Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Ecologia, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2007. / Submitted by Raquel Viana (tempestade_b@hotmail.com) on 2009-11-23T15:17:25Z No. of bitstreams: 1 2007_AdrianaCristinaMarinhoFernandes.pdf: 9414820 bytes, checksum: 01076eb3d19a4e7d2d7021604be95728 (MD5) / Approved for entry into archive by Carolina Campos(carolinacamposmaia@gmail.com) on 2010-01-13T18:42:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_AdrianaCristinaMarinhoFernandes.pdf: 9414820 bytes, checksum: 01076eb3d19a4e7d2d7021604be95728 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-01-13T18:42:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_AdrianaCristinaMarinhoFernandes.pdf: 9414820 bytes, checksum: 01076eb3d19a4e7d2d7021604be95728 (MD5) Previous issue date: 2007-05 / Os ecossistemas aquáticos estão sujeitos a vários tipos de perturbações antrópicas que alteram a estrutura e o funcionamento desses ambientes. Modificações na estrutura da paisagem (uso intenso da terra para fins agrícolas ou urbanos) em áreas adjacentes aos rios provocam alterações na qualidade da água, no sedimento de fundo dos rios, na quantidade e qualidade de alimentos disponíveis aos organismos aquáticos. Organismos bentônicos têm sido amplamente utilizados como indicadores de qualidade ambiental, pois são sensíveis a vários tipos de degradação ambiental e respondem diferentemente a um amplo espectro de nível e tipos de poluição. Os índices mais usados para avaliar o impacto de poluentes sobre as comunidades aquáticas são os índices de diversidade, bióticos e de comparação de comunidades (similaridade e dissimilaridade); a maioria deles apresenta limitações de uso devido à distribuição restrita de muitas espécies. Índices de avaliação da qualidade da água utilizando métodos multivariados prometem compreender um sistema complexo reduzindo o número de variáveis coletadas. Assim o índice de integridade biológica de bentos foi desenvolvido para avaliar a integridade biológica dos ecossistemas aquáticos, aplicando os conceitos de áreas de referência e saúde dos rios, com o objetivo de monitorar e restaurar a condição natural dos ambientes degradados. O objetivo desse trabalho é propor um índice de integridade biológica usando macroinvertebrados bêntonicos na bacia do rio São Bartolomeu (DF). Para isso, foram analisados aspectos da qualidade do habitat, da água, do sedimento e a estrutura da comunidade bentônica para definição de áreas de referência nos 43 pontos selecionados nesta bacia. Para análise da qualidade da água foram realizadas medidas de pH, alcalinidade, condutividade elétrica, sólidos totais dissolvidos (STD) concentração de oxigênio dissolvido (OD) e consumido (OC), concentração de nitrato, amônio e ortofosfato. O sedimento foi analisado quanto ao tamanho dos grãos, percentual de matéria orgânica e concentração de nitrogênio e fósforo total. Aspectos da estrutura da comunidade bentônica foram analisados, entre eles a composição, riqueza e diversidade de táxons, os grupos tróficos de alimentação e a abundância relativa. A qualidade da água foi alterada devido à influência antrópica. A condutividade elétrica, a alcalinidade, os STD e a concentração de nutrientes aumentaram em resposta ao impacto; por outro lado, a concentração de oxigênio dissolvido diminuiu. No sedimento o intenso uso da terra provocou alterações no tamanho dos grãos, com crescente deposição de areia fina e argila, no teor de matéria orgânica e na concentração de nitrogênio e fósforo total, que aumentaram em resposta ao impacto. Foram identificados 9401 indivíduos, entre os quais as larvas de Chironomidae (Insecta: Diptera) foram dominantes na maioria dos pontos. Larvas de Plecoptera apresentaram maior sensibilidade ao impacto que as de Ephemeroptera e Trichoptera. O grupo trófico do tipo coletor foi dominante na maioria dos pontos amostrados. A comunidade bentônica apresentou alterações na composição, abundância, riqueza e diversidade nas áreas mais degradadas. Para o índice de integridade biológica, foram selecionadas 20 medidas, das quais apenas seis mostraram sensibilidade para distinguir áreas de referência de áreas degradadas. O índice de integridade proposto para o rio São Bartolomeu foi sensível para qualificar quatro tipos de ambientes segundo o nível de preservação: impactado, degradado, bom e muito bom, demonstrando que a comunidade bentônica pode ser usada em índices de avaliação da integridade biológica na bacia do rio São Bartolomeu. O baixo número de áreas consideradas de referência e a baixa abundância dos organismos foram limitantes para a elaboração do índice; por isso, um número maior de amostragens espaciais e temporais seria necessário para aprimorar o índice. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The aquatic ecosystems are subject to several types of disturbances anthrophics that alter the structure and the function of those environments. Modifications in the structure of the landscape (use intense of the earth for ends agricultural or urban) in areas adjacent to the rivers they provoke alterations in the quality of the water, in the sediment of bottom of the rivers, in the amount and quality of available feed to the aquatic organisms. Organisms benthic have been used thoroughly as indicators of environmental quality, because they are sensitive to several types of environmental degradation and they answer differently to a wide level spectrum and pollution types. The indexes more used to evaluate the impact of pollutant on the aquatic communities are the diversity indexes, biotic and of communities' comparison (similarity and dissimilarity); most of them presents use limitations due to the restricted distribution of a lot of species. Indexes of evaluation of the quality of the water using methods multimetrics promises to understand a complex system reducing the number of collected variables. Thus index of biological integrity was developed to evaluate the biological integrity of the aquatic ecosystems, applying the concepts of reference areas and health of the rivers, with the objective of to monitor and to restore the natural condition of the degraded environments. The objective of that work is to propose an index of biological integrity using macroinvertebrates benthic in the basin of the São Bartolomeu River (DF). For that, aspects of the quality of the habitat were analyzed, of the water, of the sediment and the structure of the community benthic for definition of reference areas in the 43 points selected in this basin. For analysis of the quality of the water pH measures were accomplished, alkalinity, electric conductivity, dissolved total solids (TDS) concentration of dissolved oxygen (OD) and consumed (OC), concentration of nitrate, ammonium and orthophosphate. The sediment was analyzed as for the size of the grains, percentage of organic matter and concentration of nitrogen and total phosphor. Aspects of the structure of the community benthic were analyzed, among them the composition, richness and taxa diversity, the groups feeding trophics and the relative abundance. The quality of the water was altered due to the influence antrophic. The electric conductivity, the alkalinity, TDS and the concentration of nutrients increased in response to the impact; on the other hand, the concentration of dissolved oxygen decreased. In the sediment the intense use of the earth provoked alterations in the size of the grains, with growing deposition of fine sand and clay, in the percentage of organic matter and in the concentration of nitrogen and total match, increased in response to the impact. They were identified 9401 individuals, among the ones which the larvas of Chironomidae (Insecta: Diptera) they were dominant in most of the points. Larvae of Plecoptera presented larger sensibility to the impact that the one of Ephemeroptera and Trichoptera. The group trophic of the type collector was dominant in most of the points. The community benthic presented alterations in the composition, abundance, richness and diversity in the areas more degraded. For the index of biological integrity, 20 measures were selected, of the only six showed sensibility to distinguish areas of reference of degraded areas. The integrity index proposed for the São Bartolomeu River was sensitive to qualify four types of environments according to the preservation level: impacted, degraded, good and very good, demonstrating that the community benthic can be used in indexes of evaluation of the biological integrity in the basin of the São Bartolomeu River. The low number of considered areas of reference and the low abundance of the organisms went limitation to the elaboration of the index; therefore, a larger number of space and temporary samplings would be necessary to perfect the index.

O presente trabalho teve como objetivo realizar um estudo dos níveis de concentração e da distribuição das espécies metálicas Arsênio, Cádmio, Crômio, Cobre, Níquel e Chumbo em água, sedimento e nos organismos bentônicos dos rios e reservatórios pertencentes à Rede de Monitoramento de água e sedimento da CETESB, utilizando as técnicas analíticas de espectrometria de absorção atômica com atomização em forno de grafite (GF AAS) e espectrometria de emissão ótica (ICP OES). Paralelamente, avaliou-se a toxicidade da água e do sedimento para a bactéria Vibrio fischeri e a comunidade bentônica local. A caracterização multielementar (concentração total) dos sedimentos pela técnica de análise por ativação neutrônica (NAA) também foi realizada. Todas as metodologias analíticas foram avaliadas quanto à precisão, exatidão e os limites de detecção e quantificação foram calculados. Nas amostras de água, foram obtidas concentrações dos metais analisados inferiores aos limites estipulados pela Resolução 357/2005 do CONAMA para corpos de água classe 2. Os elementos estudados foram determinados, muitas vezes em concentrações que podem causar efeitos adversos à biota aquática, nas amostras de sedimento de dez dos treze pontos estudados, o que sugere que estes elementos tendem a se depositar nos sedimentos. Obtiveram-se concentrações dos elementos Cd, Cu, Pb e Ni em muitas das amostras de invertebrados bentônicos estudados, demonstrando que estes elementos podem ser absorvidos e bioacumulados nos organismos expostos aos sedimentos contaminados. A correlação entre as concentrações dos elementos no sedimento e nos organismos foi significativa e positiva. As correlações entre as concentrações dos elementos detectados e a massa dos organismos também foram significativas, porém negativas, ou seja, quanto menor a massa, maiores concentrações são esperadas. Não foi detectada toxicidade aguda nas amostras de água para o Vibrio fischeri, porém foi detectada na água intersticial de oito das treze amostras de sedimento testadas. Quanto à avaliação da comunidade bentônica, um ponto foi classificado como qualidade Ruim, oito como Regular e quatro como Boa, segundo critério adotado pela CETESB. Os resultados obtidos na análise de sedimentos por análise por ativação neutrônica demonstraram existir valores mais enriquecidos para os elementos As, Br, Cr, Hf, Ta, Th , U e Zn e os elementos terras raras (ETR) Ce, Eu, La, Nd, Sm, Tb e Yb em muitas das amostras analisadas indicando que pode estar havendo contribuição antrópica para esses elementos. / The present study analyzed concentration levels and distribution of As, Cd, Cr, Cu, Ni and Pb metallic species in water, sediment and aquatic organisms in rivers and reservoirs of a water and sediment quality monitoring network belonging to CETESB. For this purpose two analytical techniques Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry (GF AAS) and Optical Emission Spectrometry with Inductively Coupled Plasma (ICP OES) were used. Water and sediment toxicity for Vibrio fischeri bacteria and the local benthic community were also evaluated. The multielemental characterization of sediments was undertaken by neutron activation analysis technique (NAA). All the analytical methodologies were evaluated for precision and accuracy, and detection and quantification limits calculated. In water samples metal concentrations were below the CONAMA 357/2005 resolution limits for class 2 water bodies. For sediment samples metal concentration levels that can cause adverse effects on aquatic biota were found in 10 of the 13 collection points studied. Metals Cd, Cu, Pb and Ni were detected in many invertebrate benthic organisms samples studied, indicating that these elements can be absorbed and bioaccumulated by these organisms when exposed to contaminated sediments. Significant correlations were found for metal concentrations in sediments and organisms. Negative correlations between detected element concentrations and weight of the sampled organisms were significant, so that the lower the weight the higher metal concentrations were measured. Acute toxicity for Vibrio fischeri was not observed for the water samples, but was detected in 8 of the 13 sediment interstitial water samples tested. As for the benthic community evaluation, one of the 13 points was rated as BAD quality, 8 rated as REGULAR and 4 as GOOD, using CETESB´s classification. The results for sediment samples by NAA showed higher enrichment values for As, Br, Cr, Hf, Ta, Th , U e Zn and rare earth elements (REE) Ce, Eu, La, Nd, Sm, Tb and Yb in many of the tested sediment samples indicating that there may be and anthropic contribution for these elements.

O presente trabalho teve como objetivo realizar um estudo dos níveis de concentração e da distribuição das espécies metálicas Arsênio, Cádmio, Crômio, Cobre, Níquel e Chumbo em água, sedimento e nos organismos bentônicos dos rios e reservatórios pertencentes à Rede de Monitoramento de água e sedimento da CETESB, utilizando as técnicas analíticas de espectrometria de absorção atômica com atomização em forno de grafite (GF AAS) e espectrometria de emissão ótica (ICP OES). Paralelamente, avaliou-se a toxicidade da água e do sedimento para a bactéria Vibrio fischeri e a comunidade bentônica local. A caracterização multielementar (concentração total) dos sedimentos pela técnica de análise por ativação neutrônica (NAA) também foi realizada. Todas as metodologias analíticas foram avaliadas quanto à precisão, exatidão e os limites de detecção e quantificação foram calculados. Nas amostras de água, foram obtidas concentrações dos metais analisados inferiores aos limites estipulados pela Resolução 357/2005 do CONAMA para corpos de água classe 2. Os elementos estudados foram determinados, muitas vezes em concentrações que podem causar efeitos adversos à biota aquática, nas amostras de sedimento de dez dos treze pontos estudados, o que sugere que estes elementos tendem a se depositar nos sedimentos. Obtiveram-se concentrações dos elementos Cd, Cu, Pb e Ni em muitas das amostras de invertebrados bentônicos estudados, demonstrando que estes elementos podem ser absorvidos e bioacumulados nos organismos expostos aos sedimentos contaminados. A correlação entre as concentrações dos elementos no sedimento e nos organismos foi significativa e positiva. As correlações entre as concentrações dos elementos detectados e a massa dos organismos também foram significativas, porém negativas, ou seja, quanto menor a massa, maiores concentrações são esperadas. Não foi detectada toxicidade aguda nas amostras de água para o Vibrio fischeri, porém foi detectada na água intersticial de oito das treze amostras de sedimento testadas. Quanto à avaliação da comunidade bentônica, um ponto foi classificado como qualidade Ruim, oito como Regular e quatro como Boa, segundo critério adotado pela CETESB. Os resultados obtidos na análise de sedimentos por análise por ativação neutrônica demonstraram existir valores mais enriquecidos para os elementos As, Br, Cr, Hf, Ta, Th , U e Zn e os elementos terras raras (ETR) Ce, Eu, La, Nd, Sm, Tb e Yb em muitas das amostras analisadas indicando que pode estar havendo contribuição antrópica para esses elementos. / The present study analyzed concentration levels and distribution of As, Cd, Cr, Cu, Ni and Pb metallic species in water, sediment and aquatic organisms in rivers and reservoirs of a water and sediment quality monitoring network belonging to CETESB. For this purpose two analytical techniques Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry (GF AAS) and Optical Emission Spectrometry with Inductively Coupled Plasma (ICP OES) were used. Water and sediment toxicity for Vibrio fischeri bacteria and the local benthic community were also evaluated. The multielemental characterization of sediments was undertaken by neutron activation analysis technique (NAA). All the analytical methodologies were evaluated for precision and accuracy, and detection and quantification limits calculated. In water samples metal concentrations were below the CONAMA 357/2005 resolution limits for class 2 water bodies. For sediment samples metal concentration levels that can cause adverse effects on aquatic biota were found in 10 of the 13 collection points studied. Metals Cd, Cu, Pb and Ni were detected in many invertebrate benthic organisms samples studied, indicating that these elements can be absorbed and bioaccumulated by these organisms when exposed to contaminated sediments. Significant correlations were found for metal concentrations in sediments and organisms. Negative correlations between detected element concentrations and weight of the sampled organisms were significant, so that the lower the weight the higher metal concentrations were measured. Acute toxicity for Vibrio fischeri was not observed for the water samples, but was detected in 8 of the 13 sediment interstitial water samples tested. As for the benthic community evaluation, one of the 13 points was rated as BAD quality, 8 rated as REGULAR and 4 as GOOD, using CETESB´s classification. The results for sediment samples by NAA showed higher enrichment values for As, Br, Cr, Hf, Ta, Th , U e Zn and rare earth elements (REE) Ce, Eu, La, Nd, Sm, Tb and Yb in many of the tested sediment samples indicating that there may be and anthropic contribution for these elements.