a law revision necessity, because great amount of mutagenic compounds were assessed in smaller concentration that those present in current legal parameters. The analysed subjects for effect biomarkers, both limphocytes tested by comet assay and buccal mucosa cells tested by MN, did not show significant results, only one city show increased primary DNA damage detected through comet assay. As the majority of subjects CYP1A1, GSTM1 e GSTT1 showed prevalent genotype, it maybe occuring an efficient system detoxification warranted by these genotypes presence. This work has shown the importance of environmental studies that relate mutagenicity markers with effect and susceptibility biomarkers, thus a greater understanding about environmental genotoxic agents, which people are exposed daily, will be done carefully.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-05-17Bitstream added on 2014-06-13T18:08:59Z : No. of bitstreams: 1 manzano_bc_me_rcla.pdf: 1854321 bytes, checksum: 9a0ee7b01dd9ad96a34b4a6c821113b3 (MD5) / Os problemas que mais afetam a qualidade da água de rios e lagos estão associados com os descartes realizados nestes ambientes, principalmente, os de esgotos domésticos e industriais tratados de forma inadequada ou não tratados. Esses efluentes podem conter compostos químicos perigosos pela sua potencialidade em induzir efeitos citotóxicos e genotóxicos à biota exposta. Neste sentido, o presente trabalho teve por objetivo verificar o possível potencial citotóxico, genotóxico e mutagênico de químicos presentes nas águas do ribeirão Tatu, Limeira/SP, provenientes de descartes ilegais de pequenas indústrias e esgotos domésticos por meio do teste de aberrações cromossômicas (ACs) e micronúcleo (MN) em Allium cepa e ensaio do cometa em células de mamíferos. Foram realizadas coletas sazonais em cinco diferentes pontos do ribeirão, entre os anos de 2008 e 2009. As análises físicoquímicas das amostras de água mostraram uma grande degradação na qualidade da água do ribeirão, decorrente dos descartes de esgotos domésticos e industriais, de águas pluviais contaminadas e escoamento da agricultura. Os dados referentes ao bioensaio com A. cepa mostram que os períodos de seca são os mais críticos, pois levaram as respostas mais severas de indução de ACs e de MN no organismo teste utilizado. Em relação ao ensaio do cometa com as células HTC, as amostras de água coletadas no período de chuva intensa, apresentaram maior genotoxicidade, principalmente nos pontos mais impactados pelo recebimento dos efluentes, devido, possivelmente, ao carreamento de contaminantes para o leito do rio, promovido pelo escoamento da água das chuvas / The issues that most affect the water quality of rivers and lakes are associated with discharges in these environments, especially those of domestic and industrial sewage inadequately or not treated. These effluents may contain hazardous chemical compounds for their ability to induce cytotoxic and genotoxic effects to the biota exposed. In this sense, the present study aimed to determine the potential cytotoxic, genotoxic and mutagenic of chemicals present in the waters of the ribeirão Tatu, Limeira / SP, from illegal discharges from small industries and domestic sewage through the test of chromosomal aberrations (CAs) and micronucleus (MN) in Allium cepa and comet assay in mammalian cells. Five seasonally collections were performed at five different places of the river in 2008 and 2009. The physical-chemical analysis of water samples showed a large degradation in water quality of the stream, resulting from discharges of municipal and industrial wastewater, storm water and contaminated runoff from agriculture. The data on A. cepa bioassay show that the droughts are the most critical because the answers led to more severe induction of CAs and MN in the test organism used. Concerning the comet assay with HTC cells, water samples collected during the period of strong rain, had higher genotoxicity, especially at points of most impacted by the receipt of effluents, due possibly to the carrying of contaminants to riverbed, sponsored by runoff from rainfall