[pt] Microplásticos (partículas poliméricas com tamanho inferior a 5 mm) são contaminantes ubíquos nos ambientes aquáticos, e há uma crescente preocupação sobre os seus efeitos sobre a saúde ambiental e humana. Apesar dos riscos dessa classe de contaminante, no Rio de Janeiro os trabalhos nessa área ainda são incipientes e se torna necessária uma correta avaliação da presença e distribuição de microplásticos. Com base nesse cenário, o presente trabalho tem como objetivos principais: (i) avaliar a ocorrência e a dispersão de microplásticos entre a Baía de Guanabara e Monumento Natural (MoNa) das Ilhas Cagarras; e (ii) determinar quantitativamente e qualitativamente o microplástico coletado. O material contado e separado em classes foi levado para posterior identificação com FTIR-ATR e caracterização da superfície via SEM-EDS. Os resultados mostram uma maior densidade de microplástico nos pontos mais próximos da Baía de Guanabara, sendo observado um gradiente de densidade ao longo dos pontos. Em duas campanhas houve uma maior abundância em itens menores que 1 mm (51,0 ± 5,9 porcento), enquanto em outras duas campanhas, a maior abundância correspondeu à classe de tamanho 1<x≤2 mm (30,0 ± 4,5 porcento). Os polímeros polietileno, polipropileno e poliuretano apresentaram maior representatividade em todas as classes sendo responsáveis por mais de 90 porcento da composição dos materiais. Os resultados podem representar a Baía de Guanabara e emissários submarinos como vetores de contaminação sobre o MoNa Cagarras, causando danos à fauna e flora local. Polímeros com menor densidade que a água do mar se mostram ubíquos devido à sua grande capacidade de dispersão influenciado por correntes, ventos e marés. / [en] Microplastics (polymer particles less than 5 mm in size) are ubiquitous contaminants in aquatic environments, and there is growing concern about their effects on environmental and human health. Despite the risks of this class of contaminant, works in this area in Rio de Janeiro are still incipient and a correct assessment of the presence and distribution of microplastics is necessary. Based on this scenario, the main aims of the present work are: (i) to evaluate the occurrence and dispersion of microplastics between Guanabara Bay and Natural Monument (MoNa) of the Cagarras Islands; and (ii) quantitatively and qualitatively determining the collected microplastic. The material counted and separated into classes was taken for further identification with FTIR-ATR and surface characterization via SEM-EDS. The results show a higher density of microplastic in the points closest to Guanabara Bay, with a density gradient being observed along the points. In two campaigns there was a greater abundance of items smaller than 1 mm (51.0 ± 5.9 percent), while in two other campaigns, the greatest abundance corresponded to the size class 1<x≤2 mm (30.0 ± 4 .5 percent). Polyethylene, polypropylene and polyurethane polymers were more representative in all classes, accounting for more than 90 percent of the composition of materials. The results may represent the Guanabara Bay and submarine outfalls as vectors of contamination on the MoNa Cagarras, causing damage to the local fauna and flora. Polymers with a lower density than seawater are ubiquitous due to their great dispersion capacity influenced by currents, winds and tides.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-03-27T18:13:17Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Nafisa Rizzini Ansari (Versão Final).pdf: 3996795 bytes, checksum: 362897c04f124486a284e640b7b05101 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-27T18:13:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Nafisa Rizzini Ansari (Versão Final).pdf: 3996795 bytes, checksum: 362897c04f124486a284e640b7b05101 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências- Geoquímica Ambiental. Niterói, RJ / Organismos bioindicadores são capazes de indicar a qualidade ambiental dos ecossistemas em que vivem e de fornecer informações sobre a biodisponibilidade de contaminantes. Organismos biomonitores podem ser usados para se conhecer as variações geográficas e temporais da biodisponibilidade de contaminantes no ambiente. Os objetivos deste estudo foram avaliar a anêmona Bunodosoma caissarum como espécie bioindicadora para a Baía de Guanabara, analisando se esta apresenta uma boa resposta em relação à concentração de metais em seus tecidos e também comparar as características da anêmona Bunodosoma caissarum como organismo bioindicador com as do mexilhão Perna perna. Comparou-se as concentrações encontradas na área potencialmente contaminada por metais com uma área controle, a região insular adjacente à baía. Desta forma, a área de estudo foi a Baía de Guanabara, o Arquipélago das Cagarras e as ilhas Redonda e Rasa. Foram amostrados espécimes em sete pontos de amostragem, porém não foi possível encontrar indivíduos da espécie Perna perna nos locais definidos no setor interno da Baía de Guanabara. Os organismos foram liofilizados e após este procedimento foram macerados. A digestão destes foi realizada em forno de microondas CEM-Mars, em sistema fechado com ácido nítrico concentrado e peróxido de hidrogênio. Para a determinação dos metais no extrato, foi utilizado o Espectrômetro de emissão ótica com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP OES). Os metais determinados em seus tecidos foram Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Ti, V e Zn. Foram também determinadas as concentrações de metais no material particulado em suspensão coletado durante a amostragem. As concentrações de metais encontradas mostraram-se, em geral, maiores em Perna perna do que em Bunodosoma caissarum, exceto para o bário. As concentrações nestas espécies estudadas em geral não foram similares, refletindo as diferentes fisiologias e hábitos alimentares que estas possuem. Entretanto, as concentrações de ferro e manganês em Bunodosoma caissarum apresentaram correlação positiva significativa com as de Perna perna. Para estes mesmos metais, ambas as espécies apresentaram correlações significativas com as concentrações encontradas no material particulado. Como foi observado neste estudo, Bunodosoma caissarum pode ser considerada uma boa espécie bioindicadora, pois foi encontrada em todas as estações de amostragem e apresentou uma distribuição mais abrangente do que Perna perna na área de estudo. Possivelmente, Bunodosoma caissarum pode ser uma espécie biomonitora para alguns metais, já que foi capaz de acumular todos os metais estudados em seus tecidos. Entretanto, para que se confirme esta suposição serão necessários outros estudos complementares sobre suas características de bioacumulação para os diferentes metais. / Bioindicators are able to indicate the environmental quality of the ecosystems in which they live as well as provide information on the bioavailability of contaminants. Biomonitor organisms can be used to understand the temporal and geographical variations in the bioavailability of contaminants. The objectives of this study were to evaluate the sea anemone Bunodosoma caissarum as a bioindicator species for Guanabara Bay, examining whether it presents a good response in relation to metal concentration in their tissues and also to compare the characteristics of the sea anemone Bunodosoma caissarum as a bioindicator organism with those of the mussel Perna perna. Metal concentrations measured in the organisms from the area potentially contaminated were compared to those found at a control area, the island region adjacent to the bay. Thus, the study area was the Guanabara Bay, the Cagarras Archipelago and also Redonda and Rasa islands. Specimens were sampled in seven sampling points, but it was not possible to find individuals of the species Perna perna at the established places in the inner sector of Guanabara Bay. The organisms were freeze dried and after this procedure were macerated. They were digested in a microwave oven CEM Mars, in a closed system with nitric acid and hydrogen peroxide. An optical emission spectrometer with inductively coupled plasma source (ICP OES) was used for the determination of metals in the extract. The metals determined in their tissues were Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Ti, V e Zn. Metal concentrations in suspended particulate matter collected during sampling were also measured. Metal concentrations were, in general, larger in Perna perna than in Bunodosoma caissarum, except for barium. The concentrations in both species studied were not similar in general, reflecting the different physiologies and eating habits they have. However, Bunodosoma caissarum and Perna perna presented a significant positive correlation for iron and manganese uptake. The concentrations of these metals in the studied organisms were also positively correlated with those in particulate matter. As observed in this study, Bunodosoma caissarum can be considered a good bioindicator species, as it was found at all sampling stations, and showed a wider distribution in the studied area than Perna perna. Possibly, Bunodosoma caissarum can be considered a biomonitor species for some metals, since it was able to accumulate all the studied metals in their tissues. However, to confirm this supposition further complimentary research about its bioaccumulation characteristics for the different metals will be necessary

[pt] A aplicação dos mexilhões como bioindicadores de poluição por hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) vem sendo amplamente empregada ao redor do mundo com ótimos resultados para o monitoramento desses poluentes, em que no caso do Brasil a espécie Perna perna é a mais comumente estudada para este fim. No entanto, devido à restrição desse organismo as áreas mais rasas faz-se necessário encontrar bioindicadores alternativos ao mexilhão. No presente estudo o organismo empregado para este fim é a esponja marinha Hymeniacidon heliophila. Amplamente distribuída pelo litoral brasileiro essa espécie apresenta condições satisfatórias para ser um bioindicador, tais como sensibilidade, fácil identificação e capacidade de fornecer material suficiente para análise. Devido à sua importância sócio-ecônomica e ambiental a Baía de Guanabara foi uma das áreas de estudo escolhidas para o presente trabalho e que a partir de estudos pretéritos sabe-se que apresenta contaminação por HPAs. A outra região de estudo é localizada nas Ilhas Costeiras – Cagarra, Comprida e Palmas – constituintes da unidade de conservação de proteção integral conhecida como Monumento Natural das Ilhas Cagarras, localizando-se no litoral da Zona Sul da cidade do Rio de Janeiro e que apesar de encontrar-se preservada da atracação de navios sofre a influência da pluma de esgoto liberada pelo Emissário Submarino de Ipanema. A determinação de 37 HPAs foi realizada através da cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massas nos quais estão incluídos os 16 HPAs prioritários de acordo com a USEPA além das 5 séries de alquilados homólogos. Os resultados encontrados nas esponjas coletadas durante os meses de agosto e setembro apresentaram um padrão preferencial de acumulação dos compostos mais pesados com valores entre 0,07 e 793,29 ng.g(-1) para a concentração total de HPA, enquanto que para os mexilhões as concentrações variaram de 0,07 a 1658,73 ng.g(-1). Comparativamente as esponjas apresentaram resultados satisfatórios no que tange à capacidade em bioacumular HPAs em relação aos mexilhões. / [en] The use of mussels as bioindicators of pollution by policyclic aromatic hydrocarbons has been widely applied around the world with great results for the monitoring of these pollutants, in Brazil the specie Perna perna is the mostly used for this porpuse. Nevertheless, due to the restriction of this organism in shallow areas is required to discover alternative bioindicators to the mussel. In the present study the organism utilized for this is the marine sponge Hymeniacidon heliophila. Widely distributed across the brazilian shore, this specie presents great conditions to be a bioindicator, like sensibility, easy identification and capacity to provide enough material for tha analysis. Due its socio-economic and environmental importance Guanabara Bay is one of the chosen areas for the present work as know to be contaminated by PAH. The other chosen region is located at Coastal Islands – Cagarra, Comprida e Palmas- constituent of the unit of conservation of integral proteccion known as Natural Monument of Cagarras Islands, located in the litoral of the South Zone of Rio de Janeiro city and spite of being preserved from the mooring of ships suffers the influence of the sewer plume released by the Submarine Emisary of Ipanema. The determination of 37 PAHs was held through gas chromatography coupled mass spectrometer wich is included the 16 priority PAHs according to the USEPA beyond the 5 akylated series. The results found in the coleted sponges durying the months of august and september presented a preferencial pattern of acumulation of the heavy compounds and the values ranged from 0,07 to 793,29 ng.g(-1), for the mussels the concentrations ranged from 0,07 to 1658,73 ng.g(-1). Comparatively the sponges presents satisfactory results related to the capacity of bioacumulation of HPAs of the mussels.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-09-20T18:44:32Z No. of bitstreams: 1 Tese Nafisa Rizzini Ansari.pdf: 8620069 bytes, checksum: 16d148c878ee2d9445629dc9780642f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-20T18:44:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Nafisa Rizzini Ansari.pdf: 8620069 bytes, checksum: 16d148c878ee2d9445629dc9780642f5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências - Geoquímica. Niterói, RJ / Os objetivos do presente estudo foram avaliar a anêmona-do-mar Bunodosoma caissarum como espécie biomonitora da contaminação por metais para a Baía de Guanabara (Rio de Janeiro, Brasil) e a região insular adjacente, comparando-a com uma espécie tradicionalmente utilizada na região: o mexilhão Perna perna; além de investigar a bioacumulação de Cd, Hg e Zn por B. caissarum e P. perna por meio de experimentos de incubação em laboratório. A Baía de Guanabara é uma baía eutrófica contaminada por diversos metais. A região insular adjacente é considerada menos impactada por metais, porém esta é influenciada por aportes antrópicos, como os efluentes dos emissários submarinos e a disposição de material dragado em locais próximos a esta região. Bivalves, como o P. perna, são amplamente utilizados para o biomonitoramento de metais na Baía de Guanabara. No entanto, a anêmona B. caissarum pode ser uma alternativa em ambientes onde os mexilhões não são abundantes ou não existem. Neste estudo, mediram-se as concentrações de metais nos tecidos de B. caissarum e P. perna amostrados na Baía de Guanabara e na região insular adjacente em 2013 e estas foram comparadas com concentrações medidas nos mesmos locais em 2009. Os elementos Al, As, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Sn, Ti, V e Zn foram determinados por espectrometria de massa com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Foi observada uma grande variabilidade espacial e temporal nas concentrações dos metais nos tecidos de B. caissarum e P. perna. No entanto, ambas as espécies foram capazes de bioacumular todos os elementos estudados. Devido à abundância de B. caissarum na área de estudo e a sua capacidade de bioacumular os metais estudados, sugere-se seu uso como biomonitor de metais e seu potencial uso como biomonitor complementar para estudos de biomonitoramento com mais de uma espécie de invertebrado, como P. perna. Com esta finalidade, deve-se estudar melhor as características de bioacumulação de metais de interesse ambiental e ecotoxicológico, como Hg, Cd e Zn, por B. caissarum para possibilitar seu uso. Com este intuito, realizaram-se incubações com Hg, Cd e Zn em microcosmos com B. caissarum e P. perna. Os espécimes foram incubados com isótopos destes metais em aquários e as concentrações foram monitoradas durante o período de incubação. O experimento com Hg investigou como B. caissarum afeta a distribuição, metilação e volatilização de Hg adicionando-se o radiotraçador 203Hg a microcosmos com e sem B. caissarum. Mediu-se o Hg total e o metilmercúrio (MeHg) por espectrometria gama e cintilação líquida respectivamente. Os espécimes apresentaram um fator de bioconcentração de 70. Observou-se a produção de MeHg em todos os microcosmos e uma maior volatilização de Hg nos microcosmos com B. caissarum. Nos experimentos com Cd e Zn, spikes enriquecidos em 116Cd ou 68Zn foram adicionados aos microcosmos com B. caissarum ou P. perna e as concentrações foram medidas através do monitoramento de razões isotópicas. Os fatores de bioconcentração para B. caissarum e P. perna expostos a 0,9 μg L-1 de 116Cd foram respectivamente 80,5 e 850 e em espécimes expostos a 1,4 μg L-1, 6,9 μg L-1 e 34,7 μg L-1 de 68Zn foram respectivamente 243, 398 e 340 em B. caissarum e 1789, 1238 e 621 em P. perna. As proteínas citosólicas associadas ao Cd e ao Zn foram extraídas dos tecidos dos espécimes incubados e analisadas por cromatografia de exclusão por tamanho e espectrometria de massa com fonte de plasma indutivamente acoplado. Frações citosólicas associadas ao Cd e ao Zn foram detectadas em ambas as espécies. Em todos os experimentos B. caissarum expeliu secreções mucosas que continham os isótopos adicionados. Estes estudos possibilitaram uma melhor compreensão das características de bioacumulação de Hg, Cd e Zn pelas espécies estudadas e fornecem subsídios para sua aplicação em estudos de biomonitoramento destes metais. / The objectives of this study were to evaluate the sea anemone Bunodosoma caissarum as a biomonitor species for metal contamination in Guanabara Bay (Rio de Janeiro, Brazil) and an adjacent island region, by comparing it with another species traditionally used in the region: the mussel Perna perna. It was also to investigate the uptake of Cd, Hg and Zn through laboratory incubation experiments with both species. Guanabara Bay is an eutrophic bay contaminated by several metals. The adjacent island region is considered less impacted by metals, although that region is influenced by anthropic inputs, such as the effluents of submarine outfalls and the disposal of dredged material from surrounding sites. Bivalves, such as P. perna, are widely used for biomonitoring metal contamination in Guanabara Bay. However the sea anemone B. caissarum can be an alternative in sites where the mussels are not abundant or do not exist. In this study, metal concentrations were measured in the tissues of B. caissarum and P. perna sampled in Guanabara Bay and adjacent islands in 2013 and were compared to previous measurements in the same sites in 2009. The elements Al, As, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Sn, Ti, V and Zn were determined by inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS). There was a great spatial and temporal variability of metal concentrations in the tissues of B. caissarum and P. perna. Yet both species were able to bioaccumulate all the studied elements. Due to the abundance of B. Caissarum in the studied area and its capacity to bioaccumulate the studied elements, its use as a biomonitor of metals is suggested and its potential use as a complementary biomonitor. For this purpose, it is necessary to better understand the bioaccumulation characteristics of metals of environmental and ecotoxicological concern by B. caissarum. So, incubations were carried out with Hg, Cd and Zn in microcosms with B. caissarum and P. perna. Specimens were incubated with isotopes of these metals in aquariums and concentrations were monitored during an incubation period. The Hg experiment investigated how B. caissarum affects Hg distribution, methylation and volatilization by adding the radiotracer 203Hg to microcosms with and without the sea anemone. Total Hg and methylmercury (MeHg) were measured respectively by gamma spectrometry and liquid scintillation. Specimens presented a bioconcentration factor of 70. There was MeHg production in all microcosms and a higher Hg volatilization occurred in microcosms with B. caissarum. In Cd and Zn experiments, enriched 116Cd or 68Zn spikes were added to microcosms with B. caissarum or P. perna and concentrations were measured by monitoring isotope ratios. Bioconcentration factors for B. caissarum and P. perna exposed to 0.9 μg L-1 of 116Cd were respectively 80.5 and 850. In specimens exposed to 1.4 μg L-1, 6.9 μg L-1 and 34.7 μg L-1 of 68Zn those factors were respectively 243, 398 and 340 in B. caissarum and 1789, 1238 and 621 for P. perna. Cytosolic proteins associated with Cd and Zn from the tissues of the incubated specimens were extracted and analyzed by sizeexclusion chromatography and inductively coupled plasma-mass spectrometry. Cd and Zn-accumulating cytosolic fractions were detected in both species. In all experiments B. caissarum expelled mucus secretions that contained the added isotopes. These studies enabled a better understanding of the bioaccumulation characteristics of Hg, Cd and Zn by the studied species and can contribute to their use in biomonitoring studies with these metals.