O principal objetivo deste trabalho é fazer uma análise exploratória a partir da bibliograa disponível, sobre o problema da poluição marinha no Brasil, em particular, da causada por derramamento de óleo. Analisando as principais fontes de poluição, no mundo e no Brasil, seus respectivos impactos ambientais e as metodologias de prevenção, controle, e de resposta adotadas, foi proposto um sistema de vigilância marítimo, capaz de vigiar grandes áreas independentemente das condições de luminosidade e de tempo. São apresentadas duas propostas, ambas baseadas em técnicas de sensoriamento remoto por radar, mas que se diferem principalmente pelas técnicas de aquisição de imagens e de processamento dos dados. Uma já consagrada mundialmente, a RAR (Real Aperture Radar ), e, a outra, a SAR (Synthetic Aperture Radar), que além de operar sob as condições adversas acima mencionadas, é capaz também de obter ótima resolução espacial independentemente da distância do sensor e do alvo. Este estudo demonstra a ineficiência das metodologias adotadas aqui no Brasil, para detectar, avaliar e combater óleo no mar e alerta para as vantagens de se utilizar técnicas modernas de vigilância marítima. / The main objectives of this work are to make a exploratory analysis from the available readings, about the maritime pollution problem in Brazil, particulary that from oil spills. Analyzing the main sources of oil pollution around the world and in Brazil; their environmental impacts, and prevention, control and response methods adopted, a radar maritime surveillance system was proposed to investigate large areas, under rain or sun, at day and night time, agaist oil spills. It is presented two kind of sensor: the first one is RAR (Real Aperture Radar) wich is well known world wide, and the other one is the SAR (Synthetic Aperture Radar), wich is well suited to have good spacial resolution at any distance from the target. This work shows the needs to solve those problems related to maritime pollution in Brazil and the advantages to have a modem system to patrol the sea.

O principal objetivo deste trabalho é fazer uma análise exploratória a partir da bibliograa disponível, sobre o problema da poluição marinha no Brasil, em particular, da causada por derramamento de óleo. Analisando as principais fontes de poluição, no mundo e no Brasil, seus respectivos impactos ambientais e as metodologias de prevenção, controle, e de resposta adotadas, foi proposto um sistema de vigilância marítimo, capaz de vigiar grandes áreas independentemente das condições de luminosidade e de tempo. São apresentadas duas propostas, ambas baseadas em técnicas de sensoriamento remoto por radar, mas que se diferem principalmente pelas técnicas de aquisição de imagens e de processamento dos dados. Uma já consagrada mundialmente, a RAR (Real Aperture Radar ), e, a outra, a SAR (Synthetic Aperture Radar), que além de operar sob as condições adversas acima mencionadas, é capaz também de obter ótima resolução espacial independentemente da distância do sensor e do alvo. Este estudo demonstra a ineficiência das metodologias adotadas aqui no Brasil, para detectar, avaliar e combater óleo no mar e alerta para as vantagens de se utilizar técnicas modernas de vigilância marítima. / The main objectives of this work are to make a exploratory analysis from the available readings, about the maritime pollution problem in Brazil, particulary that from oil spills. Analyzing the main sources of oil pollution around the world and in Brazil; their environmental impacts, and prevention, control and response methods adopted, a radar maritime surveillance system was proposed to investigate large areas, under rain or sun, at day and night time, agaist oil spills. It is presented two kind of sensor: the first one is RAR (Real Aperture Radar) wich is well known world wide, and the other one is the SAR (Synthetic Aperture Radar), wich is well suited to have good spacial resolution at any distance from the target. This work shows the needs to solve those problems related to maritime pollution in Brazil and the advantages to have a modem system to patrol the sea.

A região de estudo situa-se no Canal de São Sebastião, Litoral Norte do Estado de São Paulo (Brasil), onde se localizam quatro emissários submarinos situados entre as cidades São Sebastião e Ilhabela. Este canal é utilizado para a prática de diversos esportes náuticos, pesca esportiva e artesanal, sendo a avaliação dos efeitos do despejo de efluentes domésticos e industriais nesse corpo d\'água fundamental para assegurar a qualidade do ambiente e garantir a preservação da saúde humana. O objetivo deste estudo foi avaliar, em meses de verão e inverno de um ano típico, a concentração de potenciais contaminantes (coliformes fecais e nutrientes), em condições extremas, e a dispersão das plumas dos efluentes desses emissários. Para isso, foram utilizados módulos hidrodinâmico e de qualidade de água do modelo Delft3D (para o campo distante), bem como o modelo CORMIX (para o campo próximo). Os resultados das simulações hidrodinâmicas foram consistentes com as características citadas em literatura e a partir de parâmetros estatísticos. A modelagem de campo próximo mostrou a influência das correntes no transporte e diluição inicial das plumas dos efluentes. Após o acoplamento, os resultados das simulações de campo distante da modelagem das plumas dos emissários submarinos mostraram que as mesmas não excederam os níveis máximos estabelecidos pelo CONAMA (Nº 274/2000 e 357/2005) ao atingir a costa. Conforme os resultados de monitoramento in situ realizados pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo, as praias locais próximas aos emissários são geralmente classificadas como impróprias para o banho e com má qualidade da água. Assim, o esgoto bruto despejado através dos córregos ou diretamente nas praias pode ser identificado como o responsável pela contaminação ambiental da costa na área de estudo. / The study region is located in the São Sebastião channel, in the north coast of São Paulo (Brazil), where four submarine outfall are located between São Sebastião and Ilhabela cities. This channel is used for the practice of various nautical sports, sport fishing and crafts, and the evaluation of the effects of the disposal of domestic and industrial effluents in this water body is fundamental to ensure the water quality and the preservation of human health. The objective of this study was to evaluate the concentration of potential contaminants (fecal coliforms and nutrients) during the summer and winter of a typical year, in extreme conditions, and the dispersion of effluent plumes from these submarine outfalls. For that, Delft3D model\'s hydrodynamic and water quality modules (far field) were used, as well as the CORMIX model (near field). Results of hydrodynamic simulations were consistent with the characteristics cited in the literature and from statistical parameters. Near field modeling showed the influence of the currents in the transport and initial dilution of the effluent plumes from the submarine outfalls. After coupling, the results of far field modeling showed that they did not exceed the maximum levels established by the National Environmental Council, Resolutions Nº 274/2000 and Nº 357/2005, when reaching the coast. Once the literature indicates that the local beaches near the submarine outfalls are often classified as inappropriate for bathing and with bad water quality. Thus, raw sewage dumped through the streams or directly on the beaches can be identified as responsible for the environmental contamination of the coast in the study area.

Neste trabalho, foram analisados alguns sistemas bioquímicos relacionados ao estresse oxidativo em diferentes tecidos de moluscos bivalves, em resposta a diferentes tipos de estresse ambiental, com o intuito de se verificar a possibilidade de utilização destes sistemas em programas de biomonitoramento do ambiente marinho, assim como verificar a influência de variações em parâmetros ambientais não relacionados à poluição sobre esses sistemas. Mexilhões Perna perna e Mytella guyanensis coletados em ambientes poluídos apresentaram níveis significativamente maiores de lesões em DNA e lipídeos que animais coletados em local limpo. Além disso, mexilhões expostos a metais apresentaram também maiores níveis de lesões em DNA e lipídeos. Estes dados indicam que as lesões analisadas nos mexilhões apresentaram uma boa resposta aos diferentes contaminantes, o que sugere sua utilização como biomarcadores da contaminação ambiental marinha. Entretanto, outros fatores tais como os ciclos de exposição ao ar, sazonalidade e variações de salinidade também ocasionaram oscilações nos níveis de lesões em DNA e lipídeos. Estes dados sugerem que deve-se ter especial atenção às condições de coleta em estudos de biomonitormanento ambiental, uma vez que variações ambientais não controladas em fatores abióticos podem influenciar nos resultados obtidos Em mexilhões expostos a diferentes metais em laboratório por diferentes períodos, foram estudadas as atividades de algumas enzimas antioxidantes tais como a catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx), glutationa peroxidase específica para hidroperóxidos de lipídeos (PHGPx), glutationa S-transferase (GST), níveis de glutationa reduzida (GSH) e de peroxidação lipídica. Algumas oscilações foram observadas nestes parâmetros, em relação à susceptibilidade dos tecidos à peroxidação lipídica. As maiores correlações foram observadas entre a atividade da PHGPx e os níveis de peroxidação lipídica, indicando um possível papel protetor da PHGPx contra lesões oxidativas às membranas, como também sua modulação pelos metais. Níveis de serotonina (5HT) e dopamina (DOPA) foram também avaliados em glândulas digestivas e tecido muscular de mexilhões P. perna, onde verificou-se que os metais causaram depleção dos níveis de 5HT e DOPA. No caso específico de tecidos musculares, uma diminuição dos níveis destes dois compostos poderia ser devido à contração tônica das valvas dos mexilhões em resposta a presença dos metais, uma vez que estes dois compostos estão envolvidos no relaxamento muscular dos mexilhões. Quando mexilhões foram expostos ao ar, constatamos também uma diminuição nos níveis de 5HT e DOPA no músculo, o que provavelmente estava associado à contração muscular para o fechamento das valvas, evitando assim a dessecação. Ao serem re-submersos, os níveis voltaram aos anteriores (similares aos controles), o que indicaria o relaxamento dos músculos com a conseqüente abertura das valvas. Nenhuma diferença foi observada nas glândulas digestivas. Pequenas variações foram também observadas nos níveis de 5HT e DOPA, entre mexilhões coletados em diferentes horários do dia, indicando o papel destes dois compostos no controle dos ritmos biológicos. Sendo assim, oscilações nos níveis destes dois compostos em função da exposição a metais pesados podem comprometer também os ritmos biológicos destes animais. Ainda, em estudos adicionais foi caracterizado por cromatografia líquida de alta performance acoplado à espectrometria de massas (HPLC/MS) e por ressonância magnética nuclear de próton e carbono, o produto de oxidação da melatonina pelo oxigênio singlete, o AFMK. Como parte deste estudo, comprovamos a hipótese de que a reação de nitrilas com peróxido de hidrogênio em meio alcalino gera oxigênio singlete, em estudos de monitoramento das emissões de luz bi e monomoleculares do oxigênio singlete, e pela detecção do produto acetamida por HPLC/MS. Por fim, um novo método de detecção de melatonina e AFMK com alta especificidade e sensibilidade por HPLC/MS foi desenvolvido. / In this work, some biochemical systems were evaluated in different tissues of bivalve mollusks, in response to different stress, in order to verify the possibility of use of these systems as pollution bioindicators in marine environmental monitoring studies, as well as to verify the influence of environmental variations not related to pollution on these systems. Mussels Mytella guyanensis and Perna perna collected in polluted environments presented higher levels of DNA and lipid damage, compared to mussels from a reference site. Mussels exposed to different metals also presented high levels of DNA and lipid damage. These data indicates that the lesions evaluated in mussels showed good responses to the contaminants, suggesting its use as biomarkers of marine contamination. On the other hand, other environmental variations such as air exposure cyvles, seasonality and variations in salinity also caused changes in the levels of DNA and lipid damage, indicating that the collection procedure of mussels, including observations of the environment conditions, should be considered for better interpretation of the results. In mussels exposed to different metal at different time intervals, the activities of the antioxidant enzymes catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase (PHGPx), and glutathione S-transferase (GST), as well as the levels of reduced glutathione (GSH) and lipid peroxidation were evaluated. Some oscillations were observed in these parameters, related to the susceptibility of the digestive gland to lipid peroxidation. Major relationships were observed between the activity of PHGPx and the levels of lipid peroxidation, suggesting a protective role of PHGPx against lipid peroxidation and its modulation by metals. The levels of serotonin (5HT) and dopamine (DOPA) were also evaluated in digestive gland and muscle tissues of the mussels, being observed 5HT and DOPA depletion in both tissues. In muscle tissues, this would be related to the tonic catch contraction of muscle fibers in response to the metal exposure, since 5HT and DOPA are involved in this process. Experiments of exposure of mussels to air and re-submersion were also done to verify the effects on 5HT and DOPA levels. When mussels were exposed to air, decreases in 5HT and DOPA were observed, and when mussels were re-submersed, the levels back to the control values, which would also be related to the muscle contraction. No differences were observed in digestive glands. Little variations in 5HT and DOPA levels were observed between mussels collected at different times of the day, indicating a role of these compounds in the control of biological rithms. Additional studies were done, were the oxidative melatonin product by singlet molecular oxygen was characterized by high performance liquid chromatography coupled to mass spectrometry (HPLC/MS), and proton and carbon nuclear magnetic resonance. The chraracterized product was the kynurenine N1-acetyl-N2-formyl-5-methoxykynuramine (AFMK). Along this study, the theory that the reaction of nitriles with hydrogen peroxide in alkaline solutions were confirmated through monitoring of the ligh emmited by singlet oxygen and the detection of the product formed (acetamide). Also, a new method for the simultaneous detection of melatonin and AFMK with high specificity and sensibility by HPLC/MS were developed.

Orientador: Prof. Dr. Herlander da Mata Fernandes Lima / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2017. / Na qualidade de maior porto da América Latina, o Porto de Santos vem sendo submetido à contínua expansão de suas atividades. A dissertação tem como objetivo analisar o contexto nacional e internacional no que concerne à política, planos e programas de ação para proteção marítima e zona costeira contra o derramamento de hidrocarbonetos (oil spill) e derivados como subsídio para propor uma ferramenta de gestão integrada de riscos de derramamento de hidrocarbonetos e derivados (HD) na zona costeira como consequência da atividade portuária. A metodologia contempla a revisão bibliográfica e síntese do estado atual do conhecimento, inventariação das atividades portuárias, uso de métodos quantitativos e qualitativos (aplicação de questionário semi-estruturado) para avaliação do risco, identificação dos fatores que determinaram o risco, avaliação dos paradigmas do risco (Perigo-Exposição-Vulnerabilidade) e quantificação do risco. O estudo permitiu caracterizar a evolução temporal e a distribuição espacial de acidentes envolvendo o derramamento de HD, identificar os fatores críticos de sucesso de uma ferramenta para gestão de riscos de derramamento de HD e avaliar o risco de derramamento de HD na zona costeira do Porto de Santos/SP. / As the largest in all Latin America, the Port of Santos keeps in continuous expansion of it¿s activities. The dissertation has the objective to analyze the national and international context in regards to legislation, plans and action programs in high seas and the coastal zone of protection against hydrocarbons and derivatives spills (oil spill) as subsidy to purpose a management tool of risks of hydrocarbons and derivatives (HD) spill in the coastal zone, as consequences of port activity. The methodology contemplates the literature review, sinthesys of the current state of knowledge and inventory of port activities, resorting to quantitative and qualitative methods (application of a semi-structured questionnaire) of risk evaluation, identification of the factors that determined the risk, evaluation of the risk paradigms (Danger-Exposure-Vulnerability) and risk¿s quantification. The study permitted to identify a temporal development and spatial distribution of accidents involving the HD spills, the critical factors of success for a management tool of risks of hydrocarbons and derivatives spills in the marine area and evaluate the risk of HD spillage in the coastal zone of the Port of Santos / SP.

Neste trabalho, foram analisados alguns sistemas bioquímicos relacionados ao estresse oxidativo em diferentes tecidos de moluscos bivalves, em resposta a diferentes tipos de estresse ambiental, com o intuito de se verificar a possibilidade de utilização destes sistemas em programas de biomonitoramento do ambiente marinho, assim como verificar a influência de variações em parâmetros ambientais não relacionados à poluição sobre esses sistemas. Mexilhões Perna perna e Mytella guyanensis coletados em ambientes poluídos apresentaram níveis significativamente maiores de lesões em DNA e lipídeos que animais coletados em local limpo. Além disso, mexilhões expostos a metais apresentaram também maiores níveis de lesões em DNA e lipídeos. Estes dados indicam que as lesões analisadas nos mexilhões apresentaram uma boa resposta aos diferentes contaminantes, o que sugere sua utilização como biomarcadores da contaminação ambiental marinha. Entretanto, outros fatores tais como os ciclos de exposição ao ar, sazonalidade e variações de salinidade também ocasionaram oscilações nos níveis de lesões em DNA e lipídeos. Estes dados sugerem que deve-se ter especial atenção às condições de coleta em estudos de biomonitormanento ambiental, uma vez que variações ambientais não controladas em fatores abióticos podem influenciar nos resultados obtidos Em mexilhões expostos a diferentes metais em laboratório por diferentes períodos, foram estudadas as atividades de algumas enzimas antioxidantes tais como a catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx), glutationa peroxidase específica para hidroperóxidos de lipídeos (PHGPx), glutationa S-transferase (GST), níveis de glutationa reduzida (GSH) e de peroxidação lipídica. Algumas oscilações foram observadas nestes parâmetros, em relação à susceptibilidade dos tecidos à peroxidação lipídica. As maiores correlações foram observadas entre a atividade da PHGPx e os níveis de peroxidação lipídica, indicando um possível papel protetor da PHGPx contra lesões oxidativas às membranas, como também sua modulação pelos metais. Níveis de serotonina (5HT) e dopamina (DOPA) foram também avaliados em glândulas digestivas e tecido muscular de mexilhões P. perna, onde verificou-se que os metais causaram depleção dos níveis de 5HT e DOPA. No caso específico de tecidos musculares, uma diminuição dos níveis destes dois compostos poderia ser devido à contração tônica das valvas dos mexilhões em resposta a presença dos metais, uma vez que estes dois compostos estão envolvidos no relaxamento muscular dos mexilhões. Quando mexilhões foram expostos ao ar, constatamos também uma diminuição nos níveis de 5HT e DOPA no músculo, o que provavelmente estava associado à contração muscular para o fechamento das valvas, evitando assim a dessecação. Ao serem re-submersos, os níveis voltaram aos anteriores (similares aos controles), o que indicaria o relaxamento dos músculos com a conseqüente abertura das valvas. Nenhuma diferença foi observada nas glândulas digestivas. Pequenas variações foram também observadas nos níveis de 5HT e DOPA, entre mexilhões coletados em diferentes horários do dia, indicando o papel destes dois compostos no controle dos ritmos biológicos. Sendo assim, oscilações nos níveis destes dois compostos em função da exposição a metais pesados podem comprometer também os ritmos biológicos destes animais. Ainda, em estudos adicionais foi caracterizado por cromatografia líquida de alta performance acoplado à espectrometria de massas (HPLC/MS) e por ressonância magnética nuclear de próton e carbono, o produto de oxidação da melatonina pelo oxigênio singlete, o AFMK. Como parte deste estudo, comprovamos a hipótese de que a reação de nitrilas com peróxido de hidrogênio em meio alcalino gera oxigênio singlete, em estudos de monitoramento das emissões de luz bi e monomoleculares do oxigênio singlete, e pela detecção do produto acetamida por HPLC/MS. Por fim, um novo método de detecção de melatonina e AFMK com alta especificidade e sensibilidade por HPLC/MS foi desenvolvido. / In this work, some biochemical systems were evaluated in different tissues of bivalve mollusks, in response to different stress, in order to verify the possibility of use of these systems as pollution bioindicators in marine environmental monitoring studies, as well as to verify the influence of environmental variations not related to pollution on these systems. Mussels Mytella guyanensis and Perna perna collected in polluted environments presented higher levels of DNA and lipid damage, compared to mussels from a reference site. Mussels exposed to different metals also presented high levels of DNA and lipid damage. These data indicates that the lesions evaluated in mussels showed good responses to the contaminants, suggesting its use as biomarkers of marine contamination. On the other hand, other environmental variations such as air exposure cyvles, seasonality and variations in salinity also caused changes in the levels of DNA and lipid damage, indicating that the collection procedure of mussels, including observations of the environment conditions, should be considered for better interpretation of the results. In mussels exposed to different metal at different time intervals, the activities of the antioxidant enzymes catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase (PHGPx), and glutathione S-transferase (GST), as well as the levels of reduced glutathione (GSH) and lipid peroxidation were evaluated. Some oscillations were observed in these parameters, related to the susceptibility of the digestive gland to lipid peroxidation. Major relationships were observed between the activity of PHGPx and the levels of lipid peroxidation, suggesting a protective role of PHGPx against lipid peroxidation and its modulation by metals. The levels of serotonin (5HT) and dopamine (DOPA) were also evaluated in digestive gland and muscle tissues of the mussels, being observed 5HT and DOPA depletion in both tissues. In muscle tissues, this would be related to the tonic catch contraction of muscle fibers in response to the metal exposure, since 5HT and DOPA are involved in this process. Experiments of exposure of mussels to air and re-submersion were also done to verify the effects on 5HT and DOPA levels. When mussels were exposed to air, decreases in 5HT and DOPA were observed, and when mussels were re-submersed, the levels back to the control values, which would also be related to the muscle contraction. No differences were observed in digestive glands. Little variations in 5HT and DOPA levels were observed between mussels collected at different times of the day, indicating a role of these compounds in the control of biological rithms. Additional studies were done, were the oxidative melatonin product by singlet molecular oxygen was characterized by high performance liquid chromatography coupled to mass spectrometry (HPLC/MS), and proton and carbon nuclear magnetic resonance. The chraracterized product was the kynurenine N1-acetyl-N2-formyl-5-methoxykynuramine (AFMK). Along this study, the theory that the reaction of nitriles with hydrogen peroxide in alkaline solutions were confirmated through monitoring of the ligh emmited by singlet oxygen and the detection of the product formed (acetamide). Also, a new method for the simultaneous detection of melatonin and AFMK with high specificity and sensibility by HPLC/MS were developed.

A ativação do oxigênio molecular em suas espécies reativas é uma constante ameaça aos organismos fotossintéticos, uma vez que os cloroplastos são compartimentos celulares altamente susceptíveis ao estresse oxidativo. Sob condições normais, a geração de ERO nestas organelas é lenta e controlada, embora possa ser exacerbada pela exposição a xenobióticos e outros fatores de estresse ambiental. Como a intoxicação por metals poluentes é uma importante fonte de estresse oxidativo em sistemas biológicos, a resistência de organismos fotossintéticos ao estresse metálico deve ser dependente de adaptações bioquímicas que previnam o insulto oxidativo em seus cloroplastos. Com o intuito de investigar esta hipótese, os níveis de antioxidantes cloroplásticos e os padrões de indução da enzima SOD foram estudados no dinoflagelado marinho G. polyedra, sob diferentes modelos de estresse metálico. Primeiramente, os efeitos dos metals poluentes Hg2+, Cd2+, Pb2+ e Cu2+, sobre alguns aspectos fisiológicos deste dinoflagelado, foram avaliados por bioensaios de toxicidade. G. polyedra se mostrou altamente sensível a estes metals, os quais causaram aumentos significativos de mortalidade celular, alta frequência de flashes bioluminescentes e formação de cistos assexuais, em concentrações relativamente baixas. A escala de toxicidade encontrada foi Hg2+> Cu2+>Cd2+> Pb2+, de acordo com seus respectivos valores de CE50. O encistamento parece ser uma importante estratégia celular de resistência à toxicidade de metals, em particular a Pb2+ e Cu2+, uma vez que as células tratadas com estes metals foram capazes de retomar, parcial ou completamente, o estado fisiológico normal quando inoculadas em meio livre de metals tóxicos. Com base nos bioensaios de toxicidade, dois modelos de estresse metálico, crônico e agudo, foram estabelecidos e o balanço oxidativo, em cloroplastos isolados de G. polyedra, avaliado nestas condições experimentais. Diferentes respostas antioxidantes foram verificadas de acordo com o metal e o modelo de estresse aplicado. Em geral, células cronicamente expostas a metals exibiram aumentos de atividade das enzimas antioxidantes SOD e Apx, alto poder redutor e níveis reduzidos do carotenóide peridinina, enquanto nenhuma alteração foi observada quanto aos níveis de β-caroteno. Em contraste, células submetidas a estresse metálico agudo exibiram níveis dobrados de β-caroteno, embora nenhuma alteração significativa tenha sido observada para os demais antioxidantes. A correlação entre o tratamento agudo e a instalação de estresse oxidativo foi inferida pelo consumo de oxigênio exacerbado e menor poder redutor, observados em células expostas aos metals. Em decorrência do estado pró-oxidante, aumentos de lesões oxidativas sobre lipídeos e proteínas cloroplásticas foram detectados predominantemente em células sob tratamento agudo. Respostas específicas da enzima SOD também foram estudadas, observando-se um aumento dose-dependente em sua atividade, que ocorreu nas primeiras horas de exposição aos metals. Das três isoformas detectadas em G. polyedra, apenas FeSOD e MnSOD foram induzidas pelos metals, enquanto os níveis celulares de CuZnSOD não variaram significativamente, nas mesmas condições experimentais. Além da indução por metals, estas duas isoformas também mostraram ser sintetizadas circadianamente em G. polyedra. A isoforma FeSOD foi detectada em cloroplastos deste dinoflagelado e a clonagem parcial do seu cDNA codificador, realizada por técnicas baseadas em PCR. Análises preliminares de filogenia molecular com esta isoforma cloroplástica de G. polyedra indicaram uma alta similaridade com FeSOD cianobacteriana, corroborando a teoria endosimbiôntica para a origem dos cloroplastos modernos. Induções de FeSOD, por exposição aos metals poluentes, incluíram aumentos nos seus níveis de mRNA, revelando um controle transcricional positivo, inédito em G. polyedra. Com relação à oscilação circadiana desta isoforma cloroplástica, níveis constantes de transcritos de FeSOD foram detectados ao longo de 24 h, evidenciando um controle circadiano distinto, ao nível traducional. A partir das informações obtidas nesta tese, conclui-se que os metals poluentes avaliados são extremamente tóxicos a G. polyedra e capazes de induzir um estresse oxidativo em seus cloroplastos, especialmente sob condições agudas de exposição. Durante o estresse metálico crônico, entretanto, a manutenção de uma alta capacidade antioxidante, incluindo o aumento imediato da expressão da FeSOD, é uma estratégia relevante na atenuação das lesões oxidativas em lipídeos e proteínas, prevenindo possíveis danos estruturais e perda de funções cloroplásticas. Esta modulação de antioxidantes cloroplásticos sugere que a adaptação bioquímica de G. polyedra inclui respostas rápidas e específicas ao sítio subcelular onde o estresse oxidativo é instalado, processo este importante na resistência deste dinoflagelado à exposição a metals poluentes. As diferentes possibilidades de regulação da FeSOD, reveladas neste trabalho, salientam ainda a importância desta isoforma na manutenção do equilíbrio oxidativo cloroplástico durante adversidades ambientais e lançam novas perspectivas a respeito do controle de expressão gênica, em G. polyedra. O presente trabalho contribui, portanto, para o entendimento dos componentes bioquímicos e moleculares de processos adaptativos em algas. / Oxygen activation to reactive species is a constant threat to photosynthetic organisms since chloroplasts are cell compartments highly susceptible to oxidative stress. Although moderate at normal conditions, the ROS generating-processes in such organelles can be highly accelerated by xenobiotics and some other environmental factors. Because the intoxication with pollutant metals is an important source of oxidative stress in biological systems, resistance of photosynthetic organisms to metal stress might be dependent on biochemical adaptations that prevent oxidative insult within their plastids. To investigate such hypothesis, the oxidative balance of chloroplasts and the induction pattern of the antioxidant enzyme SOD were evaluated in the marine dinoflagellate G. polyedra, under different conditions of metal stress. At first, toxicity bioassays based on survival were carried out with G. polyedra cells exposed to the pollutant metals Hg2+, Cd2+, Pb2+ and Cu2+. Cell viability significantly decreased under exposure to these metals, which were also able to stimulate the frequency of bioluminescent flashes and induce encystment of this dinoflagellate. The toxicity scale found to G. polyedra was Hg2+> Cu2+>Cd2+> Pb2+, based on the EC50 values of each metal. Induction of resting cysts appears to be an important strategy for cell survival, particularly during Pb2+ and Cu2+ treatments, since cells partially or completely excysted within 96 h after metal removal from the media, respectively. Chronic and acute models of metal stress were applied, based on the toxicity bioassays, and the oxidative balance in isolated chloroplasts of G. polyedra examined. Different antioxidant responses were verified according to the metal and model of stress. Cells chronically exposed to metals exhibited high activity of the antioxidant enzymes SOD and Apx, high GSH content and reduced peridinin levels, whereas no significant changes were detected in the β-carotene content. In contrast, cells subjected to acute metal stress displayed twice as much β-carotene but only slight variation in SOD, Apx and peridinin levels. The correlation of acute metal treatment and oxidative stress was inferred from the higher oxygen uptake and decreased GSH pool found in treated cells. In addition, increased oxidative damage to proteins and lipids occurred mainly in cells under acute stress. The specific responses of SOD to pollutant metal stress were also examined. A dose-dependent induction of SOD activity was found in the first hours of metal treatment. Among the three SOD isoforms detected in crude extracts of G. polyedra, FeSOD and MnSOD were the inducible ones, while non-significant changes in CuZnSOD levels were verified. Furthermore, both isoforms displayed a circadian rhythm of synthesis in this dinoflagellate. The FeSOD isoform was detected in chloroplasts of G. polyedra, and the partial sequence of its cDNA obtained by PCR-based cloning techniques. Preliminary analysis of molecular phylogeny indicated that dinoflagellate and other plastid FeSOD are highly similar to cyanobacterial FeSOD, reinforcing the theory for the endosymbiotic origin of modem chloroplasts. Induction of FeSOD by metal exposure included increases in its mRNA levels, revealing a novel mechanism of positive transcriptional regulation in G. polyedra. In contrast, the mRNA levels of FeSOD remained constant through out the circadian cycle, indicating a distinct circadian control at the translational level. We described here that the pollutant metals analyzed are extremely toxic and able to induce oxidative stress in chloroplasts of G. polyedra, particularly under acute conditions. However, under chronic conditions of metal stress, the maintenance of a high antioxidant capacity, with increased FeSOD expression, is a relevant strategy to prevent structural damage and loss of chloroplastic functions as a consequence of oxidative insult. Such antioxidant modulation within chloroplasts suggests that biochemical adaptation in G. polyedra involve immediate and specific responses at the subcellular site where oxidative stress is triggered. This adaptive process could contribute to the overall resistance of this dinoflagellate to pollutant metal stress. Moreover, the distinct levels of regulation found for FeSOD indicate the important role of this isoform in the oxidative balance of chloroplasts, and provide new insight on gene regulation in G. polyedra. The present work provides the first steps in the elucidation of the biochemical and molecular components of adaptive processes in algae.

Bifenilos policlorados (PCBs) e pesticidas organoclorados são poluentes resistentes à degradação e têm sido identificados em vários compartimentos do ambiente marinho. O objetivo deste trabalho foi otimizar e validar a metodologia, e avaliar a contaminação por pesticidas organoclorados e PCBs em algas e sedimentos costeiros no Estuário e Baía de Santos-São Vicente e no Complexo Estuarino-Lagunar de Iguape e Cananéia (SP). Foram coletadas nessas regiões um total de 37 amostras de sedimento superficial, 3 testemunhos com 27 sub-amostras e 10 amostras de alga, no período de 1998-2001. O método, que incluiu a extração e purificação com solventes orgânicos e análise por GC-ECD, mostrou-se satisfatório dentro dos padrões internacionais. Na região de Cananéia-Iguape predominaram os DDTs (sedimentos: 0,78 a 14,52 ng.g-1 peso seco) e as maiores concentrações ocorreram nas proximidades da Cidade de Cananéia e Baía de Trapandé. Na região de Santos predominaram os PCBs (sedimentos: 4,08 a 133,42 ng.g-1 peso seco, testemunhos de sedimentos: 3, 70 a 44,65 ng.g-1 peso seco e algas: 15,83 a 43,21 ng.g-1 peso seco) e os maiores valores foram encontrados no emissário submarino, no Estuário de Santos, em locais próximos as indústrias, e no Estuário de São Vicente. De maneira geral, as concentrações tanto de PCBs quanto de pesticidas organoclorados em Santos e Cananéia-Iguape foram baixas. Santos apresentou maior incidência de PCBs, provavelmente devido à industrialização, enquanto que em Cananéia-Iguape predominaram os pesticidas organoclorados, que podem ser atribuídos às antigas campanhas de saúde pública ou aplicações nas lavouras. / Polychlorinated biphenyls and chlorinated pesticides are degradation resistant pollutants. They have been detected in several compartments of marine environment. The objective of this study was the optimization of the methodology and the evaluation of the contamination of chlorinated pesticides and PCBs em algae and coastal sediments in the Estuary and Bay of Santos-São Vicente and in the Lagunar Complex of Iguape and Cananéia (SP). An amount of 37 samples of superficial sediment, 3 cores with 27 subsamples and 10 samples of algae was collected in the period of 1998-2001. The methodology was considered satisfactory within international standards, that includes extraction and clean up with organic solvents and analysis with GC-ECD. In the Cananéia-Iguape region, DDTs were predominant and the highest levels were found around the city of Cananéia and in Trapandé Bay. In the Santos area, the PCBs were predominant and the highest values were found around the Santos Bay outfall and in the Estuary of Santos-São Vicente. In general, either the concentrations of PCBs or chlorinated pesticides in Santos and Cananéia-Iguape were low. Santos presented higher incidence of PCBs, probably due to industrialization, while in Cananéia-Iguape the chlorinated pesticides predominated, and that can be attributed to past public health campaigns or to agricultural uses.

Bifenilos policlorados (PCBs) e pesticidas organoclorados são poluentes resistentes à degradação e têm sido identificados em vários compartimentos do ambiente marinho. O objetivo deste trabalho foi otimizar e validar a metodologia, e avaliar a contaminação por pesticidas organoclorados e PCBs em algas e sedimentos costeiros no Estuário e Baía de Santos-São Vicente e no Complexo Estuarino-Lagunar de Iguape e Cananéia (SP). Foram coletadas nessas regiões um total de 37 amostras de sedimento superficial, 3 testemunhos com 27 sub-amostras e 10 amostras de alga, no período de 1998-2001. O método, que incluiu a extração e purificação com solventes orgânicos e análise por GC-ECD, mostrou-se satisfatório dentro dos padrões internacionais. Na região de Cananéia-Iguape predominaram os DDTs (sedimentos: 0,78 a 14,52 ng.g-1 peso seco) e as maiores concentrações ocorreram nas proximidades da Cidade de Cananéia e Baía de Trapandé. Na região de Santos predominaram os PCBs (sedimentos: 4,08 a 133,42 ng.g-1 peso seco, testemunhos de sedimentos: 3, 70 a 44,65 ng.g-1 peso seco e algas: 15,83 a 43,21 ng.g-1 peso seco) e os maiores valores foram encontrados no emissário submarino, no Estuário de Santos, em locais próximos as indústrias, e no Estuário de São Vicente. De maneira geral, as concentrações tanto de PCBs quanto de pesticidas organoclorados em Santos e Cananéia-Iguape foram baixas. Santos apresentou maior incidência de PCBs, provavelmente devido à industrialização, enquanto que em Cananéia-Iguape predominaram os pesticidas organoclorados, que podem ser atribuídos às antigas campanhas de saúde pública ou aplicações nas lavouras. / Polychlorinated biphenyls and chlorinated pesticides are degradation resistant pollutants. They have been detected in several compartments of marine environment. The objective of this study was the optimization of the methodology and the evaluation of the contamination of chlorinated pesticides and PCBs em algae and coastal sediments in the Estuary and Bay of Santos-São Vicente and in the Lagunar Complex of Iguape and Cananéia (SP). An amount of 37 samples of superficial sediment, 3 cores with 27 subsamples and 10 samples of algae was collected in the period of 1998-2001. The methodology was considered satisfactory within international standards, that includes extraction and clean up with organic solvents and analysis with GC-ECD. In the Cananéia-Iguape region, DDTs were predominant and the highest levels were found around the city of Cananéia and in Trapandé Bay. In the Santos area, the PCBs were predominant and the highest values were found around the Santos Bay outfall and in the Estuary of Santos-São Vicente. In general, either the concentrations of PCBs or chlorinated pesticides in Santos and Cananéia-Iguape were low. Santos presented higher incidence of PCBs, probably due to industrialization, while in Cananéia-Iguape the chlorinated pesticides predominated, and that can be attributed to past public health campaigns or to agricultural uses.