A anatoxina-a(s) (antx-a(s)) é uma neurotoxina produzida por cianobactérias, cujo mecanismo de ação conhecido consiste na inibição irreversível da atividade da enzima acetilcolinesterase (AChE). Em razão da instabilidade da molécula e da inexistência de um padrão analítico, as informações referentes a presença dessa toxina nos reservatórios de água doce e, a completa elucidação dos processos envolvidos na sua toxicidade, são escassas. Na última década, a pesquisa referente a capacidade dos inseticidas organofosforados de induzir estresse oxidativo em humanos e animais tem sido bastante importante. Pelo fato da antx-a(s) ser o único organofosforado produzido por cianobactérias conhecido, este trabalho teve como objetivo investigar os mecanismos bioquímicos envolvidos na ação pró-oxidante de extratos aquosos contendo antx-a(s). A atividade das enzimas colinesterásicas AChE e butirilcolinesterase (BuChE) e, das enzimas antioxidantes catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx), glutationa redutase (GR) e superóxido dismutase (SOD) foram avaliadas em dois modelos experimentais: (i) Camundongos Swiss tratados por via intraperitoneal (ip) com uma dose sub-letal (20 mg.kg-1) de extrato contendo antx-a(s) e sacrificados após 24 h, 48 h, 7 e 14 dias e, (ii) sementes de alfafa regadas com extrato contendo antx-a(s) por um período de 7 dias. Também foi avaliado o efeito de extratos contendo antx-a(s) em coração de baratas da espécie Leurolestes circunvagans. A atividade enzimática das colinesterases avaliadas em camundongos tratados com extrato contendo antx-a(s) manteve-se inibida 58% até 48 h após tratamento (n=9, p<0,001), voltando a níveis normais (comparada ao controle) a partir do sétimo dia (n=10, p>0,05). Em contraposição, as alterações na atividade das enzimas antioxidantes avaliadas iniciaram-se após 48 h do tratamento, quando foi observada uma diminuição na atividade das enzimas CAT e GPx (n=9, p<0,001). No sétimo dia, enquanto a atividade das enzimas CAT e GR apresentou-se aumentada, a atividade da enzima GPx manteve-se significantemente diminuída (n=10, p<0,001). A SOD não mostrou diferença estatística significante em nenhum dos tratamentos. A atividade de todas as enzimas avaliadas voltou a normalidade após 14 dias. O desequilíbrio encontrado na atividade das enzimas antioxidantes em camundongos tratados com extrato contendo antx-a(s), também foi observado em sementes de alfafa. Neste último modelo de exposição, além da diminuição da atividade da enzima GPx (n=5, p<0,01) houve um aumento na atividade da enzima glutationa transferase (GST) com relação ao controle (n=5, p<0,05). Com relação ao efeito do extrato contendo antx-a(s) sobre a preparação de coração semi-isolado de baratas, observou-se um efeito taquicardíaco significante (aumento da frequência em quase 20%) nos animais tratados com 2,5x103 &#181;g de extrato contendo antx-a( s).g-1 (n=9, p<0,05). A partir destes resultados, pôde-se concluir que o extrato contendo antx-a(s) apresentou capacidade pró-oxidante em ambos os modelos avaliados (camundongo e semente) induzindo alterações na atividade das enzimas antioxidantes. Assim também, este extrato mostrou exercer um efeito cardiotóxico em baratas. / Anatoxin-a(s) (antx-a(s)) is a cyanobacterial neurotoxin whose principal mechanism of action is the irreversible inhibition of the enzymatic activity of acetylcholinesterase (AChE). Because of the molecule´s instability and the lack of an analytical standard, the occurrence of this toxin in freshwater reservoirs and the knowledge of the whole events related to its toxicity are scarce. In the last decade, research related to organophosphates insecticides capability to induce oxidative stress in humans and animals has been profuse. Considering that antx-a(s) is the unique organophosphate produced by cyanobacteria currently known; the main of this work was to investigate the biochemical mechanism related to the pro-oxidant capacity of antx-a(s)-containing extracts. In order to achieve the objective, there was determined the activity of cholinesterasic and antioxidant enzymes such as acetylcholinesterase (AChE), butirylcholinesterase (BuChE), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR) and superoxide dismutase (SOD). Two experimental models were used: (i) Swiss mice were treated intraperitoneally (ip) with 20 mg.kg-1 of antx-a(s)-containing extract and sacrificed after 24 h, 48 h, 7 and 14 days of treatment and, (ii) alfalfa seeds were irrigated with antx-a(s)-containing extract for 7 days. Additionally, the cardiac effect of antx-a(s)-containing extract on Leurolestes circunvagans cockroach was evaluated. The AChE and BuChE activity in mice treated with antx-a(s)-containing extract stayed inhibited more than 55% during 48 h (n=9, p<0,001). Normal activity of both enzymes was observed after seven days of treatment. By the other hand, changes in the antioxidant enzymes activity only began after the second day of treatment. Initially, both CAT and GPx showed lower activity than the control group after 48 h. Among those enzymes, GPx showed the highest decreased activity (n=9, p<0,001). After seven days, while the antx-a(s)- containing extract promoted increasing of CAT and GR activity, GPx activity remained deeply decreased (n=10, p<0,01). SOD activity did not show any statistical difference related to the control during all the treatments. Activity of all the evaluated enzymes was completely recovered after fourteen days. A similar unbalance on the antioxidant enzymes activity was provoked by the extract containing antx-a(s) in seeds irrigated with the extract. The seeds\' GPx activity showed low level (n=5, p<0,01), while GST activity was higher than the control (n=5, p<0,05). Regarding the cardiac effect of antx-a(s)-containing extract on semi-isolated cockroach heart, significant tachycardia (increase of almost 20% of the heartbeat frequency) was observed on the animals treated with 2,5x103 &#181;g.g-1 (n=9, p<0,05). From the obtained results, it can be concluded that the antx-a(s) extract demonstrated its pro-oxidant capacity in both experimental models evaluated (mice and seeds). This fact was proved through the unbalance on the activity of the antioxidant enzymatic defense system. Furthermore, the antx-a(s)-containing extract provoked a cardiotoxic effect on cockroach.

A crescente demanda por água doce de boa qualidade, associada ao aumento na frequência de florações tóxicas de cianobactérias em reservatórios utilizados para consumo humano, levou à publicação da Portaria nº. 518/04 pelo Ministério da Saúde. Entre outros parâmetros de potabilidade, as empresas fornecedoras de água tratada devem realizar o monitoramento de cianotoxinas. Para tanto, métodos analíticos rápidos e precisos para a determinação destes compostos são imprescindíveis. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo empregar a cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas para o estudo das principais cianotoxinas em território nacional: microcistinas, anatoxina-a(s), cilindrospermopsina e saxitoxinas. Os resultados obtidos estão distribuídos em capítulos específicos dedicados a cada grupo de toxinas. Dessa forma, o primeiro capítulo apresenta um estudo de fragmentação na fase gasosa de ânions de microcistinas em um equipamento do tipo orbitrap. É demonstrado que o modo negativo de ionização por electrospray fornece informações estruturais importantes e complementares ao modo positivo de ionização. Uma abertura seletiva do peptídeo cíclico é proposta e mecanismos discutidos, o que facilita a interpretação de resultados durante a caracterização de variantes desconhecidas. O modelo de fragmentação desenvolvido foi utilizado para identificar a variante [Leu1]MC-LR em um extrato de Microcystis spp. O segundo capítulo descreve metodologias qualitativas de LC/MS para o monitoramento e identificação do organofosforado natural anatoxina-a(s), cuja análise é prejudicada pela ausência de padrões comerciais. A cromatografia de interação hidrofílica foi empregada e mecanismos de fragmentação na fase gasosa propostos, discutindo-se os íons característicos desta estrutura química. Tal modelo permitiu a identificação desta toxina nas cepas de Anabaena oumiana ITEP-25 e ITEP-26 pela primeira vez. O terceiro capítulo disserta sobre os mecanismos de fragmentação na fase gasosa da toxina cilindrospermopsina quando ionizada por electrospray na forma de aduto com metais alcalinos. Diferenças nas vias de fragmentação são demonstradas de acordo com o raio atômico do metal formador do aduto, com implicações práticas na sua determinação cromatográfica. Já o quarto capítulo discute os mecanismos de fragmentação de variantes sulfatadas de saxitoxinas (GTX1e4, GTX2e3, dcGTX2e3, GTX5) após ionização por electrospray no modo positivo e negativo. É demonstrado pela primeira vez que uma conformação estrutural específica do grupamento sulfato explica a intensa eliminação de SO3 observada para as variantes GTX1, GTX2 e dcGTX2 no modo positivo de ionização. Por outro lado, o modo negativo de ionização apresenta vantagens uma vez que a dissociação na fonte é insignificante se comparada à dissociação observada no modo positivo. Como resultado, métodos quantitativos no modo negativo podem apresentar maior sensibilidade, permitindo a detecção destas toxinas em amostras ambientais em quantidades mais baixas. De maneira geral, conclui-se que a cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas é ferramenta poderosa para a análise quali e quantitativa das principais cianotoxinas, podendo ser amplamente empregada para o monitoramento de água para consumo humano. / The increasing occurrence of toxic cyanobacterial blooms in reservoirs used to supply drinking water for human consumption has prompted the publication of resolution 518/04 by the Brazilian Ministry of Health. Among other quality requirements, the monitoring of cyanotoxins in treated water is mandatory for companies responsible for potable water distribution. Therefore, precise and rapid analytical methods are essential. In this context, the aim of this work is to employ liquid chromatography coupled to mass spectrometry to study the most important cyanotoxins in our country: microcystins, anatoxin-a(s), cylindrospermopsis and saxitoxins. The obtained results are distributed in four chapters, each one dedicated to a single group of toxins. In this way, chapter one presents the gas-phase fragmentation behavior of deprotonated microcystins in an Orbitrap instrument. It is demonstrated that electrospray negative ionization can provide significant structural information about microcystins. These results are complementary to the positive ionization mode. A selective ring opening process is proposed and possible mechanisms are discussed, which may facilitate data interpretation when unknown variants are considered. The general fragmentation model was further applied to the characterization of [Leu1]MC-LR in a Microcystis spp. cell extract. The second chapter describes qualitative analytical methods for the identification of anatoxin-a(s), a natural organophosphate whose determination is hampered by the lack of commercial standards. Hydrophilic interaction liquid chromatography was employed and fragmentation mechanisms proposed, identifying the characteristic product ions of this toxin. The developed methods were further used to identify anatoxin-a(s) for the first time in Anabaena oumiana strains ITEP-25 and ITEP-26. The third chapter presents data related to the gas-phase fragmentation behavior of cylindrospermospin when this toxin is ionized as metal adducts. Different fragmentation pathways are accessed depending on the atomic radius of the metal cation involved. Practical implications for the chromatographic analysis of this toxin are presented. The last chapter describes the fragmentation behavior of sulphate-containing saxitoxin variants (GTX1&4, GTX2&3, dcGTX2&3, GTX5) after electrospray ionization in both the positive and negative modes. A mechanism for the intense SO3 elimination from [M+H]+ ions from GTX1, GTX2 and dcGTX2 is proposed for the first time and relies on a specific structure conformation. On the other hand, the negative ionization mode shows much less in-source dissociation when compared to the positive mode. As a consequence, methods based on negative ionization might be more sensitive for sulfate-containing variants, allowing the detection of lower amounts of these toxins in environmental samples. At the end, it can be concluded that liquid chromatography is a well-suited and powerful technique for the qualitative and quantitative analysis of cyanotoxins, being an invaluable contribution to water safety evaluation.

A espécie de cianobactéria Cylindrospermopsis raciborskii vem se destacando na literatura atual devido à sua presença e dominância em lagos e reservatórios em diversas regiões do planeta e a principal preocupação deste cenário é por ela ser potencialmente tóxica. Estudos revelaram que o crescimento e a síntese de toxinas em espécies de microrganismos fitoplanctônicos estão atrelados à limitação ou excesso de micronutrientes, porém, ainda são desconhecidos os efeitos desta variação na produção de saxitoxina (STX) por C. raciborskii. Para contribuir com o esclarecimento desta questão, investigou-se o efeito de diferentes concentrações dos micronutrientes Fe, Zn, Cu, Mn, Co e B no crescimento e na produção de STX de uma linhagem de C. raciborskii. Em salas climatizadas, culturas desta linhagem foram expostas durante 20 dias a 5 concentrações de cada micronutriente, com alteração do meio de cultura ASM-1. As respostas fisiológicas de C. racibosrkii a estas modificações foram verificadas através da velocidade máxima de crescimento (&#956;máx), rendimento do biovolume, tempo de duplicação (Td), concentração de clorofila a, assimilação de nitrato e ortofosfato e síntese de STX total (intra e extracelular). As maiores concentrações de STX por biovolume (STX/biovolume) foram obtidas nos tratamentos com baixa concentração de Fe (0,4 &#956;M) e elevada concentração de Cu (0,8 &#956;M). Nos micronutrientes Zn, Co e B, houve uma tendência de redução da síntese de STX nas maiores concentrações destes metais. Enquanto as concentrações extremas de Fe e Mn inibiram o crescimento (Fe: 0,4 e 400 &#956;M e Mn: 0,7 e 600 &#956;M), as concentrações centrais favoreceram (Fe: 4 a 60 &#956;M e Mn: 7 a 200 &#956;M). Elevada concentração de Cu (0,8 &#956;M) causou aumento de 2,6 vezes (160%) do volume celular e redução na síntese de clorofila a, sem alterações significativas em &#956;máx e rendimento. O aumento da concentração dos micronutrientes Fe, Zn, Mn e B no meio de cultura causaram maior assimilação de ortofosfato por biovolume (P/biovolume). Estes principais resultados demonstraram que os micronutrientes afetam a síntese de STX e o crescimento de C. raciborskii, podendo ser associados aos diversos mecanismos de captura e detoxificação de metais que as cianobactérias possuem. Embora as extrapolações dos resultados laboratoriais para o ambiente devam ser realizadas com prudência, estudos relacionados à ecofisiologia de cianobactérias como este, são fundamentais para análise criteriosa de cada variável podendo ser utilizado como ferramenta de diagnóstico e prevenção de florações tóxicas. / Cylindrospermopsis raciborskii has been highlighted in several researches due to the dominance in many lakes and reservoirs around the world, the main concern about it due to the ability to produce toxins. Studies have revealed that growth and toxins production in phytoplankton species are linked to micronutrients limitation or excess. Nevertheless, micronutrient variation effects on saxitoxin (STX) production by C. raciborskii are still unknown. To contribute to clarify this issue, we investigated the effect of different micronutrients concentration, such as Fe, Zn, Cu, Mn, Co and B, on the growth and saxitoxin production of C. raciborskii strain. In climatized growth room, the cultures of C. raciborskii strain were exposed to 5 different concentration of each micronutrient, present in ASM-1 medium, during 20 days. The C. racibosrkii physiological responses was detected through maximum growth rate (&#956;máx), biovolume yield, doubling time (Td), chlorophyll-a, nitrate and orthophosphate assimilation and the total STX production (intra and extracellular). The higher concentrations of STX per biovolume (STX/biovolume) were observed in treatments with low Fe concentration (0.4 &#956;M) and high Cu concentrations (0.8 &#956;M). Higher concentrations of Zn, Co and B lead to low STX production. While the Fe and Mn extreme concentrations inhibited the growth (Fe: 0.4 and 400 &#956;M and Mn: 0.7 to 600 &#956;M), the central concentrations favored (Fe: 4 to 60 &#956;M, and Mn: 7-200 &#956;M). A high Cu concentration (0,8 &#956;M) leads to 2,6 fold increase (160%) in cellular volume and decrease the chlorophyll-a content, however máx and biovolume yield did not change. Increasing the Fe, Zn, Mn and B concentration in the culture caused higher assimilation of orthophosphate per biovolume (P/biovolume). These results indicated that micronutrients affected C. raciborskii growth and STX production, and may be associated with the diverse cyanobacterial mechanisms of metals capture and detoxification. Cyanobacteria ecophysiology studies, as this research, are fundamental to careful analysis of each variable, which could be used as diagnostic and a tool to prevention of toxic blooms.

Cyanobacteria is perhaps the phylum that profit the most from the escalating hypereutrophication of continental waters. The resulting cyanobacterial blooms may accumulate a variety of potent toxins. Cylindrospermopsin (CYN) is a cyanotoxin known for inhibiting protein synthesis, and producing oxidative stress as well as DNA damage in eukaryotic cells. Since the toxin\'s molecular mechanisms and targets are still unclear, we purified the cyanotoxin from our lab strains and employed a shotgun proteomics approach to reveal the major changes in HepG2 cells at sublethal doses of CYN (1 &#181;M for 6, 12 and 24h). Metabolically labeled cells were stimulated and lysed after each treatment, their tryptic digests were separated by nano HPLC and analyzed by high-resolution tandem mass spectrometry (HRMS) on data dependent acquisition mode. We scanned an average of 4000 proteins in every sample throughout the three timepoints. Cholesterol biosynthesis and transport was mostly downregulated throughout the timepooints of the experiment. Downregulation of proteins related to ubiquitination (e.g. UBE2L3) and proteolysis pathways (e.g. PSMA2) was observed in the proteomics dataset, and these results were validated by western blot. Transcription, translation and cell cycle processes showed convoluted regulation dynamics involving known cell cycle regulators like PCNA. Downregulation of mitochondrial enzymes, oxidative stress and damage to the mithochondrial inner membrane was early evidenced after a 6 hrs treatment and validated using a JC-1, a mitochondrial membrane potential probe. The resulting dataset gives us a first glimpse of the protein groups affected at the early stage of CYN cell intoxication. / Cianobactéria é o filo que mais se beneficia da crescente hipereutrofização das águas continentais. As florações de cianobactérias resultantes podem acumular potentes toxinas. A Cilindrospermopsina (CYN) é uma cianotoxina conhecida por inibir a síntese protéica e produzir estresse oxidativo, além de danos ao DNA em células eucarióticas. Os mecanismos moleculares e alvos de toxicidade aguda desta toxina ainda não são claros. Por esse motivo adoptamos uma abordagem de proteômica quantitativa baseada em descoberta para revelar as principais alterações nas células HepG2 em doses subletais de CYN (1 &#181;M para 6, 12 e 24h). As proteinas dos hepatócitos foram marcadas metabolicamente, foram estimuladas com a toxina e os digestos trípticos foram analisados por espectrometria de massa em tandem de alta resolução (HRMS) no modo de aquisição dependente de dados. Escaneamos uma média de 4000 proteínas ao longo dos intervalos de tempo. A biosintese e transporte do colesterol foi inibida durante a maior parte do tratamento com a toxina. Proteínas e enzimas relacionadas com o processo de ubiquitinação (ex. UBE2L3) e proteólise (ex. PSMA2) foram inibidas, e alterações nas proteínas envolvidas nesses processos foram validadas por meio de Western Blot. Os processos de transcrição, tradução e ciclo celular mostraram uma dinâmica de regulação complexa, envolvendo reguladores e disruptores do ciclo celular como por exemplo PCNA. Danos à membrana mitocondrial e evidência de estresse oxidativo foram detectados após 6 horas de tratamento, e essas mudanças no proteoma foram validados por meio do corante JC-1 (test que detecta mudanças no potencial da membrana mitocondrial). O banco de dados resultante nos dá um primeiro vislumbre das proteinas afetados no estágio inicial da intoxicação celular pela CYN.

As cianobactérias pertencem a um grupo de organismos que surgiram no planeta há cerca de 3,5 bilhões de anos. Durante 270 milhões de anos elas dominaram, em um período que ficou conhecido como o Período das Cyanophyceae (Pré-Cambriano). Águas eutrofizadas oferecem os requisitos para haver floração aumentando as chances estatísticas de aparecimento de cianobactérias, inclusive as tóxicas. Há alteração substancial das características das comunidades e do ecossistema e, por seu potencial tóxico, esses organismos causam conseqüências danosas à integridade ambiental e à saúde pública. Essas florações são resultado da interação de fatores físicos, químicos e bióticos, evidenciados por crescimento explosivo - florações - de poucas espécies, freqüentemente as menos exigentes a gás carbônico. Entre as cianobactérias formadoras de florações destacam-se os gêneros: Aphanizomenon sp., Oscillatoria sp., Anabaena sp., Microcystis sp., Gloeotrichia sp., Cylindrospermospsis sp. e Nodularia sp. Entre as cianobactérias produtoras de toxinas destacam-se as espécies: Anabaena flos-aquae, Microcysits aeruginosa, Aphanizomenon flos-aquae, Oscillatoria agardhii, Cylindrospermopsis raciborskii e Nodularia spumigena. O problema para a saúde pública e ambiental relaciona-se à liberação das toxinas que sempre ocorre após a lise celular, devido ao uso de algicidas, ao estresse celular ou à senescência. As cianotoxinas - neurotoxinas, hepatotoxinas, endotoxinas (lipopolissacarídeos) - não causam os mesmos efeitos nos diferentes organismos que as ingerem. Para análises quantitativas e qualitativas das amostras fitoplanctônicas são necessárias rotinas laboratoriais, que têm início desde a coleta, estocagem, sedimentação e identificação das espécies ao microscópio. Em câmaras de sedimentação apropriadas é possível contar e identificar os organismos em questão. O volume celular é estimado por meio de formas geométricas, correspondentes às dimensões celulares dos organismos. O carbono orgânico e os pigmentos fotossintetizantes, principalmente a clorofila a, fornecem indicação da biomassa fitoplanctônica. A extração desta pode ser feita utilizando-se acetona, etanol ou metanol. Os métodos mais usados para determinação da concentração de clorofila a são: fluorimetria, espectrofotômetria e HPLC, este último o método mais preciso. No Brasil têm sido registradas ocorrências de florações de cianobactérias e a preocupação tem aumentado significamente após o caso de Caruaru (PE). Como é difícil prever as florações de cianobactérias potencialmente tóxicas, alguns métodos laboratoriais, como bioensaios, HPLC, CG, ELISA, Inibição de Fosfatase e Inibição de Acetilcolinesterase têm sido de grande ajuda na determinação das cianotoxinas, o que possibilita que as empresas abastecedoras de água tomem as providências cabíveis, quanto ao abastecimento da população e cumprimento da Portaria 518, de 24 de março de 2004. No entanto a Portaria nº 518 do Ministério da Saúde mostra-se ineficaz pela falta de artigos sobre o gerenciamento dos corpos hídricos eutrofizados, que mostram alterações em suas características e que podem ser associados a problemas de saúde pública, e também pela falta de penalidades e outras sanções (exemplo: fiscalização) que auxiliem no cumprimento da legislação. Devido a isso, procedimentos e profissionais devem ser encontrados e treinados para o entendimento de como, onde e por que, as florações acontecem. / Cyanobacteria are part of a group of organisms that have had a long evolutionary history extending to at least 3,5 billion years ago. During 270 million years they had been dominant, in a period that was known as the \"Age of Cyanophyceae\" (Early Cambrian Period or Proterozoic Era). Eutrophic waters offer the requirements for the blooms increasing statistically the chances of cyanobacteria emergence, including the toxic ones. There is substantial disturbance of characteristics of the communities and ecosystem and, because of their toxic potential, those organisms cause harmful consequences to the environmental integrity and public health. Those blooms are a result of an interaction of physical, chemical and biotic factors, evidenced by the proliferation of few species, frequently the least demanding ones to carbonic gas. Globally among the most frequently found freshwater cyanobacteria forming water-blooms it must be emphasized the following strains: Aphanizomenon sp., Oscillatoria sp., Anabaena sp., Microcystis sp., Gloeotrichia sp., Cylindrospermospsis sp. and Nodularia sp. Among the cyanobacteria producing toxins it must be emphasized the following species: Anabaena flos-aquae, Microcysits aeruginosa, Aphanizomenon flos-aquae, Oscillatoria agardhii, Cylindrospermopsis raciborskii and Nodularia spumigena. Environmental and public health problems are largely associated with the release of toxins occurring after cellular lisys, caused by the use of algicides, cell stress or senescence. Cyanotoxins - neurotoxins, hepatotoxins, endotoxins (lipopolysaccharides) - cause distinct effects in the different organisms ingesting them. For quantitative and qualitative analyses of phytoplanktonic samples they are necessary laboratory routines as collection, stocking, sedimentation and identification of the species performed by microscopic examination. It is possible to count and identify such organisms in appropriate sedimentation chambers. Cell volumes are calculated for each species from formulae for solid geometric shapes that most closely match the cell shape based on cell dimensions. Organic carbon and photosynthetic pigments primarily chlorophyll-a are used to estimate the biomass of the phytoplankton. Chlorophyll-a extraction can be made by using acetone, ethanol or methanol. The major methods used for determination of chlorophyll-a concentrations are fluorometry, spectrophotometry and HPLC. In particular, HPLC has been considered the most accurate analytical method. Occurrences of cyanobacteria blooms in Brazil have been recorded, and a concern has becoming increasingly significant after the Caruaru (PE) episode. It is difficult to foresee the potentially toxic cyanobacteria blooms, so some laboratory methods as Bioassays, HPLC, CG, ELISA, Inhibition of Phosphatase and Inhibition of Acetylcholinesterase have been of great help in the determination of the cyanotoxins, what permits that the health authorities take reasonable providences related to drinking water supplies and fulfill the Guideline 518, of March 24, 2004. Nevertheless, national legislation becomes inefficient by the lack of ordinances about the management of eutrophic water bodies, which may notably alter the characteristics of aquatic ecosystems and cause public health problems. Penalties and other sanctions to assist in enforcement of the legislation are also needed. Procedures must be taken and operators must be trained in order to clarify how, where and why blooms happen.

En dépit de la ré-oligotrophisation de nombreux lacs d'Europe du nord au cours des deux dernières décennies, les développements massifs de cyanobactéries toxiques, telle que Planktothrix rubescens, adaptée aux écosystèmes mésotrophes, sont encore largement observés. Parmi les cyanotoxines produites par cette espèce, les microcystines (MCs) sont les toxines les plus fréquemment rencontrées et sont reconnues comme des molécules perturbatrices de tous les compartiments trophiques des écosystèmes lacustres. Ces blooms toxiques affectent notamment les lacs péri-alpins pour lesquels des risques de contaminations des populations piscicoles exploitées ont été démontrés. Cependant, il existe encore un manque de connaissances important tant concernant les voies de transfert de ces toxines au sein des réseaux trophiques limniques, que leurs effets physiologiques sur les populations de poisson. Dans le cadre de ce travail de thèse, deux modèles de poissons, dont les répartitions spatiales verticales diffèrent (juvéniles de perche et corégones), ont été considérés. Les objectifs principaux ont été traités d'une part au travers d'une approche expérimentale (par gavage) visant à analyser les processus d'accumulation et de détoxification, ainsi que les effets génotoxiques des MCs sur ces deux espèces modèles. Les réponses physiologiques ainsi étudiées ont permis de mettre en évidence que les juvéniles de perche et les corégones sont capables de détoxifier une partie des MCs ingérées, mais cependant des effets génotoxiques sont observés suite à l'exposition des poissons aux MCs. D'autre part, des approches écosystémiques ont permis (1) d'explorer les effets potentiels de la présence du bloom sur la répartition spatiale des poissons (2) d'évaluer les niveaux de contaminations par les MCs pour les deux espèces de poisson en tenant compte de la variabilité saisonnière (3) d'identifier les principaux vecteurs zooplanctoniques de MCs jusqu'aux poissons. Les résultats acquis montrent que les filaments de P. rubescens constituent une ressource alimentaire en période de bloom pour les organismes zooplanctoniques brouteurs et qu'un transfert de MCs est possible jusqu'aux espèces zooplanctoniques prédatrices et in fine jusqu'aux poissons. Nos résultats mettent également en avant que les voies de contaminations ainsi que les intensités de contamination des poissons peuvent varier aussi bien à l'échelle saisonnière que journalière. Ces variations sont expliquées à la fois par les changements de régime alimentaire des poissons, les variations journalières de la production de MCs par P. rubescens, et les abondances et distributions verticales des différentes proies zooplanctoniques. A l'issue de ce travail, la part importante du transfert trophique des MCs jusqu'aux poissons a été vérifiée dans les cas des contaminations chroniques qui caractérisent les conditions de blooms des lacs péri-alpins (concentrations en cyanobactéries et en toxines modérées à fortes au cours de plusieurs mois). / Many deep peri-alpine lakes which are currently under re-oligotrophication are impacted by Planktothrix rubescens blooms. Among cyanotoxins produced by P. rubescens, microcystins (MCs) are the most commonly studied and are involved in many ecological disturbances. In peri-alpine lakes, these blooms might affect exploited fish species due to toxin contaminations. However, there is still a lack of knowledge regarding both transfer pathways of the toxin and their physiological effects on fish populations. In this work, two models of fish populations were considered (Young-Of-Year (YOY) perch and whitefish which exhibit distinct vertical distributions). The main objectives were on the one hand investigated through an experimental approach to analyze on the two model species, accumulation and detoxification processes as well as genotoxic effects of MCs. From these experiments, we showed that YOY perch and whitefish were able to detoxify part of the MCs but that genotoxic effects were still observed. On the other hand, ecosystemic approaches allowed (1) to explore the potential effects of the presence of bloom on the spatial distribution of fish, (2) to assess the levels of contamination by MCs for both fish species taking into account the seasonal variability, (3) to identify the main zooplanktonic vectors of MCs to fish. Our results revealed that the filaments of P. rubescens are a food resource for zooplankton grazers, and that a trophic transfer of MCs exists from herbivorous to their zooplanktonic predators and in fine to fish. Our results also highlight that the contamination pathways and their intensities could vary both at seasonal and daily scales. These variations are explained by both changes in fish diet, daily variations in the production of MCs by P. rubescens, and abundances and vertical distributions of zooplanktonic preys. Overall, we highlighted the importance of MCs trophic transfer in fish intoxication in the case of chronic contaminations observed in peri-alpine lakes (moderate to severe cyanobacteria/toxins concentrations over several months).

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:30:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseIASC.pdf: 4337454 bytes, checksum: c4d2e257d2d7dcac2f34f87d7af0b498 (MD5) Previous issue date: 2003-03-14 / Universidade Federal de Sao Carlos / The Armando Ribeiro Gonçalves reservoir, located in the semi-arid of the Rio Grande do Norte (06o08 S ; 37o 07 W), in Northeast Brazil, represents 68% of the total surface water accumulated in the state. The reservoir, with maximum volumetric capacity of 2.4 x 109, provides 400 thousands habitants and also is destined to irrigation, leisure and fishing. It has permanent and continuos blooms of potentially toxic cyanobacteria. The aim of this paper were to identify the planktonic cyanobacteria, to recognize the temporal patterns of population distribution, understanding the environmental factors regulating dominance, and to distinguish and quantify the cyanotoxins present in the reservoir s crude water seston and in the treated water at the treatment station outlet (ETA). According to the region s climatic characteristics, the investigations were carried out from 2000 to 2002. The samples for cyanobacteria identification (n=36) were collected with plankton net and preserved with formol 4%. In order to detect phitoplankton temporal variations, 22 samples were collected (300mL) and preserved with lugol solution. This was done in short period of time (4 days) in the 2000 annual cycle, in the rainy season (April and May/n=8), intermediate (May and July) and dry (november and December/ n=10) seasons, in 7 depths (surface, 10% and 1% of light penetration, in 5m, 10 and bottom =21), and in 300 meters from the reservoir major slope. At the same time, water samples for nutrient ad toxins analysis were collected. The samples for cianotoxins analysis were collected in the reservoir (n=9), in the Pataxó Channel (n=4 open channel for water transport to ETA) and in the local ETA distribution exit (n=4). Climatic factors were analyzed (wind, rain, temperature), as well as hydrological (residence period, volume), physical (Zeu, water temperature) and chemical (electric conductivity, suspension matter, both organic and inorganic, alkalinity, free and total CO2, HCO3 -, O2, NO3 -,NH4 +, NTD, NT, PSR,PTD, PT e N:P). The phytoplankton community attributes (diversity, equitability, abundance and biomass expressed in biovolume mm3.L-1) and the cyanotoxin determination (microcistins, saxitoxins e cylindrospermopsin) by HPLC technique and ELISA were also analysed. We have identified 28 phitoplankton taxa, 20 cyanobacteria taxa (71%), 5 cloroficeae (18%) and 4 diatomacea (14%). Among the cyanobacteria, 50% are potentially toxic, distributed in 12 genera represented by 12 species. Four of these genera are not typical of their representative species (cf.) and four were identified in the genera level. Nostocales e Chroococcales were the orders better represented, with 10 and 8 taxa respectively, followed by Oscillatoriales with 3 taxa. The taxa are distributed in the following families: Nostocaceae (5genera/10species), Anabaena sp, Anabaena sp1, A.circinalis, A. viguieri, Aphanizomenon gracile, Aphanizomenon cf. manguinii, Aphanizomenon cf. issatschenkoi, Cylindrospermopsis raciborskii, Cylindrospermum sp e Raphidiopsis mediterranea; Merismopediaceae (3genera-3species), Coelomoron tropicalis, Snowella cf. lacustris, Sphaerocavun brasiliense; Microcistaceae (1genus-4species), Microcystis sp, M. protocystis, M. panniformis e M. novacekii; Pseudanabaenaceae (1genus/1specie), Geitlerinema unigranulatum; Oscillatoriaceae (1genus/1specie), Lyngbya sp; Phormidiaceae (1genus/1specie), Planktothrix agardhii. The species of Cyilindrospermopsis raciborskii, Microcyistis panniformis, M. protocystis, Aphanizomenon gracile and Aphanizomenon cf. manguinii had larger relative abundance (90-97%) and formed mixed, toxic, intense and alternated blooms during the 2000 annual cycle. The system presented polimitic circulation, with stratification during the rainy season and homoiothermal conditions in the dry season. The short time period btween the investigations made possible to verify the existence and intensity of disturbance in the system, allowing better evaluation and understanding of the forces controlling structure and succession patterns in the phitopkankton community. In the dry season the wind enabled the photic layer circulation in the system (Zeu=3m), influencing the nutrient availability and phitoplankton distribution pattern, providing the community with more stability. Climatic conditions and physical processes inherent to the reservoir were determinant to the thermal circulation in the system and mixing of deep layers. The environmental variables of larger influence in the cyanobacteria distribution were PSR, PT, NTD, CO2, Zeu, rains, and wind. The variation of these factors promoted the establishment of ecologically distinct periods, described using the functional groups approach by Reynolds et al. (2000). Therefore, we have identified the Cylindrospermopsis (Sn) dominance during rains, both thermallly and quimic stratificated, slow winds, low Zeu, low CO3 - and CO2 and high NH4 + and N:P values. Microcystis spp (M) dominated from the beginning of drought and system destratification, with higher Zeu, low NO3 - and PSR and high NH4 + and N:P levels. During drought, period of mixing column water, low Zeu, high NO3 -, PSR and low NH4 + and N:P levels, associations of H (Aphanizomenon spp, Anabaena spp), S1 (Planktothrix agardhii e Limnothrix), Chlorophyceae (F) and Bacillariophyeae (P), all associations adapted to poor light environments, coexisted maintaining larger uniformity in the biomass distribution. The presence of C. raciborskii in different environmental conditions confirms this species great niche amplitude and suggests less efficiency of their adaptive physiological specificity when comparing to Microcystis and Aphanizomenon, since it coexisted maintaining significant biomass during all annual cycle. The microcistinas (8.8 µg l-1/crude water and 0,26 µg/L-1/treated water) and saxitoxinas presence (3,14 µg l-1/gross water) points a permanent risk for domestic supply waters. The ingestion of small doses of microcistins, in the long term, by local population trough its accumulation in fish musculature has also to be considered, due to its potential capacity to promote carcinogens hepatic tumors. The prevalence of saxitoxin in the crude water (60%) alerts to the probability of larger distribution of this toxin in fresh water, more than what its knowm of today, specially in the semi-arid Brazil. The presence of cyanobacteria in treated water (8,2 x105 cel.mL-1) revels inefficiency in the cells removal in the ETAs and indicates the urgent need for regular monitoring, bloom control measures implementation, and inspection recommended by Brazil s Health Ministry, aiming the water quality and public health improvement. / A Barragem Armando Ribeiro Gonçalves (06o08 S ; 37o 07 W) situada no semi-árido do Estado do Rio Grande do Norte representa 68% do total de água de superfície acumulada no Estado. Com capacidade volumétrica máxima de 2,4 x 109 m3, é responsável pelo abastecimento doméstico de 400 mil habitantes, é também destinada à irrigação, aqüicultura, pesca, lazer e apresenta contínuas florações de cianobactérias potencialmente tóxicas. Os objetivos deste trabalho foram identificar as cianobactérias planctônicas, reconhecer os padrões temporais de distribuição das populações compreendendo os fatores ambientais que regulam a sua dominância e identificar e quantificar as cianotoxinas presentes no séston da água bruta do reservatório e tratada nas saídas de distribuição da estacão de tratamento (ETA). Em função das características climáticas da região as investigações foram realizadas no período de 2000 a 2002. As amostras para identificação das cianobactérias (n=36) foram coletadas com rede de plâncton (20µm) entre 2000 e 2002 e foram preservadas com formol a 4%. Para detectar variações temporais do fitoplâncton, amostras (22) foram coletadas (300 mL) e preservadas com lugol acético, em curtos intervalos de tempo (4 dias) no ciclo anual de 2000, na época de chuvas (abril e maio/n=8), intermediária (maio e julho/n=4) e na estiagem (novembro e dezembro/n=10) em 7 profundidades (superfície, a 10% e 1% de penetração de luz, a 5m, 10m e fundo = 21m) a 300 metros do talude principal da barragem. Concomitantemente, também foram coletadas amostras de água para análise dos nutrientes e das cianotoxinas. As amostras para análise das cianotoxinas foram coletadas no reservatório (n=9), no Canal de Pataxó (n=4 - canal aberto para transportar água do reservatório para ETA) e na saída de distribuição da ETA local (n=4). Foram analisados fatores climáticos (ventos, chuvas, temperatura), hidrológicos (tempo de residência, volume), físicos (Zeu, temperatura da água) e químicos (condutividade elétrica, material em suspensão orgânico e inorgânico, alcalinidade, CO2 livre e total, HCO3 -, O2, NO3 -,NH4 +, NTD, NT, PSR,PTD, PT e N:P), além de atributos da comunidade do fitoplâncton (diversidade, eqüitabilidade, abundância e biomassa expressa em biovolume mm3.L-1) e determinação de cianotoxinas (microcistinas, saxitoxinas e cilindrospermopsinas) por técnica de HPLC e ELISA. Identificamos 28 táxons do fitoplâncton, 20 de cianobactérias (71%), 5 clorofíceas (18%) e 4 diatomáceas (14%) e foram distribuídas em 12 gêneros representados por 12 espécies. Quatro dso táxons não são típicos de suas respectivas espécies (cf.) e quatro foram identificados em nível de gênero. Nostocales e Chroococcales foram as ordens melhor representadas, com 10 e oito táxons respectivamente, seguida da ordem Oscillatoriales com 3 táxons. Os táxons estão distribuídos nas seguintes famílias: Nostocaceae (5gêneros/10espécies), Anabaena sp, Anabaena sp1, A.circinalis, A. viguieri, Aphanizomenon gracile, Aphanizomenon cf. manguinii, Aphanizomenon cf. issatschenkoi, Cylindrospermopsis raciborskii, Cylindrospermum sp e Raphidiopsis mediterranea; Merismopediaceae (3gêneros-3espécies), Coelomoron tropicalis, Snowella cf. lacustris, Sphaerocavun brasiliense; Microcistaceae (1gênero-4espécies), Microcystis sp, M. protocystis, M. panniformis e M. novacekii; Pseudanabaenaceae (1gênero/1espécie), Geitlerinema unigranulatum; Oscillatoriaceae (1gênero/1espécie), Lyngbya sp; Phormidiaceae (1gênero/1espécie), Planktothrix agardhii. Dentre as cianobactérias 50% são potencialmente tóxicas. As espécies de Cyilindrospermopsis raciborskii, Microcyistis panniformis, M. protocystis, Aphanizomenon gracile e Aphanizomenon cf. manguinii tiveram maior ocorrência e abundância relativa (90-97%) e formaram florações mistas, tóxicas, intensas e alternadas durante o ciclo anual de 2000. O sistema apresentou circulação polímitica, com estratificações no período de chuvas e isotermia no período de estiagem. O curto intervalo de tempo das investigações possibilitou identificar a existência e a intensidade de distúrbios no sistema, permitindo uma melhor avaliação e entendimento das forças direcionadoras da estrutura e padrões sucessionais da comunidade fitoplanctônica. Na estiagem o vento proporcionou a circulação da camada fótica (Zeu=3m) no sistema, influenciando na disponibilidade de nutrientes e no padrão de distribuição do fitoplâncton, conferindo maior equilíbrio na comunidade. Condições climáticas e processos físicos inerentes ao reservatório foram determinantes para a circulação térmica total do sistema e a mistura das camadas profundas. As variáveis ambientais de maior influência na distribuição das cianobactérias foram o PSR, PT, NTD, CO2, Zeu, chuvas e vento. A variação desses fatores promoveu o estabelecimento de períodos ecologicamente distintos que foram descritos utilizando a abordagem de grupos funcionais proposta por Reynolds et al. (2000). Assim, identificamos que Cylindrospermopsis (Sn) dominou na ocorrência de chuvas, estratificação, ventos fracos, baixa Zeu, baixos valores de NO3 - , CO2 e PSR e altos de NH4 + e N:P. Microcystis spp (M) dominou no início da estiagem e de desestratificação do sistema, com maior Zeu, baixo níveis de NO3 - e PSR e alto de NH4 +e N:P. Ambas mostraram-se mais eficientes na exploração dos recursos. Na estiagem, período de mescla total da coluna d`água, baixa Zeu, altos níveis de NO3 -, PSR e baixo de NH4 +e N:P, espécies de associações H (Aphanizomenon sp, Anabaena spp), S1 (Planktothrix agardhii e Limnothrix), clorofíceas (F) e diatomáceas (P), adaptadas a viverem em ambientes com deficiência de luz, coexistiram mantendo maior uniformidade na distribuição da biomassa. A presença de C. raciborskii em diferentes condições ambientais no sistema confirma a grande amplitude de nicho dessa espécie e sugere que suas especificidades fisiológicas adaptativas são mais eficientes do que as de Microcystis e Aphanizomenon, uma vez que ela co-existiu mantendo biomassa significativa em todo o ciclo anual. A ocorrência de microcistinas (8.8 µg l-1/água bruta e 0,26 µg/L-1/tratada) e de saxitoxinas (3,14 µg l-1/água bruta) aponta um risco permanente dessas toxinas em águas de abastecimento doméstico. A ingestão em pequenas doses de microcistinas, a longo prazo, pelas populações locais através da sua acumulação em musculutura de peixes, também deve ser considerada, devido à sua potencial capacidade de promover tumores hepáticos cancerígenos. A alta prevalência de saxitoxina na água bruta (60 %) alerta para o fato de que estas toxinas podem ser mais largamente distribuídas na água doce do que se tem conhecimento, especialmente no semiárido brasileiro. A presença de cianobactérias na água tratada (8,2 x105 cel.mL-1) muito acima do limite máximo aceitável para água bruta (2x104 cel.mL-1) revela ineficiência na remoção de células nas ETAs e indica a necessidade urgente de monitoramento regular, implementação de medidas de controle das florações e o cumprimento da portaria 1469/2000 recomendada pelo Ministério da Saúde, visando a melhoria da qualidade da água e, conseqüentemente, da saúde pública.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2017-11-28T12:05:19Z No. of bitstreams: 1 PDF - Eyre Katrinne Ferreira de Carvalho.pdf: 22782941 bytes, checksum: 3886a23253f969a2a12fe28e1dd5811b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-28T12:05:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Eyre Katrinne Ferreira de Carvalho.pdf: 22782941 bytes, checksum: 3886a23253f969a2a12fe28e1dd5811b (MD5) Previous issue date: 2015-09-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This research aimed to evaluate the removal of microcystin-LR and saxitoxin of eutrophic water produced in the laboratory for solar pyramid type still, in order to obtain a drinking water that meets all the potability standards specified in the ordinance 2914 / 11 of the Health Ministry. The methodology for analysis of physical and chemical parameters obeyed preconization the APHA 2012. The analyzes for evaluating the removal cianotoxins were performed by liquid chromatography coupled mass spectrometry (LC/MS) by method has been validated. Experiments were performed with two identical solar stills , the material used for the tray of distillers was stainless steel, simple glass cover and pyramidal geometry, subject to the same climatic conditions and fed two types of study of water (AE), prepared with lysate cultivation of Microcystis aeruginosa and Cylindrospermopsis raciborskii, cyanobacteria were cultivated in the laboratory under controlled conditions and constant monitoring. The solar distillation system had maximum yield of 2,4 L / m².day , less than some similar distillers in the literature, the system can be optimized and this income can be increased from a better insulation system. The results showed for removing turbidity higher than 95% true color was reduced from 20 to 5 uH uH on average, after the distillation process, as expected, there was a decrease in pH and hardness in relation to study water, ammonia showed a slight increase in concentration, but still remained within the maximum amount allowed by law. The results showed initial concentrations in the study of water 11,4 μg.L^-1 and 2 μg.L^-1 for microcystin - LR and saxitoxin respectively, in distilled water was not detected by the method used cyanotoxins . To prove that there has been removing samples were then injected into the mass spectrometer and the results it could be concluded that the cyanotoxins were concentrated in the remaining water from the tray allowing the final result clean water, free of cyanotoxins . / Esta pesquisa teve como objetivo principal avaliar a remoção de microcistina-LR e saxitoxina de água eutrofizada produzida em laboratório, por destilador solar do tipo pirâmide, com vistas a se obter uma água potável que atenda a todos os padrões de potabilidade previstos na portaria 2914/11 do Ministério da Saúde. A metodologia para análises dos parâmetros físico-químicos obedeceu à preconização do APHA 2012. As análises para avaliação da remoção de cianotoxinas foram realizadas por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas (LC/MS) por método já validado. Foram realizados experimentos com dois destiladores solares idênticos, o material utilizado para a bandeja dos destiladores foi inox, a cobertura de vidro simples e geometria piramidal, foram submetidos às mesmas condições climáticas e alimentados com dois tipos de água de estudo (AE), preparadas com cultivo lisado de Microcystis aeruginosa e Cylindrospermopsis raciborskii, as cianobactérias foram cultivados em laboratório sob condições controladas e monitoramento constante. O sistema de destilação solar apresentou rendimento máximo de 2,4 L/m².dia, valor inferior a alguns destiladores similares encontrados na literatura, o sistema pode ser otimizado e esse rendimento pode ser aumentado a partir de um melhor isolamento do sistema. Os resultados mostraram para turbidez remoção acima de 95%, cor verdadeira foi reduzida de 20 uH para 5 uH em média, após o processo de destilação, como era esperado, houve diminuição do pH e da dureza em relação a água de estudo, a amônia apresentou um ligeiro aumento na concentração, mas ainda assim permaneceu dentro do valor máximo permitido pela legislação. Os resultados mostraram concentrações médias iniciais na água de estudo de 11,4 μg.L^-1 e 2 μg.L^-1 para microcistina LR e saxitoxina, respectivamente, na água destilada não foi detectado cianotoxinas pelo método utilizado. Para provar que houve remoção as amostras foram então injetadas em espectrômetro de massas e com os resultados pôde-se concluir que as cianotoxinas ficaram concentradas na água remanescente da bandeja possibilitando como resultado final água tratada, livre de cianotoxinas.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2018-10-23T13:26:36Z No. of bitstreams: 1 PDF - Daniely de Lucena Silva.pdf: 19787731 bytes, checksum: 4876e7607977a002cf59f1f8d2f5d9a8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-23T13:26:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Daniely de Lucena Silva.pdf: 19787731 bytes, checksum: 4876e7607977a002cf59f1f8d2f5d9a8 (MD5) Previous issue date: 2018-08-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The Flock & Lock technique was indicated as one of the best alternatives for the recovery of eutrophicated lakes and reservoirs. This is a series of applications of flocculants (Flock) and clays (Lock) to flocculate / sediment and inactive, respectively, the phosphorus of the water column. The present study evaluated the efficiency of aluminum sulphate (SUL), alkali polychloride (PAC) and chitosan (QUI) flocculants, isolated and combined with natutal (BEN) and lanthanum modified bentonite (BML) eutrophic dust from the Brazilian semiarid, as well as the beneficial effects on cyanobacteria density and the intra and extracellular forms of cyanotoxins. Bench scale tests using water samples from the Argemiro Figueiredo reservoir, located in the municipality of Itatuba, Paraíba, Brazil. These tests were conducted in glass beakers containing 200 mL of water from the reservoir, samples being collected at the top and bottom of the beakers. Cyanobacteria density was determined by inverted microscope and the intra and extracellular concentrations of the cyanotoxins microcystin, saxitoxin and cylindrospermopsin by the Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay (ELISA) method. Analysis of one-way variance (ANOVA one-way) was performed to verify significant differences between treatments. It was observed that the SUL and PAC flocculants efficiently reduced the PT, PSR, turbidity, chlorophyll-a, cyanobacteria density and intracellular microcystin efficiency, whereas the chitosan showed low removal power of the evaluated parameters. The BML showed to be more efficient than the BEN, however, the application of these clays combined with the flocculants was not strictly necessary in the success of the Flock & Lock technique, since the SUL and PAC alone proved to be sufficient in the significant removal of the parameters studied. The efficiency of flocculants in the removal of cyanobacteria cells varied between species. Small-sized species such as A. delicatissima, M. glauca and M. tenuissima were effectively removed regardless of treatment, including those with QUI and BEN, while filamentous cyanobacteria C. raciborskii, G. amphibium, P. agardhii and P. Catenata were removed only with the application of PAC, SUL and BML isolated and combined. The intracellular concentrations of saxitoxin and cylindrospermopsin and the extracellular fraction of these cyanotoxins and microcystin were not influenced by the application of flocculants and clays. These results show that cyanotoxin types differ in the response to these compounds and that the successful application of the Flock & Lock technique in the recovery of eutrophic lakes and reservoirs can be compromised in bodies of water with high concentration of dissolved toxins. / A técnica Flock & Lock tem sido indicada como uma das melhores alternativas na recuperação de lagos e reservatórios eutrofizados. Essa técnica consiste na aplicação de floculantes (Flock) e argilas (Lock) para flocular/sedimentar e inativar, respectivamente, o fósforo da coluna d‟água. O objetivo do presente estudo foi avaliar a eficiência dos floculantes sulfato de alumínio (SUL), policloreto de alimínio (PAC) e quitosana (QUI), isolados e combinados com argilas betonita natutal (BEN) e bentonita modificada com lantânio (BML), na remoção do P em águas eutrofizadas do semiárido brasileiro, bem como verificar os efeitos desses compostos sobre a densidade das cianobactérias e as concentrações intra e extracelular das cianotoxinas. Ensaios em escala de bancada foram realizados utilizando amostras da água do reservatório Argemiro Figueiredo, localizado no município de Itatuba, Paraíba, Brasil. Esses ensaios foram conduzidos em provetas de vidro contendo 200 mL da água do reservatório, sendo coletadas amostras no topo e fundo das provetas. A densidade das cianobactérias foi determinada em microscópio invertido e as concentrações de intra e extracelular das cianotoxinas microcistina, saxitoxina e cilindrospermopsina pelo método Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay (ELISA). A análise de variância um fator (ANOVA um fator) foi realizada para verificar as diferenças significativas entre os tratamentos. Foi observado que os floculantes SUL e PAC reduziram eficientemente da coluna d‟água o PT, PSR, turbidez, clorofila-a, densidade das cianobactérias e microcistina intracelular, enquanto a quitosana mostrou baixo poder de remoção dos parâmetros avaliados. A BML mostrou ter maior eficiência que a BEN, no entanto, a aplicação dessas argilas combinadas com os floculantes mostrou não ser estritamente necessária no sucesso da técnica Flock & Lock, uma vez que o SUL e PAC sozinhos mostraram ser suficientes na remoção significativa dos parâmetros estudados. A eficiência dos floculantes na remoção das células das cianobactérias variou entre as espécies. As espécies de pequeno tamanho como A. delicatissima, M. glauca e M. tenuissima foram eficazmente removidas independente do tratamento, incluindo aqueles com a QUI e a BEN, enquanto as cianobactérias filamentosas C. raciborskii, G. amphibium, P. agardhii e P. catenata foram removidas apenas com a aplicação do PAC, SUL e BML isolados e combinados. As concentrações intracelulares da saxitoxina e cilindrospermopsina e a fração extracelular dessas cianotoxinas e da microcistina não foram influenciadas pela aplicação dos floculantes e argilas. Esses resultados mostram que os tipos de cianotoxinas diferem na resposta a esses compostos e que o sucesso da aplicação da técnica Flock & Lock na recuperação de lagos e reservatórios eutrofizados pode ser comprometida em corpos d‟água com alta concentração de toxinas dissolvidas.

As cianotoxinas, potencialmente prejudiciais à saúde dos homens e animais, são toxinas produzidas pelas cianobactérias e que podem estar presentes em reservatórios utilizados para captação de água para abastecimento, sobretudo em função do agravamento das condições sanitárias das bacias hidrográficas. Diante disso, torna-se fundamental que a água esteja adequada ao consumo humano em sua distribuição. Uma das formas de tratamento para remoção das cianotoxinas que vem sendo estudada é por meio do uso de carvão ativado granular &#40;CAG&#41;, cuja eficiência depende de suas características intrínsecas e das condições operacionais. Outra possibilidade para remoção de tais toxinas se dá por meio da utilização de microrganismos capazes de promover sua biodegradação. A presente pesquisa analisou o potencial de remoção de microcistina por meio de adsorção por três diferentes CAGs comerciais &#40;materiais de origem: casca de coco, mineral e osso&#41; e por meio da degradação biológica por dois gêneros de bactérias. Para isso, foi utilizado um extrato de toxina produzido por meio do cultivo de Microcystis aeruginosa &#40;cepa BB005&#41; em meio WC, ao longo de 30 dias, com fotoperíodo de 12 h. Os carvões foram caracterizados de acordo com a massa específica aparente, umidade, pH, teor de cinzas, número de iodo, índice de azul de metileno e área superficial específica. Em seguida, foram realizados ensaios de adsorção com a microcistina &#40;concentração inicial de 100 &#181;g.L-1&#41; para construção de isotermas com tempo de equilíbrio de 1 h. As análises de toxina foram realizadas pelo método ELISA e os dados foram ajustados aos modelos matemáticos de Langmuir e de Freundlich. Os melhores resultados de adsorção foram obtidos a partir do carvão de origem mineral &#40;99&#37; de remoção&#41;, que apresentou valores maiores para número de iodo &#40;710 mgI2.g-1&#41;, índice de azul de metileno &#40;169 mL.g-1&#41;, área superficial específica &#40;911 m2.g-1&#41; e porcentagem de microporos &#40;70&#37;&#41;, com melhor ajuste da isoterma obtido pelo modelo de Freundlich &#40;R2 &#61; 0,88&#41;. Os ensaios de biodegradação da microcistina com os gêneros Sphingomonas sp. e Brevundimonas sp foram realizados com a toxina esterilizada e não esterilizada &#40;concentração inicial de 75 &#181;g.L-1&#41;. Os resultados demonstraram que tais bactérias não foram capazes de degradar a toxina esterilizada. Entretanto, foi observada degradação nos ensaios em que a toxina não estava esterilizada &#40;porcentagem de remoção de 98&#37;&#41;, indicando a presença de algum microrganismo e/ou enzima atuante nesse processo, uma vez que o cultivo da cepa para obtenção do extrato não foi realizado sob condições de assepsia. Recomenda-se, para futuras pesquisas, a identificação do responsável pela biodegradação da microcistina, bem como a aplicação do carvão mineral em maior escala &#40;filtro de leito fixo&#41;. Deste modo, será possível avaliar a formação de biofilme no leito de carvão, e comparar o desempenho da adsorção e da biodegradação na remoção do poluente-alvo em escala mais próxima à real. / The cyanotoxins, which are potentially harmful to the health of humans and animals, are toxins produced by cyanobacteria. They can be found in reservoirs used for water supply, especially due to the degradation of sanitary conditions within the watersheds. Therefore, it is essential to assure potable water for human consumption in its distribution. The use of granular activated carbon &#40;GAC&#41; has been studied for advanced water treatment and cyanotoxins\' removal. The efficiency of such technology depends on activated carbon intrinsic characteristics and operating conditions. Removing such toxins through biodegration by microrganisms is another possibility. The present study was perfomed in laboratory conditions and analyzed microcystin removal by adsorption by three commercial GACs &#40;source materials: coconut shell, mineral and bone&#41; and through the biological degradation by two genera of bacteria. An extract of toxin was produced by the cultivation of Microcystis aeruginosa &#40;strain BB005&#41;, in medium WC throughout 30 days, with a 12 h photoperiod. The activated carbon samples were characterized regarding the apparent density, moisture, pH, ash content, iodine number, methylene blue index and specific surface area. Thereafter, adsorption experiments were conducted with microcystin &#40;initial concentration of 100 &#181;g.L-1&#41; for estimating isotherms considering an equilibrium time of 1 h. The toxin analyses were performed by the ELISA &#40;Enzyme-Linked Immunosorbent Assay&#41; and the data were adjusted to the mathematical models of Langmuir and Freundlich. The best adsorption results were obtained with the mineral carbon &#40;removal percentages of 98&#37;&#41;, which also showed the highest values for the iodine number &#40;710 mgI2.g-1&#41;, methylene blue index &#40;169 mL.g-1&#41;, specific surface area &#40;911 m2.g-1&#41; and percentage of micropores &#40;70%&#41;, with best adjustment of the isotherm through the Freundlich model &#40;R2 &#61; 0.88&#41;. The biodegradation tests of microcystin with Sphingomonas sp. and Brevundimonas sp. were carried out with the sterile and non-sterile toxin &#40;initial concentration of 75 &#181;g.L-1&#41;. The results showed that these bacteria were not able to promote degradation of the toxin when it was sterilized. However, the degradation was observed in those tests in which the toxin was not sterilized &#40;reduction up to 98%&#41;, suggesting the presence of a microrganism and&#47;or an enzyme responsible for this process, since the cultivation of the strain for obtaining the extract was not performed under sterile conditions. As for future research, it is recommendedthe identification of the factor responsible for the biodegradation of the microcystin, as well as the study of the use of the activated carbon from mineral source in a larger scale &#40;fixed-bed filter&#41;. This would help to reach a scale closer to the real water treatment plants and evaluate the biofilm formation in the carbon bed, allowing the comparison of the performance of both adsorption and biodegradation processes in the removal of the target pollutant.