In addition to their potential value for in situ bioremediation, the earthworm as a laboratory model may offer insight into mechanisms of xenobiotic toxicity. Using the filter paper contact toxicity test, the LD50s of a series of salicylates and phenolics were determined. The rank order in toxicity of these chemicals was compared with mammalian (rat, oral dosing) LD50s and found to be similar. To determine if protein secretion from chemical stress would be a more sensitive toxicity marker for the above xenobiotics, worms were exposed to either sodium salicylate or acetaminophen at a no effect level (NOAEL) and at the LD100 through filter paper contact. The ability of L. terrestris to metabolize drugs was investigated by using worm homogenate to treat various drugs in both encapsulated and free enzyme forms.

Concern over sediment toxicity has increased the need for toxicity test information with organisms that inhabit sediments. Oligochaetes are exposed to toxicants through feeding and direct body contact with aquatic sediments. Chronic testing with oligochaetes has historically focused on tubificids with test lengths of one year or more to encompass several generations. Most naidid oligochaetes have generation times of three to seven days and could provide chronic information in a matter of weeks. The cosmopolitan distributed naidid, Pristina leidyi, was evaluated for use as a toxicity test organism. Results of research conducted includes culture methods, effects of temperature on reproduction, growth rates in a reference sediment, acute toxicity tests, and chronic toxicity tests.

Pharmaceuticals are an important class of pollutants in aquatic ecosystems. Detected concentration are typically in the range 1 ng/L – 1 μg/L. Traditional wastewater treatment does not provide a complete removal of these contaminants; hence, they may have a negative impact on the environment. In addition, microalgae are an ecologically-meaningful target group of species for bioindication purposes as well as primary production and oxygen supply. The present work aimed to investigate the effect of Ibuprofen on the green alga Pseudokirchneriella subcapitata. Algal cultures were exposed to five different concentrations of the drug (5, 15, 45, 135, 405 mg/L) for four days. Absorbance measured at 680 nm was determined every day and obtained data were transformed into cell concentration (cells/mL) by a previously prepared calibration curve. Specific growth rate, generation time, percent inhibition and effective concentration were calculated. Moreover, one way ANOVA with Tukey’s test were applied to observe differences between groups and time periods. Based on this study, all the cultures treated with Ibuprofen had a growth inhibition as well as presenting a lag phase. Increasing the Non-Steroidal Anti-Inflammatory drug (NSAID) concentration reduced the growth rate and consequently, increased the percent inhibition in a concentration-dependent manner. According to this report, new research should be focused on the development of hybrid systems for degradation and removal of pharmaceuticals. NSAID pollution may lead to a reduction in the diversity and number of functional groups of eukaryotic algae. Finally, more research should be devoted to the toxicity of drugs in a variety of test organisms and development of reliable methods for toxicity test at low and chronic exposures to achieve more realistic conclusions.

Existing ecotoxicity data for chemicals vary to a high extent between the environmental compartments water and sediment, since the evaluation of contaminants has historically focused on water exposition. Many anthropogenic chemicals and waste materials, including toxic organic and inorganic chemicals, adsorb to particulate matter and accumulate in sediments, and may thus be a threat to organisms living in the sediment. The invertebrates Chironomus riparius and Lumbriculus variegatus were selected as representatives of endobenthic living organisms. Acute toxicity tests, via water-only exposure, and sediment toxicity tests were conducted with the two endobenthic invertebrates. In sediment toxicity tests, organisms are mainly exposed to sediment- and particle-bound chemicals and dissolved chemical in the pore water. Toxicity data for algae, daphnids, and fish (via water-only exposure) are available for many substances, whereas the existing sediment toxicity data are rather rare. Thus, the interest arises to predict sediment toxicity for sediment-dwelling invertebrates from existing acute toxicity data of tests with water-only exposure. The main emphasis of this work was placed on one metal compound and seven organic chemicals. The objective of this study was fivefold: (1) develop methods and improve existing procedures on acute and sediment toxicity testing of the two invertebrates; (2) conduct both acute toxicity tests via water exposure and long-term sediment toxicity tests for the selected model substances to generate data for comparative discussion; (3) assess correlations among acute toxicity data of the organisms exposed via water-only and correlations among sediment toxicity data of the two endobenthic invertebrates for the eight tested chemicals; (4) assess possible forecasting for sediment toxicity from acute toxicity (via water-only exposure) and (5) assess exposure effects to determine the main exposure route. Acute toxicity data of the eight tested chemicals of D. magna significantly correlated with data of L. variegatus and C. riparius (p<0.05). However, a prediction of toxicity based on D. magna data bears high uncertainty, due to the small data set and high variation in sensitivity of the organisms. Existing sediment toxicity test methods were improved to meet the demand for artificial sediments containing organic matter that serves sufficiently as internal food source for the test organisms, and thus representing natural exposure conditions. However, the sediments that were used for the two organisms to test the selected model substances differed in sediment composition. Therefore, a sediment with the same sediment composition and the same water-to-sediment ratio for both invertebrates was developed, to have similar exposure conditions. In sediment toxicity tests, C. riparius was observed to be more sensitive than L. variegatus and no correlation was observed among data of the invertebrates. For the selected substances, lowest effect concentrations were observed for 3,4-dichloroaniline, whereas effect concentrations were the highest for benzo[a]pyrene. No correlations were found between the acute toxicity data of exposure via the water phase and sediment toxicity data, thus making a prediction of sediment toxicity data impossible. From analytical measurements of chemicals concentration in the compartments overlying, pore water, and bulk sediment, partition coefficients on sediment water partitioning were calculated. The highest partition coefficient ratios for sediment water partitioning were found for the high lipophilic organic substances 4,4-dichlorodiphenyltrichloroethan (DDT) and benzo[a]pyrene. Further, it was found that the main exposure routes in the 28-day sediment toxicity tests were not only chemical but species-dependent. As a result of very differing exposure routes for the tested chemicals and the absence of correlations from the acute to sediment toxicity data, sediment toxicity tests are necessary to assess the toxicity of chemicals on sediment inhabiting organisms. / In den meisten standardisierten ökotoxikologischen Untersuchungen zur Abschätzung des Gefährdungspotentials von Chemikalien für Gewässer erfolgt die Exposition der Organismen über die Wasserphase. Viele Schadstoffe, die in die aquatische Umwelt gelangen, adsorbieren aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften an die Oberflächen von Schwebstoffen, sedimentieren und erreichen Sedimentkonzentrationen, die möglicherweise eine Gefahr für sedimentbewohnende Organismen darstellen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden für benthische Invertebraten Testverfahren etabliert, bei denen eine Exposition der Organismen über das Sediment, hier hauptsächlich über die an ingestierte Sedimentbestandteile gebundene oder über die im Porenwasser gelöste Chemikalie (28-Tage Sedimenttoxizitätstest), und über dieWasserphase (Akuttoxizitätstest) erfolgte. Die Invertebraten Chironomus riparius und Lumbriculus variegatus wurden als typische Vertreter endobenthischer Organismen ausgewählt. Für viele Chemikalien liegen Daten zur akuten Toxizität für Algen, Daphnien und Fische für die Wasserexposition vor. Demgegenüber sind nur wenige Daten zur Toxizität für benthische Organismen weder mit einer Wasser- noch mit einer Sedimentexposition vorhanden. Als Modellsubstanzen wurden eine anorganische und sieben organische Substanzen für die Untersuchungen ausgewählt. Ziele dieser Arbeit waren: (1) die Entwicklung und Verbesserung von bestehenden Methoden zur Bestimmung der akuten Toxizität mitWasserexposition und der Sedimenttoxizität für die beiden Invertebraten; (2) die Durchführung der Tests mit den acht ausgewählten Modellsubstanzen zur vergleichenden Betrachtung; (3) die Beurteilung einer Korrelation der Daten zur Akuttoxizität innerhalb der verschiedenen Organismen mit Wasserexposition und einer Korrelation der Daten zwischen den beiden benthischen Organismen bei Sedimentexposition; (4) die Beurteilung einer Korrelation zwischen Daten der benthischen Invertebraten zur Akuttoxizität mit Wasserexposition und Sedimenttoxizität und (5) die Ermittlung und Bewertung der Expositionspfade. Die Akuttoxizitätsdaten von D. magna korrelieren significant (p<0.05) mit den Daten der beiden Invertebraten. Jedoch ist eine Vorhersage aufgrund des kleinen Datensatzes und der großen Unterschiede in der Empfindlichkeit der Arten abzulehnen. Um einer möglichst natürlichen Expositionssituation in Sedimenten zu entsprechen, wurden künstliche Sedimente mit interner Futterquelle, die auch mit der zu testenden Chemikalie kontaminiert wurde, entwickelt und für die Tests mit den Modellsubstanzen verwendet. Ein Nachteil war die unterschiedliche Sedimentzusammensetzung für die beiden Organismen. Um gleiche Expositionsbedingungen für beide Testorganismen zu gewährleisten, wurde ein artifizielles Sediment mit gleicher Zusammensetzung und gleichem Volumenverhältnis zwischen Sediment und Überstandswasser entwickelt. In den Sedimenttoxizitätstests reagierte C. riparius empfindlicher als L. variegatus. Die Effektkonzentrationen waren am niedrigsten für 3,4-Dichloraniline und am höchsten für Benzo[a]pyren. Die Korrelationen zwischen den Ergebnissen aus Akut- und Sedimenttoxizitstests waren nicht signifikant (p>0.05). Folglich läßt sich die Sedimenttoxizität nicht aus Daten zur akuten Toxizität mit Wasserexposition abschätzen. Aus den analytischen Messungen von Sediment-, Porenwasser- und Überstandswasserproben wurden die Koeffizienten für die Verteilung zwischen Sediment und Wasser berechnet. Für die stark lipophilen Stoffe, 4-Dichlorodiphenyltrichloroethan (DDT) und Benzo[a]pyren wurden die höchsten Koeffizienten errechnet. Weiterhin wurde festgestellt, daß die Hauptexpositionspfade in Sedimenttoxizitätstests einerseits von der Chemikalie und andererseits von der verwendeten Spezies abhängen. Aufgrund der Ergebnisse dieser Arbeit und der Tatsache, daß Sedimente “Senken” für viele Schadstoffe sind, müssen zur Erfassung und Bewertung des Gefährdungspotentials von Chemikalien gegenüber Sedimentbewohnern weiterhin Sedimenttoxizitätstests durchgeführt werden.

Existing ecotoxicity data for chemicals vary to a high extent between the environmental compartments water and sediment, since the evaluation of contaminants has historically focused on water exposition. Many anthropogenic chemicals and waste materials, including toxic organic and inorganic chemicals, adsorb to particulate matter and accumulate in sediments, and may thus be a threat to organisms living in the sediment. The invertebrates Chironomus riparius and Lumbriculus variegatus were selected as representatives of endobenthic living organisms. Acute toxicity tests, via water-only exposure, and sediment toxicity tests were conducted with the two endobenthic invertebrates. In sediment toxicity tests, organisms are mainly exposed to sediment- and particle-bound chemicals and dissolved chemical in the pore water. Toxicity data for algae, daphnids, and fish (via water-only exposure) are available for many substances, whereas the existing sediment toxicity data are rather rare. Thus, the interest arises to predict sediment toxicity for sediment-dwelling invertebrates from existing acute toxicity data of tests with water-only exposure. The main emphasis of this work was placed on one metal compound and seven organic chemicals. The objective of this study was fivefold: (1) develop methods and improve existing procedures on acute and sediment toxicity testing of the two invertebrates; (2) conduct both acute toxicity tests via water exposure and long-term sediment toxicity tests for the selected model substances to generate data for comparative discussion; (3) assess correlations among acute toxicity data of the organisms exposed via water-only and correlations among sediment toxicity data of the two endobenthic invertebrates for the eight tested chemicals; (4) assess possible forecasting for sediment toxicity from acute toxicity (via water-only exposure) and (5) assess exposure effects to determine the main exposure route. Acute toxicity data of the eight tested chemicals of D. magna significantly correlated with data of L. variegatus and C. riparius (p<0.05). However, a prediction of toxicity based on D. magna data bears high uncertainty, due to the small data set and high variation in sensitivity of the organisms. Existing sediment toxicity test methods were improved to meet the demand for artificial sediments containing organic matter that serves sufficiently as internal food source for the test organisms, and thus representing natural exposure conditions. However, the sediments that were used for the two organisms to test the selected model substances differed in sediment composition. Therefore, a sediment with the same sediment composition and the same water-to-sediment ratio for both invertebrates was developed, to have similar exposure conditions. In sediment toxicity tests, C. riparius was observed to be more sensitive than L. variegatus and no correlation was observed among data of the invertebrates. For the selected substances, lowest effect concentrations were observed for 3,4-dichloroaniline, whereas effect concentrations were the highest for benzo[a]pyrene. No correlations were found between the acute toxicity data of exposure via the water phase and sediment toxicity data, thus making a prediction of sediment toxicity data impossible. From analytical measurements of chemicals concentration in the compartments overlying, pore water, and bulk sediment, partition coefficients on sediment water partitioning were calculated. The highest partition coefficient ratios for sediment water partitioning were found for the high lipophilic organic substances 4,4-dichlorodiphenyltrichloroethan (DDT) and benzo[a]pyrene. Further, it was found that the main exposure routes in the 28-day sediment toxicity tests were not only chemical but species-dependent. As a result of very differing exposure routes for the tested chemicals and the absence of correlations from the acute to sediment toxicity data, sediment toxicity tests are necessary to assess the toxicity of chemicals on sediment inhabiting organisms. / In den meisten standardisierten ökotoxikologischen Untersuchungen zur Abschätzung des Gefährdungspotentials von Chemikalien für Gewässer erfolgt die Exposition der Organismen über die Wasserphase. Viele Schadstoffe, die in die aquatische Umwelt gelangen, adsorbieren aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften an die Oberflächen von Schwebstoffen, sedimentieren und erreichen Sedimentkonzentrationen, die möglicherweise eine Gefahr für sedimentbewohnende Organismen darstellen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden für benthische Invertebraten Testverfahren etabliert, bei denen eine Exposition der Organismen über das Sediment, hier hauptsächlich über die an ingestierte Sedimentbestandteile gebundene oder über die im Porenwasser gelöste Chemikalie (28-Tage Sedimenttoxizitätstest), und über dieWasserphase (Akuttoxizitätstest) erfolgte. Die Invertebraten Chironomus riparius und Lumbriculus variegatus wurden als typische Vertreter endobenthischer Organismen ausgewählt. Für viele Chemikalien liegen Daten zur akuten Toxizität für Algen, Daphnien und Fische für die Wasserexposition vor. Demgegenüber sind nur wenige Daten zur Toxizität für benthische Organismen weder mit einer Wasser- noch mit einer Sedimentexposition vorhanden. Als Modellsubstanzen wurden eine anorganische und sieben organische Substanzen für die Untersuchungen ausgewählt. Ziele dieser Arbeit waren: (1) die Entwicklung und Verbesserung von bestehenden Methoden zur Bestimmung der akuten Toxizität mitWasserexposition und der Sedimenttoxizität für die beiden Invertebraten; (2) die Durchführung der Tests mit den acht ausgewählten Modellsubstanzen zur vergleichenden Betrachtung; (3) die Beurteilung einer Korrelation der Daten zur Akuttoxizität innerhalb der verschiedenen Organismen mit Wasserexposition und einer Korrelation der Daten zwischen den beiden benthischen Organismen bei Sedimentexposition; (4) die Beurteilung einer Korrelation zwischen Daten der benthischen Invertebraten zur Akuttoxizität mit Wasserexposition und Sedimenttoxizität und (5) die Ermittlung und Bewertung der Expositionspfade. Die Akuttoxizitätsdaten von D. magna korrelieren significant (p<0.05) mit den Daten der beiden Invertebraten. Jedoch ist eine Vorhersage aufgrund des kleinen Datensatzes und der großen Unterschiede in der Empfindlichkeit der Arten abzulehnen. Um einer möglichst natürlichen Expositionssituation in Sedimenten zu entsprechen, wurden künstliche Sedimente mit interner Futterquelle, die auch mit der zu testenden Chemikalie kontaminiert wurde, entwickelt und für die Tests mit den Modellsubstanzen verwendet. Ein Nachteil war die unterschiedliche Sedimentzusammensetzung für die beiden Organismen. Um gleiche Expositionsbedingungen für beide Testorganismen zu gewährleisten, wurde ein artifizielles Sediment mit gleicher Zusammensetzung und gleichem Volumenverhältnis zwischen Sediment und Überstandswasser entwickelt. In den Sedimenttoxizitätstests reagierte C. riparius empfindlicher als L. variegatus. Die Effektkonzentrationen waren am niedrigsten für 3,4-Dichloraniline und am höchsten für Benzo[a]pyren. Die Korrelationen zwischen den Ergebnissen aus Akut- und Sedimenttoxizitstests waren nicht signifikant (p>0.05). Folglich läßt sich die Sedimenttoxizität nicht aus Daten zur akuten Toxizität mit Wasserexposition abschätzen. Aus den analytischen Messungen von Sediment-, Porenwasser- und Überstandswasserproben wurden die Koeffizienten für die Verteilung zwischen Sediment und Wasser berechnet. Für die stark lipophilen Stoffe, 4-Dichlorodiphenyltrichloroethan (DDT) und Benzo[a]pyren wurden die höchsten Koeffizienten errechnet. Weiterhin wurde festgestellt, daß die Hauptexpositionspfade in Sedimenttoxizitätstests einerseits von der Chemikalie und andererseits von der verwendeten Spezies abhängen. Aufgrund der Ergebnisse dieser Arbeit und der Tatsache, daß Sedimente “Senken” für viele Schadstoffe sind, müssen zur Erfassung und Bewertung des Gefährdungspotentials von Chemikalien gegenüber Sedimentbewohnern weiterhin Sedimenttoxizitätstests durchgeführt werden.

Os ensaios ecotoxicológicos com o fitoplâncton marinho têm sido uma importante ferramenta para o monitoramento da qualidade de águas devido à sua relevância ecológica. A variabilidade dos resultados dos ensaios ecotoxicológicos também pode ser atribuída à sensibilidade do lote de organismos-teste. O presente trabalho traz informações da sensibilidade de Dunaliella tertiolecta para as substâncias de referências, dicromato de potássio, dodecil sulfato de sódio, cromato de potássio, sulfato de zinco e sulfato de cobre, e dois métodos de determinação da biomassa. As concentrações inibitórias com a densidade celular foram CI50-48h= 177,1, CI50-72h= 129,8 e CI50-96h= 108,5 mg/L de K2Cr2O7; CI50-48h= 0,97, CI50-72h= 1,25 e CI50-96h= 1,18mg/L de DSS e CI50-96h= 273,3mg/L de K2CrO4. Para o conteúdo de clorofila-a (96h), foram CI50-Cl-a= 113,0mg/L de K2Cr2O7; CI50-Cl-a= 1,26mg/L de DSS e CI50-Cl-a= 150,6mg/L de K2CrO4. A sensibilidade da microalga foi maior ao DSS, altamente degradável, em relação aos compostos metálicos, com potencial carcinogênico. As 96h de exposição resultaram em melhor repetibilidade, não havendo diferença significativa entre os métodos utilizados. Na seleção da substância de referência e do método também devem ser considerados os resíduos gerados e a periculosidade dos reagentes, visando à qualidade dos resultados e um menor impacto ao ambiente / The toxicity tests with marine phytoplankton have been an important tool for the water quality monitoring due to its ecological relevance. The variability of the toxicity tests results can also be attributed to the test-organisms batch sensitivity. This study provides information about the sensitivity of Dunaliella tertiolecta to the reference substances potassium dichromate, sodium dodecyl sulfate, potassium chromate, zinc sulfate and copper sulfate, and two methods of biomass determination. The inhibitory concentrations were IC50-48h= 177.1, IC50-72h= 129.8 and IC50-96h= 108.5mg/L of K2Cr2O7; IC50-48h= 0.97, IC50-72h= 1.25 and IC50-96h= 1.18mg/L of DSS and IC50-96h= 273,3mg/L of K2CrO4. For the chlorophyll-a content (96h) were IC50-Cl-a= 113.0mg/L of K2Cr2O7, IC50-Cl-a= 1.26mg/L of SDS and IC50-Cl-a= 150,6mg/L of K2CrO4. The microalgae sensibility was higher to DSS, highly degradable related to metallic compounds, with carcinogenic potential. The 96h of exposure resulted in better repeatability, with no significant difference between the tested methods. In the reference substance and method selection the generated residues and the hazard reagent must be considered, due to the results quality and a lower impact on the ambient.

O Litoral Norte de São Paulo é uma região pouco impactada e com elevada sensibilidade ecológica e que reúne perspectivas de grande crescimento econômico com novas instalações de empresas ligadas à exploração do PRÉ-SAL. O presente estudo tem como objetivo analisar a toxicidade dos sedimentos dos Municípios de Ubatuba e Caraguatatuba com os procedimentos da Avaliação e Identificação da Toxicidade (AIT), somente a fase I, proposto pela USEPA (1991; 2007). O ensaio de toxicidade crônico de desenvolvimento embriolarval do ouriço do mar Lytechinus variegatus. Foi extraída a água intersticial dos sedimentos, coletados em quatro enseadas, pelo método de sucção descrito por Winger & Lasier (1991), sendo dois pontos de coleta na Enseada de Ubatuba - Perequê-Açu e Itaguá, um na Enseada do Flamengo, um na Enseada do Mar Virado e uma na Enseada de Caraguatatuba. A AIT evidenciou como agente causador da toxicidade, de modo geral, os compostos pH dependentes e dos metais. As amostras do Perequê-Açu e de Caraguatatuba apresentaram toxicidade em todas as amostras analisadas, as demais amostras não presentaram nenhuma relação entre a toxicidade e a sazonalidade. / São Paulo north coast is a poor impacted region and with high ecological sensitivity which gathers perspectives of great economic growth with new facilities related to the operation of the Pre-Salt companies. The aim of the present study is to analyze the toxicity of sediments from the municipalities of Ubatuba and Caraguatatuba with the procedures of the Toxicity Identification Evaluation (TIE), only the phase I, proposed by USEPA (1991, 2007). The test of chronic toxicity of embriolarval development of sea urchin Lytechinus variegates. Pore water was extracted from the sediments collected in four bays, by the suction method described by Winger & Lasier (1991), being two collection points in Ubatuba Bay - Perequê-Açu and Itaguá, one in Flamengo Bay, one the Mar Virado Bay and one in Caraguatatuba Bay. The TIE evidenced as a causative agent of toxicity, in general, the compounds of pH dependent and of metals. The samples of Perequê-Açu and Caraguatatuba showed toxicity in all samples, the other samples showed no relationship between toxicity and seasonality.

Os ensaios ecotoxicológicos com o fitoplâncton marinho têm sido uma importante ferramenta para o monitoramento da qualidade de águas devido à sua relevância ecológica. A variabilidade dos resultados dos ensaios ecotoxicológicos também pode ser atribuída à sensibilidade do lote de organismos-teste. O presente trabalho traz informações da sensibilidade de Dunaliella tertiolecta para as substâncias de referências, dicromato de potássio, dodecil sulfato de sódio, cromato de potássio, sulfato de zinco e sulfato de cobre, e dois métodos de determinação da biomassa. As concentrações inibitórias com a densidade celular foram CI50-48h= 177,1, CI50-72h= 129,8 e CI50-96h= 108,5 mg/L de K2Cr2O7; CI50-48h= 0,97, CI50-72h= 1,25 e CI50-96h= 1,18mg/L de DSS e CI50-96h= 273,3mg/L de K2CrO4. Para o conteúdo de clorofila-a (96h), foram CI50-Cl-a= 113,0mg/L de K2Cr2O7; CI50-Cl-a= 1,26mg/L de DSS e CI50-Cl-a= 150,6mg/L de K2CrO4. A sensibilidade da microalga foi maior ao DSS, altamente degradável, em relação aos compostos metálicos, com potencial carcinogênico. As 96h de exposição resultaram em melhor repetibilidade, não havendo diferença significativa entre os métodos utilizados. Na seleção da substância de referência e do método também devem ser considerados os resíduos gerados e a periculosidade dos reagentes, visando à qualidade dos resultados e um menor impacto ao ambiente / The toxicity tests with marine phytoplankton have been an important tool for the water quality monitoring due to its ecological relevance. The variability of the toxicity tests results can also be attributed to the test-organisms batch sensitivity. This study provides information about the sensitivity of Dunaliella tertiolecta to the reference substances potassium dichromate, sodium dodecyl sulfate, potassium chromate, zinc sulfate and copper sulfate, and two methods of biomass determination. The inhibitory concentrations were IC50-48h= 177.1, IC50-72h= 129.8 and IC50-96h= 108.5mg/L of K2Cr2O7; IC50-48h= 0.97, IC50-72h= 1.25 and IC50-96h= 1.18mg/L of DSS and IC50-96h= 273,3mg/L of K2CrO4. For the chlorophyll-a content (96h) were IC50-Cl-a= 113.0mg/L of K2Cr2O7, IC50-Cl-a= 1.26mg/L of SDS and IC50-Cl-a= 150,6mg/L of K2CrO4. The microalgae sensibility was higher to DSS, highly degradable related to metallic compounds, with carcinogenic potential. The 96h of exposure resulted in better repeatability, with no significant difference between the tested methods. In the reference substance and method selection the generated residues and the hazard reagent must be considered, due to the results quality and a lower impact on the ambient.

O Litoral Norte de São Paulo é uma região pouco impactada e com elevada sensibilidade ecológica e que reúne perspectivas de grande crescimento econômico com novas instalações de empresas ligadas à exploração do PRÉ-SAL. O presente estudo tem como objetivo analisar a toxicidade dos sedimentos dos Municípios de Ubatuba e Caraguatatuba com os procedimentos da Avaliação e Identificação da Toxicidade (AIT), somente a fase I, proposto pela USEPA (1991; 2007). O ensaio de toxicidade crônico de desenvolvimento embriolarval do ouriço do mar Lytechinus variegatus. Foi extraída a água intersticial dos sedimentos, coletados em quatro enseadas, pelo método de sucção descrito por Winger & Lasier (1991), sendo dois pontos de coleta na Enseada de Ubatuba - Perequê-Açu e Itaguá, um na Enseada do Flamengo, um na Enseada do Mar Virado e uma na Enseada de Caraguatatuba. A AIT evidenciou como agente causador da toxicidade, de modo geral, os compostos pH dependentes e dos metais. As amostras do Perequê-Açu e de Caraguatatuba apresentaram toxicidade em todas as amostras analisadas, as demais amostras não presentaram nenhuma relação entre a toxicidade e a sazonalidade. / São Paulo north coast is a poor impacted region and with high ecological sensitivity which gathers perspectives of great economic growth with new facilities related to the operation of the Pre-Salt companies. The aim of the present study is to analyze the toxicity of sediments from the municipalities of Ubatuba and Caraguatatuba with the procedures of the Toxicity Identification Evaluation (TIE), only the phase I, proposed by USEPA (1991, 2007). The test of chronic toxicity of embriolarval development of sea urchin Lytechinus variegates. Pore water was extracted from the sediments collected in four bays, by the suction method described by Winger & Lasier (1991), being two collection points in Ubatuba Bay - Perequê-Açu and Itaguá, one in Flamengo Bay, one the Mar Virado Bay and one in Caraguatatuba Bay. The TIE evidenced as a causative agent of toxicity, in general, the compounds of pH dependent and of metals. The samples of Perequê-Açu and Caraguatatuba showed toxicity in all samples, the other samples showed no relationship between toxicity and seasonality.

A methodology based on an analytical protocol for evaluation of hazards from landfill leachate and solid waste is described. A dynamic analytical protocol, the LAQUA protocol, including measurements of inorganic and water-quality parameters, polar and non-polar organic marker compounds, and toxicity, was constructed. An acute toxicity test, using the brackish water crustacean Artemia salina as test organism, was developed. The methodology was applied to authentic problems such as investigation of different treatment techniques for landfill leachate, evaluation of leaching tests and characterization of solid wastes, and an investigation of a filter material aimed for leachate treatment. Investigated treatment methods comprised in all cases pre-treatment by aeration combined with sedimentation, followed by one of: bioremediation, ozonation, chemical oxidation by Fenton’s reagent, or geo-bed filters. Evaluated filter materials were mixtures of natural or residual waste products. A combination of pre-treatment followed by a geo-bed filter containing a mixture of peat and carbon-containing ash gave an efficient simultaneous removal of metals and organic pollutants. The performance of two leaching tests for characterization of solid waste, the up-flow percolation test (SIS-CEN/TS 14405:2004) and the batch test (SS-EN 12457 -3), was investigated. Solid waste materials (sludge from street gutters and fragmented metallic waste) were characterized using leaching tests and the hazards of the materials were evaluated in the eluate, obtained at specific liquid-to-solid ratios (L/S). The L/S 2 and L/S 10 values were compared with limit values included in the waste acceptance criteria (WAC). The analyses were extended towards specific organic compounds, such as individual phenolic compounds and polychlorinated biphenyls (PCB). Organic compounds were found in eluates from both types of tests, showing the possibility to use these methods to evaluate the leaching of such compounds from waste materials. The use of authentic leachate as leachant, leads to increased concentrations of heavy metals in the eluate, compared to the prescribed use of demineralised water as leachant. Generally good agreement was found between the results of the two leaching methods. A strategy based on batch tests is described for investigation of a filter material for leachate treatment. Batch tests gave suitable information about the leaching from new and used material, and showed high removal efficiencies of metals and non-polar organic compounds. However, for investigation of removal of polar organic markers (e.g. phenolic compounds) a batch test is not sufficient and should be supplemented by a column test. / Avfall har alltid uppkommit i alla samhällen i alla tider. Det vanligaste sättet att hand om det har varit att samla avfallet i soptippar (deponier) på mark som ansetts obrukbar, t.ex. i sankmarker utanför bebyggelsen. I takt med ökad konsumtion och produktion har också mängderna avfall ökat. Anledningen till att avfall och avfallshantering kommit alltmer i fokus i miljödebatter under de senaste decennierna, är inte bara de stora mängderna avfall på de många och stora sopbergen runt om i världen. Deponierna släpper också ifrån sig miljöfarliga ämnen från de alltmer komplexa produkter som blivit lagda i deponin. Dessa kommer att fortsätta att läcka ut länge efter det att deponeringen på soptippen slutat, och skapa problem för människor och miljö i flera generationer. Som en konsekvens av internationella beslut bl.a. Agenda 21 (FNs miljökonferens i Rio) och EUs lagstiftning om avfallshantering som Sverige har tagit in i sin lagstiftning, kommer bl.a. antalet soptippar att minska. Efter den 31 december 2008 beräknas endast ett 90-tal deponier för kommunalt avfall att vara i drift i Sverige. Lagstiftningen beskriver en avfalls hierarki där deponering är den sämsta och absolut sista åtgärden som får göras bara när inget av de andra alternativen kan uppfyllas. Det ställs stora krav på de soptippar som är godkända enligt den nuvarande lagstiftningen. Olika typer av deponier ska finnas för olika slag av avfall. En deponi för farligt avfall har bättre skydd mot läckage både under och över tippen än en tipp för icke-farligt avfall. För att ha kontroll på vilket avfall som läggs på deponin och därmed kunna behandla det på korrekt sätt, måste avfallet beskrivas och klassas innan det skickas för deponering. Karakteriseringen görs bl.a. med hjälp av lakningstester. Syftet med denna avhandling har varit att utarbeta en metodik för at utvärdera miljöfarliga ämnen som kommer från avfall och lakvatten från soptippar. Den inledande forskningen utgjordes av ett projekt kallat Laqua, finansierat av EU-kommissionens program för samarbete inom Östersjöregionen, SweBaltcop. Projektets uppgift var att främja utveckling av ekologiskt och ekonomiskt hållbara reningsmetoder för lakvatten. Lakvattnet bildas främst av nederbörd som faller över deponin. Det vatten som kommer in i soptippen tar med sig många av de ämnen som finns i tippen när det rinner ut. Dessa ämnen kan komma från sådant som har deponerats eller bildas när avfallet bryts ner. Lakvattnet samlas upp och renas på något sätt innan det släpps ut till ett naturligt vattendrag. En vanlig metod att behandla lakvatten är att pumpa det till det kommunala avloppsreningsverket och rena det tillsammans med avloppsvatten. Men detta är ingen optimal lösning eftersom lakvatten innehåller andra föroreningar än avloppsvatten, t ex salter, tungmetaller och svårnedbrytbara organiska föreningar. Avloppsreningsverken är konstruerade för att rena avloppsvatten och lakvattnets föroreningar kan störa reningsprocessen. Framför allt kan de känsliga mikroorganismerna i det biologiska reningssteget påverkas negativt. Slammet som bildas vid reningsprocessen kommer att koncentrera många av de oönskade föroreningarna som härstammar från deponin. Slammet är egentligen ett utmärkt gödselmedel för jordbruket, men på grund av att slammet är förorenat av tungmetaller och svårnedbrytbara organiska ämnen kan inte slammet användas. Slammet blir då ett avfall som kommunen inte kan bli av med utan stora kostnader. Många kommuner har därför valt en separat rening av lakvattnet. Val av reningsteknik är beroende av flera faktorer, som volymerna lakvatten som uppkommer, innehållet av de olika miljöfarliga ämnena, vart det renande vattnet ska släppas ut och utrymme för att bygga en reningsanläggning. För att utvärdera olika tekniker för rening av lakvatten, byggdes en försöksanläggning på soptippen i Kristianstad. För att kunna utvärdera en reningsmetod måste bestämningar av koncentrationer av olika ämnen (analyser) göras. På grund av den ökande oron för organiska miljögifter som PCB och fenoler, skulle reningsteknikerna utvärderas med fokus sådana eller liknande ämnen. Analyser av organiska ämnen är komplicerade och tidskrävande, och det är inte möjligt att analysera alla ämnen. I många undersökningar används endast generella parametrar för att uppskatta innehållet av organiska ämnen, men dessa metoder ger ofta inte tillräcklig information om det egentliga innehållet i lakvattnet. Därför utarbetades ett utvärderings protokoll, LAQUA protokollet (artikel I) för bestämning av organiska miljögifter i olika förorenade vatten. Detta protokoll innehåller förutom analyser för organiska miljögifter som PCB och fenoler och en akut toxicitetstest, även standardiserade rutinanalyser av metaller och vattenkemiska parametrar. Eftersom separat analys av alla organiska ämnen inte nödvändig för att bedöma olika reningsmetoder för lakvatten, innehåller protokollet ett antal markörer för polära, respektive opolära organiska föreningar. Den biologiska giftighetstesten som utvecklades (artikel III) och ingår i protokollet är ett s.k. akut toxicitetstest, dvs. organismen påverkas direkt av höga halter av föroreningar. I testen används det lilla saltvattentåliga kräftdjuret Artemia salina, som säljs som föda åt akvariefiskar. En bestämd volym med ett antal Artemia larver läggs i små brunnar med olika koncentrationer av lakvatten under 24 timmar. Sedan jämförs vid vilken inblandning av lakvatten som hälften av kräftdjuren har fått rörelsestörningar. Resultaten på tester med obehandlat lakvatten, respektive behandlat med olika reningstekniker jämförs, och på det viset kan effektiviteten på reningsmetoder bedömas gentemot en vattenlevande organism. Utvärderingen av försöksanläggningen (artikel II) visade att vid förbehandlingen, bestående av luftning och sedimentering, togs mycket av föroreningarna bort, och det rekommenderas att ett sådan reningssteg alltid bör finnas vid en reningsanläggning för lakvatten. De kemiska behandlingsmetoderna med ozon och Fentons reagens (tvåvärt järn och väteperoxid) var effektiva på att ta bort de organiska miljögifterna, men även de mer kostnadseffektiva filterbäddarna visade sig fungera bra. Den goda erfarenheten från försöksanläggningen av filterbäddar ledde till att effektiviteten hos fler filter material undersöktes. I artikel VI beskrivs ett försök, gjord i laboratorium, där lakvatten från en soptipp som tar hand om industri avfall (metallavfall från bl.a. bilar och kylskåp) fick rinna genom kolonner med olika filtermaterial. Mixen av torv och aska med kolinnehåll visade sig vara bra på att ta bort både metaller och organiska ämnen från lakvattnet. Kunskapen från bl.a. dessa undersökningar har bidragit till att en fullskaleanläggning för lokal rening av lakvatten har kunnat byggas i anslutning till Stena metalls soptipp i Halmstad. Den andra delen i avhandlingsarbetet riktade in sig mot lakningstester. För att undersöka vilka ämnen som kan lakas ut från ett avfall rekommenderas två olika standardiserade lakningstests metoder. Vid den ena metoden pumpas en vätska genom en kolonn med en uppvägd mängd avfall tills ett visst vätske/fast fas förhållande (L/S halt) har uppnåtts. Vid den andra snabbare metoden, skakas en bestämd mängd avfall tillsammans med en bestämd volym vätska under 24 timmar. Den vätska som man får efter testerna kan jämföras med ett lakvatten och ska simulera den urlakning som avfallet ger ifrån sig under sin tid på deponin. Denna urlakningsvätska analyseras och de uppmätta halterna av olika ämnen jämförs med en gränsvärdes tabell och avfallet kan hänföras till en avfalls klass. De två lakningstesterna användes för att karakterisera olika avfallsslag, sönderdelat metall skrot (artikel IV) och slam från gatubrunnar (artikel V). För att få mer kunskap om metoderna och kunna vidareutveckla dem, utökades undersökningarna och analyserna. De urlakade vätskorna analyserades därför enligt Laqua protokollet, dvs med markörer för organiska miljögifter. Dessutom gjordes undersökningar där lakvatten användes som lakningsvätska istället för avjonat vatten som testmetoderna föreskriver. Dessa visade att den mer jonstarka vätskan (lakvattnet) ökade urlakningen av metaller från avfallet. En jämförelse av de två metoderna visade att den snabbare skaktesten oftast gav likvärdiga eller högre halter av de analyserade ämnena i urlakningsvätskan, och därmed kan den i många fall användas i första hand. För att bedöma ett filtermaterial ur ett livstidsperspektiv, utvecklades en strategi baserad på skaktester (artikel VII). Ett filtermaterial, en mix av torv och aska med kolinnehåll, undersökes före och efter att det använts i en filterbädd för rening av lakvatten. För att vara säker på att filtermaterialet i sig själv inte släppte ifrån sig några föroreningar gjordes en lakningstest. För att se hur effektivt materialet var på att ta bort metaller, PCB och fenolföreningar, gjordes skaktester med vätskor med kända halter av dessa föroreningar. När filtermaterialet är förbrukat och skall bytas ut anses det som ett avfall, och det karakteriserades med lakningstest för att hur det skulle tas om hand. Metodiken med skaktester ger bra information om utlakning från ett material, och skaktester är också bra instrument för att utvärdera ett filtermaterials effektivitet på att ta hand om metaller och opolära organiska ämnen som PCB. Men för att utvärdera effektiviteten av borttagandet av polära organiska ämnen (t ex. fenoler), är inte en korttids skak test något bra instrument. Reduceringen av dessa ämnen sker genom nedbrytning med hjälp av mikroorganismer, och för att undersöka detta behövs tester som varar en så lång tid att en mikrobiologisk miljö hinner etablera sig, t ex. kolonn tester. Utvärderingen av detta avhandlingsarbete visar på några ytterligare slutsatser och förslag till fortsatt arbete. Toxicitetstesten med Artemia bör kompletteras med tester på t ex. bakterier och växter, eftersom det inte räcker med en test på bara en organism för att bedöma giftigheten av en förorening ett naturligt ekosystem. Vidare behövs en biologisk test för att påvisa kroniska effekter, så som skador på fortplantning eller tumörsjukdomar. Dessa skador kan uppkomma genom att organismer påverkas under en lång tid av de låga, men därmed inte ofarliga halter av organiska miljögifter som ofta förekommer i lakvatten. Den presenterade metodiken kan användas för att utvärdera miljöfarliga ämnen från olika förorenade områden. Avhandlingen har visat att LAQUA protokollets sammansättning och dess analyser är ett bra instrument för att utvärdera reningstekniker för lakvatten och för att ge ytterligare information om organiska ämnen i fast avfall. Bedömning av luft kvalitet och karakterisering av dagvatten är andra exempel där metodiken kan användas. Avslutningsvis är det förstås lättare att utvärdera farligheten från avfall när det är mindre volymer avfall att utvärdera. Detta kan uppnås genom att konsumera mindre, återanvända produkter, återvinna material, utvinna energi ur avfallet och välja miljövänliga produkter när man köper nytt.