Compartmentalization and water quality: Billings reservoir case

A Represa Billings, maior reservatório de água da Região Metropolitana de São Paulo, devido à sua importância estratégica e à degradação na qualidade de suas águas, foi e continua sendo alvo de muitos estudos. A fim de avaliar de maneira integral a qualidade das águas superficiais desse manancial, investigaram-se diversas variáveis limnológicas ao longo de 20 pontos. Analisaram-se as variáveis: temperatura, pH, condutividade elétrica, transparência da água, oxigênio dissolvido, sólidos totais, nitrogênio total, nitrato, nitrito, amônio, ortofosfato, ortosilicato, clorofila a e feofitina. De maneira geral, a represa apresenta sinais de degradação da qualidade da água, com elevados teores de clorofila a. Análise de Componentes Principais forneceu nítida separação dos braços formadores da Represa Billings. Observaram-se sete compartimentos: 1) região de Pedreira, sob influência das águas do rio Pinheiros, apresentou elevados teores de nutrientes e clorofila a; 2) região do Corpo Central e Bororé, sob influência das águas provenientes de Pedreira, apresentou elevados teores de sólidos totais; 3) região do Taquacetuba; 4) região do Summit Control, Riacho Grande, partes do Taquacetuba e Capivari, sob influência da variável amônio; 5) Braços Capivari e 6) Rio Pequeno apresentaram os menores teores de clorofila a e nutrientes; 7) Braço Rio Grande, constantemente submetido à aplicação de algicidas, isolado do restante da Represa Billings. A compartimentação da Represa Billings deve-se principalmente à sua conformação dendrítica, associada às atividades antrópicas, como a ocupação do seu entorno. Portanto, é crucial reduzir a carga de nutrientes que penetram nesse ecossistema, o que pode ser obtido por meio do controle dos assentamentos urbanos e medidas de saneamento básico.Billings reservoir, the biggest reservoir in the Metropolitan Region of São Paulo\ud (SP), due its strategic importance and the deterioration in its water quality over\ud time, was and remains, subject of many studies in several areas. In order to\ud assess the water quality of this source, several limnological features were\ud investigated throughout 20 surface points. Were analysed: temperature, pH,\ud electrical conductivity, water body transparency, dissolved oxygen, total solids,\ud total nitrogen, nitrate, nitrite, ammonium, orthophosphate, orthosilicate,\ud chlorophyll a and phaeophytin. In general, Billings Complex has signs of water\ud quality degration, with high levels of chlorophyll a. Principal Component Analysis\ud provided a clear separation of the Complex Billings’ arms. Were observed seven\ud compartments: 1) Pedreira region, influenced by Pinheiros river, presented high\ud levels of nutrients and chlorophyll-a; 2) Corpo Central and Bororé regions,\ud influenced by Pedreira’s waters, with high levels of total solids; 3) Taquacetuba\ud region; 4) Summit Control, Riacho Grande and parts of Taquacetuba and Capivari,\ud influenced by the variable ammonium; 5) Capivari and 6) Rio Pequeno, both\ud areas had the lowest levels of chlorophyll a and nutrients; 7) Rio Grande, with\ud constant applications of algaecides, isolated from the other Billings reservoir\ud regions. The separation was probably due to the dendritic conformation of the\ud reservoir associated with the operating system and human activities such as\ud illegal occupation in the vicinity of the dam. Therefore, actions must be taken in\ud order to reduce nutrient loading that continually enters this ecosystem, through\ud urban settlements control in the region and appropriate sanitation.À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Processos 2002/13376-4) e ao Departamento de Ecologia, Instituto de Biologia, Universidade de São Paulo

Prevalência de hipertensão arterial em comunidades ribeirinhas do Rio Madeira, Amazônia Ocidental Brasileira

O objetivo deste estudo foi estimar a prevalência de hipertensão em adultos residentes nas comunidades ribeirinhas do rio Madeira, previamente à operação da Usina Hidrelétrica Santo Antônio. Estudo transversal da prevalência de hipertensão arterial realizado com 841 adultos. Informações sobre condições sociodemográficas, morbidade referida, hábitos de vida, consumo de peixe e dados antropométricos foram avaliados. O método de regressão logística foi utilizado para estimar a odds ratio e seus respectivos intervalos de confiança. Entre os ribeirinhos, 26% (IC95%: 23%29%) dos adultos apresentaram hipertensão: 29% entre os homens (IC95%: 24%-33%) e 23% entre as mulheres (IC95%: 19%-27%). Nos homens, os fatores associados à hipertensão foram idade, IMC, glicemia e local de residência. Entre as mulheres, os fatores preditivos foram idade, triglicerídeos e glicemia. Os resultados deste estudo podem contribuir com a formulação de estratégias de monitoramento para prevenção de eventos cardiovasculares por parte dos órgãos de saúde estadual e municipal

Temporal variation of AVS/SEM and integrated assessment of sediment from Rio Grande reservoir (Billings Complex - SP)

A avaliação de sedimentos contendo de mistura complexa de substâncias contaminantes é um grande desafio, especialmente em reservatórios localizados próximos a áreas urbanas, onde existe um grande número de fontes de poluição, como é o caso do reservatório Rio Grande. Com o objetivo de proceder uma análise integrada, nós realizamos uma bateria de biotestes usando amostras de sedimento do reservatório Rio Grande e células permanentes da linhagem RTL-W1 e bactérias expostas a extrato acetônico (teste de citotoxicidade, teste de EROD, teste cometa, teste do micronúcleo e teste de flutuação de Ames) e também embriões de Danio rerio (teste de contato com o sedimento). Após a exposição dos embriões, nós retiramos o córion e realizamos medição de metais (ICP-MS) em embriões não coagulados (digestão: H2O2 e HNO3 sob radiação UV). Nós realizamos análises químicas de HPAs alvos no extrato e de dinâmica de metais, esta última avaliada como heterogeneidade temporal e remobilização para a coluna d\'água. O extrato do sedimento se mostrou citotóxico (NR50 = 10,3 mg sedimento equivalente /mL; n=4) e o sedimento se mostrou com elevado potencial tóxico para embriões de peixe (EC50 48h=12 mg sedimento/ mL; n=4). Não foram detectados metais no tecido de embriões não coagulados. Teste de EROD revelou alta atividade enzimática, com EC25 TCDD = 0,82 mg of SEQ/mL, e Bio-TEQ = 1884 pg/g (n=6). A concentração total de HPAs analisados no extrato foi de 763,6 µg/kg; apesar disso, apenas 4.64 % do Bio-TEQ pôde ser explicado pelo PAH-TEQ. O teste de flutuação de Ames e o teste cometa revelaram altos potenciais para mutageno e genotóxicos. Os metais estudados aparentemente não são a causa primária para o efeito agudo observado, assim como os HPAs analisados. Porém, nós encontramos uma alta concentração de metais no sedimento, além de uma heterogeneidade temporal de curto tempo coincidente com a passagem de uma frente fria, e uma possível remobilização de metais para a coluna d\'água, o que levanta a necessidade de um melhor entendimento da dinâmica dos metais em um ambiente aquático como o estudado (tropical e polimítico), além da necessidade de um planejamento cuidadoso de desenhos experimentais de estudos de sedimentos (considerando as escalas temporal e espacial e a massa d\'água como um todo). Análise Integrada por meio de ponderação das evidências indicou a necessidade de ações de manejo para o sedimento do reservatório Rio Grande. No entanto, deve ser realizada a caracterização do risco, no contexto de uma Análise de Risco Ecológica, antes que se decida qual ação tomar, de forma a melhor dirigir o problema. Estudos complementares devem priorizar testes com organismos com exposição crônica a amostras do sedimento do Rio Grande; PCBs e dioxinas devem ser considerados como possíveis indutores de atividade de EROD; análises químicas do sedimento devem ser expandidas e considerar outros compostos orgânicos; técnicas de fracionamento de sedimento devem ser empregadas visando o estabelecimento de causalidade em respeito aos compostos orgânicosAssessment of complex mixture sediments is a great challenge, especially for reservoir located near urban areas where a multitude of pollution sources is present, such as Rio Grande reservoir. Aiming an integrated assessment, we performed a battery of bioassays on sediment from Rio Grande reservoir, using permanent cell line RTL-W1 and bacteria exposed sediment acetonic extracts (cytotoxicity test, EROD assay, comet assay, micronucleus assay and Ames Fluctuation test) and Danio rerio embryos (whole sediment contact). After exposure, we measured metal (ICP-MS) in dechorionated non-coagulated fish embryos (digestion: H2O2 and HNO3 under UV light radiation). PAH was also measured in extracts and metal dynamics was evaluated as temporal heterogeneity and remobilization to water column. Sediment extract was highly cytotoxic (NR50 = 10.3 mg sediment equivalent /mL; n=4) and whole sediment showed high toxic potential to fish embryos (EC50 48h=12 mg sediment/ mL; n=4). No metal could be detected in the non-coagulated fish eggs, although metals were found in high concentrations with potential to cause negative effect. EROD assay showed dioxin-like activity, with EC25 TCDD = 0.82 mg of SEQ/mL, and Bio-TEQ as high as 1884 pg/g (n=6). Sum of target PAH in sediment extract was 763.6 µg/kg; though 4.64 % of Bio- TEQ could be explained by PAH-TEQ. Ames Fluctuation test and comet assay reveled high potentials for mutageno- and genotoxicity. Studied metals appear not to be the cause of primary acute effect observed toxicity tests, nor seam target PAHs. Yet, we observed high concentration of metal in sediment, short-time temporal heterogeneity of metals coupled with front cold passage and possible remobilization into the water column, what raises the need for better understanding of metal dynamics in such aquatic environment (tropical polymithic) and careful planning for sediment sampling designs (considering temporal and spatial scales and the whole water column above the sediment). Integrated assessment through Weight-of-Evidence (WOE) approach indicates the need of management actions regarding sediment from Rio Grande reservoir. However, characterization of the risk in within an Ecological Risk Assessment (ERA) framework should precede action, in order to better address the problem. Further studies should prioritize chronic exposure of organisms to sediment samples from Rio Grande; PCBs and dioxins should be considered as possible EROD activity inducer; chemical analysis should be expanded and consider other organic chemicals; sediment fractionation technique should also be applied in order to provide insights on causality from organic compounds

"Rio Grande Reservoir: limnological characteristics of the water and metal bioavailability in sediment."

O Reservatório do Rio Grande faz parte do Complexo Billings, apesar de ser separado do Corpo Central pela barragem Anchieta. Esse reservatório está localizado na Região Metropolitana de São Paulo e é aproveitado para usos múltiplos, incluindo abastecimento público, recreação, lazer e corpo receptor de dejetos industriais e domésticos. No presente trabalho, foi estudada a coluna dágua de 6 pontos de coleta ao longo desse reservatório, em duas excursões a campo, uma em março e outra em outubro de 2004. Foram feitas medições de pH, temperatura, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido (OD), transparência da coluna dágua, material em suspensão, sólidos totais, clorofila a, feoftina e compostos nitrogenados. Os dados foram tratados estatisticamente por meio de análise multivariada não paramétrica tipo PCA. Durante o mês de março, houve estratificação térmica, de pH e de condutividade elétrica. No mês de outubro houve maiores concentrações de clorofila a e menor transparência do disco de Secchi. O Índice de Estado Trófico, calculado a partir da clorofila a e a partir da profundidade do disco de Secchi, revelaram um ambiente meso a eutrófico. Foram registrados teores de NH4+, OD e clorofila a referentes a classes de uso menos nobres, de acordo com a Resolução CONAMA n° 357 de 17/03/2005. A análise estatística mostrou que os dois primeiros eixos explicam 55% da variância dos dados. O nitrogênio total e o pH são as variáveis que mais contribuem para compor os eixos 1 e 2, respectivamente, refletindo a importância do estado trófico para a caracterização do reservatório e a carga de esgoto que o corpo dágua recebe. Os pontos de amostragem se segregaram de acordo com a data de coleta, sem demonstrar padrão no sentido montante-jusante. O Reservatório do Rio Grande, Complexo Billings, está localizado na Região Metropolitana de São Paulo, e é um importante local de recreação e de onde é extraída água para o abastecimento de cidades da Grande São Paulo. Os sedimentos lacustres são um reservatório concentrado de contaminantes, dentre os quais se destacam os metais-traço. Esses metais podem ser incorporados à biota, acumulados e transferidos ao longo da rede trófica (bioacumulação e biomagnificação) ou permanecer biologicamente indisponíveis na forma de complexos insolúveis ou muito estáveis e refratários. Em ambiente anóxido, o sulfeto pode controlar a disponibilidade de íons metálicos livre, pois reage com os metais para formar um sal insolúvel potencialmente não biodisponível. Neste trabalho, foi utilizado método de extração ácida fraca a frio para a determinação dos Sulfetos Volatilizáveis por Acidificação (SVA) e dos íons metálicos extraídos simultaneamente (MES). SVA foi quantificado por espectrofotometria visível, enquanto Cd, Cu, Ni, Pb, Cr e Zn por ICP-AES. Matéria orgânica (MO) e a porcentagem de silte e argila, fases importantes na complexação de metais, também foram quantificadas. Os resultados foram comparados com valores-guias de qualidade de sedimento sugeridos pela USEPA (relação molar ∑ MES-SVA) e pelo Conselho Canadense do Ministério do Meio Ambiente (CCME) e também com Valores de Referência Regionais (VRR) estabelecidos para a Bacia do Alto-Tietê. Os resultados mostraram haver excesso de sulfeto em relação aos teores de metais, o que indica um baixo potencial tóxico. Houve um aumento do teor de SVA da ordem de 100 vezes do ponto 4 (montante) ao ponto 26 (jusante). No entanto, as concentrações de metais foram superiores ao VRR, especialmente Cu (102,7 vezes maior), Cd (46,2 vezes) e Pb (12,5 vezes). Também foram registradas concentrações maiores que as sugeridas pelo CCME (9,3; 8,3 e 2,9 vezes maior para Cu, Pb e Cd, respectivamente). À exceção do Zn, todos os metais analisados apresentaram incremento no sentido montante-jusante. A análise estatística tipo PCA demonstrou que a variação dos dados de metais possui correlação com a variação de MO, ao invés de SVA, o que sugere a importância da MO no controle da biodisponibilidade de metais.The Rio Grande branch is a part of Billings Complex and is isolated from the central body by Anchieta Dam. This reservoir is located in São Paulo Metropolitan Region and has multiple uses, including water supply, recreation, leisure, receptor of domestic and industrial wastewater. At the present work, the water column was studied in 6 stations along the reservoir, in two different days (one in March and the other in October, 2004). We measured pH, temperature, electric conductivity, dissolved oxygen (DO), transparence of water column, suspended material, total solid, chlorophyll a, feoftin, nitrogenated substances. The data was treated by means of a PCA, a multivariate non-parametric analysis. During March, the water column was stratified because of temperature, pH and electric conductivity. During October, there were higher chlorophyll a concentrations and lower transparence. Trofic State Index was calculated from chlorophyll a and from Secchi disc data, and showed a meso to eutrofic environment. Some NH4+, DO and chlorophyll a concentrations are those of classes designated for less noble uses according to Brazilian law CONAMA n° 357 of 17/03/2005. The statistical analysis showed that the first two axis where responsible for 55% of the total data variance. Total nitrogen and pH were the variables that contributed most for the composition of axis 1 and 2. This reflects the importance of trofic state for the reservoirs characteristics. The stations were segregated according to the sampling date, with no high-low direction pattern. Rio Grande reservoir, Billings Complex, is located in São Paulo Metropolitan Region. It is an important recreation place from where water is extracted in order to supply cities nearby. Lacustrine sediments are concentrated pool for chemicals, among which are trace metals. These metals may be taken up by organisms, accumulated by them and transferred along the food web (bioaccumulation and biomagnification) or may remain biologically unavailable as insoluble, stable and refractory complexes. In anoxic environments, sulfide may be responsible for metal free ion availability control, since it reacts with metal ions and forms an insoluble salt, potentially not bioavailable. At the present work, it was used a weak-acid extraction method for the acid volatile sulfide (AVS) and the simultaneously extracted metals (SEM) determination. Cd, Cu, Ni, Pb, Cr and Zn were quantified by means of an ICP-AES and AVS by means of visible spectrophotometer. Organic matter (OM) and clay-silt percentiles, important phases for metal complexation, were also measured. Results were compared to sediment quality guidelines suggested by USEPA (∑ MES-SVA molar relation) and by Canadian Council of Ministers of Environment (CCME) as well by Regional Reference Values (RRV) established for the Alto-Tietê basin. There was an increase of AVS concentration of 100 folds from station 4 (near the riverine region) to station 26 (near the dam). Results showed excess of sulfide compared with metals, what means a low toxic potential. On the other hand, metal concentrations were above RRV, specially Cu (102,7 times greater), Cd (46,2 times greater) and Pb (12,5 times greater). There were also concentrations greater than values suggested by CCME (9,3; 8,3 and 2,9 times greater for Cu, Pb and Cd, respectively). Excepted by Zn, all metals showed increasing patterns from upper to lower regions of the reservoir. PCA statistical analysis demonstrated that the metal data variation has a correlation with OM variation, instead with AVS, and suggests the importance of OM in controlling metal bioavailability in the studied system

Sediment-contact fish embryo toxicity assay with Danio rerio to assess particle-bound pollutants in the Tiete River Basin (Sao Paulo, Brazil)

The Tiete River and its tributary Pinheiros River receive a highly complex organic and inorganic pollutants load from sanitary sewage and industrial sources, as well as agricultural and agroindustrial activities. The aim of the present study was to evaluate the embryotoxic and teratogenic effects of sediments from selected locations in the Tiete River Basin by means of the sediment contact embryo toxicity assay with Danio rerio, in order to provide a comprehensive and realistic insight into the bioavailable hazard potential of these sediment samples. Lethal and sub-lethal effects were recorded, and high embryo toxicity could be found in the samples not only in the vicinity of the megacity Sao Paulo (Billings reservoir and Pinheiros River samples), but also downstream (in the reservoirs Barra Bonita, Promissao and Tres Irmaos). Results confirm that most toxicity is due to the discharges of the metropolitan area of Sao Paulo. However, they also indicate additional sources of pollutants along the river course, probably from industrial, agricultural and agroindustrial residues, which contribute to the degradation of each area. The sediment contact fish embryo test showed to be powerful tool to detect embryo toxicity in sediments, not only by being a sensitive method, but also for taking into account bioavailability. This test provides an ecological highly realistic and relevant exposure scenario, and should therefore be added in ecotoxicological sediment quality assessments. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.Baden-Wurttemberg (Germany)[AZ 34.9184.90-2

La prevalencia de la hipertensión en las comunidades que bordean el río Madeira, occidente de la Amazonia brasileña

O projeto foi conduzido em conjunto com as instituições Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca e Instituto Nacional da Saúde da Mulher da Criança e do Adolescente Fernandes Figueira/Fundação Oswaldo Cruz, Universidade Federal de Rondônia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Pontifícia Universidade Católica e financiado pelo INOVA ENSP e Santo Antônio Energia. Agradecemos também a todos os participantes e ao apoio da Secretaria Municipal de Saúde de Porto Velho.Submitted by Luis Guilherme Macena ([email protected]) on 2013-09-23T19:04:25Z No. of bitstreams: 1 Prevalência de hipertensão arterial em comunidades ribeirinhas do Rio Madeira, Amazônia Ocidental Brasileira.pdf: 243302 bytes, checksum: fd2782f9f4469ba3a87466ff3e71c7b3 (MD5)Made available in DSpace on 2013-09-23T19:04:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Prevalência de hipertensão arterial em comunidades ribeirinhas do Rio Madeira, Amazônia Ocidental Brasileira.pdf: 243302 bytes, checksum: fd2782f9f4469ba3a87466ff3e71c7b3 (MD5) Previous issue date: 2013INOVA ENSP e Santo AntônioFundação Oswaldo Cruz. Escola Nacional de Saúde Pública Sérgio Arouca. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.Fundação Oswaldo Cruz. Escola Nacional de Saúde Pública Sérgio Arouca. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.Universidade Federal de Rondônia. Porto Velho, RR, Brasil.Universidade Federal de Rondônia. Porto Velho, RR, Brasil.Universidade Federal de Rondônia. Porto Velho, RR, Brasil.Universidade Federal de Rondônia. Porto Velho, RR, Brasil.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Saúde da Mulher, da Criança e do Adolescente Fernandes Figueira. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.O objetivo deste estudo foi estimar a prevalência de hipertensão em adultos residentes nas comunidades ribeirinhas do rio Madeira, previamente à operação da Usina Hidrelétrica Santo Antônio. Estudo transversal da prevalência de hipertensão arterial realizado com 841 adultos. Informações sobre condições sociodemográficas, morbidade referida, hábitos de vida, consumo de peixe e dados antropométricos foram avaliados. O método de regressão logística foi utilizado para estimar a odds ratio e seus respectivos intervalos de confiança. Entre os ribeirinhos, 26% (IC95%: 23%- 29%) dos adultos apresentaram hipertensão: 29% entre os homens (IC95%: 24%-33%) e 23% entre as mulheres (IC95%: 19%-27%). Nos homens, os fatores associados à hipertensão foram idade, IMC, glicemia e local de residência. Entre as mulheres, os fatores preditivos foram idade, triglicerídeos e glicemia. Os resultados deste estudo podem contribuir com a formulação de estratégias de monitoramento para prevenção de eventos cardiovasculares por parte dos órgãos de saúde estadual e municipal.The aim of this cross-sectional study was to estimate the prevalence of hypertension among adults (n = 841) in communities along the Madeira River in the Brazilian Amazon, prior to startup of the Santo Antônio Hydroelectric Plant. The study gathered information on sociodemographic conditions, history of diseases, habits, fish consumption, and anthropometric parameters. Logistic regression was used to calculate odds ratios and the respective confidence intervals. Among the riverine communities, 26% (95%CI: 23%-29%) of adults presented hypertension (29% in men [95%CI: 24%-33%] and 23% in women [95%CI: 19%-27%]). Factors associated with hypertension were age, BMI, and place of residence in men and age, triglycerides, and blood glucose in women. The findings can contribute to strategies for state and municipal health services to monitor and prevent cardiovascular events.Estimar la prevalencia de hipertensión entre los adultos que viven en las comunidades que bordean el río Madeira, antes de la puesta en marcha de la central hidroeléctrica de Santo Antônio. Estudio transversal sobre la prevalencia de la hipertensión llevado a cabo con 841 adultos. Se evaluó la información sobre las condiciones sociodemográficas, morbilidad, estilo de vida, consumo de pescado y los datos antropométricos. El método de regresión logística para estimar el odds ratio y sus intervalos de confianza. Entre los habitantes locales, el 26% (95%CI: 23-29%) de los adultos tenían hipertensión: 29% entre los hombres (95%CI: 24-33%) y el 23% en las mujeres (95%CI: 19-27% ). En los hombres, los factores asociados con la hipertensión fueron: edad, índice de masa corporal, glucosa en sangre, y el lugar de residencia. Entre las mujeres, los factores de riesgo son la edad, triglicéridos y glucosa. Los resultados de este estudio pueden contribuir al desarrollo de estrategias de supervisión para la prevención de eventos cardiovasculares por los órganos de salud