Desenvolvimento e aplicação do teste de toxicidade crônica com Daphnia magna: avaliação de efluentes tratados de um aterro sanitário

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental.Devido às suas características, percolados de aterros sanitários necessitam tratamento antes de serem descartados no ambiente. Este tratamento, por vezes, inclui a desinfecção por cloração. A avaliação do percolado através de testes toxicológicos fornece informações seguras dos efeitos do mesmo sobre a biota aquática e vem a complementar o monitoramento físico e químico usual. O objetivo desta pesquisa foi desenvolver a análise de oxicidade crônica com Daphnia magna, e aplicá-la para avaliar a toxicidade crônica do efluente tratado de um aterro sanitário, comparando os efeitos crônicos do efluente clorado e não clorado sobre o organismo-teste. Observou-se que o efluente tratado antes da cloração não apresenta toxicidade aguda ou crônica ao organismo-teste, revelando um tratamento eficiente. Contudo, quando este efluente é clorado em laboratório a uma concentração de 2,3µL.L-1 de NaClO, simulando a real dosagem de cloro no aterro sanitário, o efluente, apesar de não apresentar toxicidade aguda, apresenta CEO=100% e CENO=80%. Já o efluente tratado com cloração na concentração 23µL.L-1 demonstrou ausência de toxicidade aguda, mas CEO=40,96% sendo que a CENO não foi possível determinar nas condições de teste. A toxicidade crônica foi diretamente proporcional à concentração de cloro no efluente. Ainda, em termos toxicológicos, a qualidade do efluente sem cloração é superior àquele clorado. Percolated liquids of sanitary landfills are potentially toxic, thus they need to be treated before being discarding in the environment. This treatment might include disinfection by chlorination. The evaluation of the leachate through toxicological tests allows disclosing information of the exact effect on the aquatic biota and comes as a complement to the physical and chemical monitoring usually used. The objectives of this research were to develop the chronic toxicological test with Daphnia magna to evaluate the chronic toxicity of treated effluents from a sanitary landfill. This was done by comparing the chronic effect of chlorinated and non-chlorinated effluents. The treated effluent before chlorination did not present acute or chronic toxicity to the test organism, indicating the efficiency of the treatment plant. However, when this effluent was chlorinated in laboratory to a concentration of 2.3µL.L-1 NaClO, simulating the dosage of chlorine in sanitary landfills, it showed no acute toxicity, but had a Lwest-Observed Effect Concentration (LOEC) of 100% and a No Observed Effect Concentration (NOEC) of 80%. The treated effluent with chlorination in the concentration of 23µL.L-1 NaClO had no acute toxicity, but presented a LOEC of 40.96%, while the NOEC was not possible to determine under the test conditions. The increase in chronic toxicity was proportional to the chlorine concentration in the effluent. Moreover, in toxicological terms the quality of the effluent without chlorination is better than the chlorinated one

A relação dos fatores abióticos e da densidade de Cylindrospermopsis raciborskii (Cyanophyceae) na concentração de cianotoxinas e estruturação da comunidade zooplanctônica em uma lagoa costeira subtropical

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2016.As relações entre variáveis abióticas, densidade de Cylindrospermopsis raciborskii e concentração de cianotoxinas foram estabelecidas em um lago costeiro subtropical (Lagoa do Peri - Florianópolis/SC - Brasil). O efeito da variação da concentração de toxinas no ambiente natural e a variação da densidade de C. raciborskii sobre população do zooplâncton (Cladocera) foi testado "in vitro"; e, investigou-se potenciais variáveis preditoras de cianotoxinas para este manancial que abastece 100 mil habitantes. Foram coletadas mensalmente amostras de água da Lagoa do Peri (Julho/2013 a Setembro/2014) e analisadas a composição do fitoplâncton, cianotoxinas dissolvidas e intracelulares e variáveis limnológicas. Oito grupos de cianotoxinas (microcistinas, nodularina, microginina, cyanopeptolinas, anabaenopeptinas, anatoxinas, cilindrospermopsina e saxitoxina) foram analisados usando cromatografia líquida associada à espectrometria de massa ionizante (MS/MS). Essas mesmas amostras foram testadas para toxicidade utilizando Daphnia magna. A relação entre a concentração de STX e as variáveis físicas, nutrientes e clorofila-a foi analisada utilizando um conjunto de dados de 45 meses de monitoramento (Março/2007 a Agosto/2014). A comunidade fitoplantônica foi dominada por cianobactérias (97,4% indivíduos por volume), composta por C. raciborskii (55,6%; 1,0 a 3,8 x 104 ind.mL-1) e Limnothrix sp. (41,8%; 0,7 a 3,6 x 104 ind.mL-1), ambas abundantes durante todo o período de estudo. Altas temperaturas e nutrientes (ortofosfato, nitrogênio inorgânico dissolvido (NID) e nitrogênio total) favoreceram a densidade de C. raciborskii. Apenas STX foi encontrada na Lagoa do Peri em baixa concentração (0,013±0,007 µg.L-1) e intracelularmente. A densidade de C. raciborskii teve relação significativa positiva com a concentração de STX na Lagoa do Peri, mas o poder explicativo é de apenas 20% sugerindo não ser um preditor robusto da concentração da toxina no sistema. Já as variáveis abióticas condutividade elétrica e a concentração de NID apresentaram maior poder explanatório (49%) na variação da concentração de STX "in situ". Testes de toxicidade aguda podem ser potencialmente utilizados em triagem preliminar de STX no ambiente natural. Foi observada uma boa correlação linear (84%) entre a concentração de STX no ambiente e o efeito no zooplâncton em testes ?in vitro?. A toxicidade aguda observada para o zooplâncton é melhor explicada pela variação da concentração de STX (amostra bruta ? relação marginalmente significante, p= 0,09, pseudo - R2 = 0,18; e amostra sonicada ? relação significante, p0,05, pseudo - R2 = 0,012). O efeito de intoxicação aguda devido a ingestão de C. raciborskii contendo STX é uma característica definitiva na estruturação da comunidade do zooplâncton, uma vez que seleciona o zooplâncton capaz de coexistir com esta cianobactéria no ecossistema. O mecanismo em que variáveis abióticas regulam a variação da concentração de STXs intracelular em C. raciborskii e a consequente intoxicação aguda do zooplâncton por herbivoria sugere uma estruturação do tipo "bottom-up" para este ambiente.Abstract : The cyanobacterium Cylindrospermopsis raciborskii produces toxins including saxitoxins (STXs). The main aim was to understand the relation among abiotic variables, cyanotoxin concentration and C. raciborskii density. These relations are very important to manage reservoirs and understand aquatic community structure, but have been few explored in situ. We tested the effect of toxin concentration and C. raciborskii density of natural water samples on a zooplankton population (Cladocera) in vitro. In addition, we investigated some abiotic variables as potential predictors of cyanotoxin concentration in the Peri Coastal Lake (Santa Catarina Island, Brazil). This lake has been historically dominated by C. raciborskii and supplies potable water for about 100,000 local citizens. Water samples was collected monthly between July 2013 and September 2014 being analyzed for phytoplankton composition, intracellular and dissolved cyanotoxins, and limnological variables. A suite of eight cyanotoxin groups (microcystins, nodularin, microginin, cyanopeptolins, anabaenopeptins, anatoxins, cylindrospermopsin, and saxitoxin) was targeted using liquid chromatography tandem (MS/MS) mass spectrometry with electrospray ionization. These samples were also used in ecotoxicological tests using Daphna magna. The relationship among STX concentration and physical variables, nutrients and chlorophyll-a (chl-a) was analyzed using a dataset of 45-month monitoring period (March/2007 to August/2014). The phytoplankton community was dominated by cyanobacteria (97.4% individual per volume), comprised of C. raciborskii (55.6%, 1.0 to 3.8 x 104 ind.mL-1) and Limnothrix sp. (41.8%, 0.7 to 3.6 x 104 ind.mL-1), both abundant during the entire study period. High temperatures and nutrients (orthophosphate, dissolved inorganic nitrogen - DIN and total nitrogen - TN) favored the C. raciborskii density. STX was the only cyanotoxin found in the Peri Coastal Lake, in low concentration (0.013±0.007 µg.L-1), and concentrated intracellularly. C. raciborskii density had a significant positive relation with STX concentration, but explained only 20% of the variation in STX concentration. This suggests that C. raciborskii density alone is not a reliable predictor of STX concentrations in this system. However, the abiotic variables as electrical conductivity and DIN concentration provided the greatest explanatory power (49%) for STX concentration in situ. The acute toxicity tests can potentially be used in preliminary screening of STX in the natural environment. We observed a good linear correlation (84%) between STX concentration in the lake with effect on zooplankton in the in vitro tests. The acute toxicity observed on the zooplankton is better explained by the variation in STX concentration (whole water samples - marginal significant relation, p= 0.09, pseudo - R2 = 0.18; and sonicated water samples - significant relation, p0.05, pseudo - R2 = 0.012). The acute intoxication effect of grazing upon STX-containing C. raciborskii is a defining feature in zooplankton community structuration, as this selects for zooplankton that are able to coexist with toxic C. raciborskii in this ecosystem. The abiotic variables have a role on the regulation of intracellularly STX concentration in C. raciborskii and there is acute intoxication in the zooplankton as consequence of the herbivory, so the bottom-up processes seems to drive community structure in Peri Coastal Lake

AVALIAÇÃO DA TOXICIDADE AGUDA DA ÁGUA DO RIO PAPAQUARA, MUNICÍPIO DE FLORIANÓPOLIS/SC, UTILIZANDO O ORGANISMO-TESTE DAPHNIA MAGNA

O Rio Papaquara que compõe a Bacia Hidrográfi ca do Rio Ratones, é um dos principais rios da Ilha de Santa Catarina. Este recurso hídrico abrange uma área de 4.800 m2, em uma região com grande ocupação urbana. O Rio Papaquara, por situar-se principalmente nos locais de maior uso e ocupação do solo, necessita de atenção para os possíveis lançamentos de efl uente que podem comprometer a biota que habita esta Bacia Hidrográfi ca. Estudos anteriores demonstraram o comprometimento da qualidade física e química deste recurso hídrico. A complementação destes estudos visa verifi car os efeitos nocivos de substâncias e compostos químicos presentes no Rio Papaquara sobre os organismos. Assim, o objetivo desta pesquisa é avaliar a toxicidade aguda do Rio Papaquara, usando o organismo-teste Daphnia magna. Saídas de campo foram realizadas para o reconhecimento dos 7 pontos, onde as amostras de água foram coletadas para análises anteriores. Selecionaram-se três pontos isentos da contribuição de cunha salina para realização de coletas de amostras. Tais coletas ocorreram em três momentos distintos e as amostras foram testadas a partir da exposição de neonatos de Daphnia magna, de 2 a 26h de idade, em que o número de organismos imóveis determina estatisticamente o efeito agudo, a partir da CE50 48h – Concentração Efetiva Inicial Mediana. Observou-se que em todos os momentos de coleta e em todos os pontos amostrados a água do Rio Papaquara não apresentou efeito tóxico agudo sobre o organismo-teste. Estudos posteriores de toxicidade crônica e genotoxicidade são recomendados visando demonstrar como as alterações no ambiente podem comprometer a biota, e salientar a importância de um manejo e monitoramento desses ecossistemas, a fim de preservar a natureza

METODOLOGIA PARA CULTIVO DE HYALELLA AZTECA: TECNOLOGIA PARA ANÁLISES DA TOXICIDADE DE SEDIMENTOS LÍMNICOS COM SALINIDADE VARIÁVEL

A ecotoxicologia prediz os efeitos potenciais de agentes tóxicos no ecossistema, empregando parâmetros ecológicos para avaliar a toxicidade de poluentes. A análise ecotoxicológica dos sedimentos traz uma visão holística dos danos acarretados por poluentes advindos da atividade antrópica. Para tal há necessidade de cultivo de um organismo que habita tal compartimento aquático. Esta pesquisa objetivou implementar o cultivo de uma espécie bentônica, a Hyalella azteca. Análises da qualidade de sedimentos, em conjunto com o diagnóstico da qualidade hídrica, permitem uma visão mais apurada e holística das condições ambientais em que se encontram ecossistemas sujeitos a ações antrópicas. Durante o período de um ano cultivou-se o organismo-teste Hyalella azteca sob três diferentes condições de cultivo e observou-se variáveis como natalidade, mortalidade, número de cópulas por lote de cultivo, expectativa de vida objetivando verificar qual o método de cultura mais adequado. Nos dois primeiros cultivos experimentais os organismos-teste apresentaram baixa longevidade e no segundo não houve fecundidade. O terceiro cultivo experimental encontra-se em andamento, utilizando Elodea como substrato e cubas de vidro, uma vez que estas são as variáveis que inerferiram nas tentativas anteriores de cultivo. Após o sucesso do estabelecimento do cultivo deste organismo será elaborado o POP para tal metodologia, permitindo o contínuo cultivo do organismo no Laboratório de Ecotoxicolgia do IFSC e futuras pesquisas envolvendo os testes de toxicidade com o sedimento límnico

AVALIAÇÃO DA TOXICIDADE AGUDA DO EFLUENTE DE ATIVIDADES POTENCIALMENTE POLUIDORAS SITUADAS NO ENTORNO DA ESEG CARIJÓS

O despejo de poluentes como óleo automotivo, solventes e detergentes na água e no solo é potencialmente negativa à qualidade da água. Pesquisa realizada anteriormente, pelo grupo de Gestão Ambiental: Estudos e Análises, (dados não publicados) resultou na adequação de quase 20 postos de combustíveis às condições e padrões de lançamento de efluentes. Na 1ª etapa, foram encontrados níveis de toxicidade até 16 vezes acima do permitido nas amostras de água colhidas das caixas separadoras dos sistemas de tratamento dos efl uentes dos postos, sendo que 12 dos 18 postos analisados apresentaram amostras fora dos padrões preconizados pela legislação. Na 2ª etapa os postos que não se adequaram foram multados e embargados pelo IBAMA até sua adequação. A 3ª e última coleta mostrou o resultado positivo da ação conjunta. Apenas um dos 20 postos avaliados no total não apresentou efl uente tratado dentro dos padrões previstos em lei. Todos os postos do estudo estão localizados no entorno da ESEC Carijós, uma unidade de conservação no Norte da Ilha de Santa Catarina gerida pelo ICMBio, e criada por Decreto Federal em 1987 para preservar os manguezais do Saco Grande e do Rio Ratones, ameaçados pelo acelerado processo de urbanização de Florianópolis. Dada a importância da continuidade do monitoramento dos efl uentes destes estabelecimentos, este trabalho buscou avaliar a atual qualidade dos efl uentes gerados por alguns destes estabelecimentos anteriormente analisados

AVALIAÇÃO DA GERAÇÃO DE MICRONÚCLEO EM JUVENIS DE CENTROPOMUS PARALLELLUS (ROBALO-PEVA) EXPOSTOS A DIFERENTES CONCETRAÇÕES SALINAS

O Teste do Micronúcleo (MN) em peixes tem sido utilizado como um modelo experimental para detecção de compostos genotóxicos e avaliação dos seus efeitos na biota de ambientes aquáticos contaminados por esses poluentes. Estudos têm mostrado diferentes efeitos da variação da salinidade da água em peixes, no que tange parâmetros sanguíneos e sobrevivência. Este trabalho avaliou o efeito da variação desta condicionante sobre a espécie eurialina Centropomus parallelus (robalo-peva), em nível citogenético, através do teste do micronúcleo, para futuras avaliações da genotoxicidade de amostras de água doce. Os peixes, que estavam inicialmente adaptados a viveiro contendo águas com 30 ‰ de salinidade, foram submetidos a dois tipos de tratamento: passagem para água doce de forma abrupta e gradual. Os animais já adaptados a água com 30 ‰ de salinidade foram usados para controle negativo. Após os tratamentos, retirou-se o sangue da veia caudal dos peixes; preparou-se o esfregaço em lâminas; fi xaram-se as células e estas foram coradas através do método Feulgen-Fast-Green. Analisaram-se 4.000 eritrócitos de cada animal (n=5, para cada tratamento), utilizando microscópio de luz. Para comparação dos três grupos realizou-se o teste paramétrico Anova, com nível de signifi cância 0,05. Como resultado, não houve diferença signifi cativa entre os grupos analisados. Portanto, qualquer uma das formas de passagem do robalo-peva de águas com salinidade 30 ‰ para água doce, não irá infl uenciar futuros testes de micronúcleos que necessitem expor esses animais a amostras com salinidades inferiores àquela onde o animal encontra-se

BALNEABILIDADE NOS PERÍODOS PRÉ-PANDEMIA E PANDÊMICO DE COVID-19

Canasvieiras Beach - Florianópolis/SC is very popular with tourists in high season. This work analyzed whether the decrease in the flow of tourists due to the pandemic impacted bathing conditions at the beach. Data on water quality conditions were analyzed in the pre-pandemic period (PPP) (11/01/2018 to 03/31/2019, 11/01/2019 to 03/31/2020) and pandemic period (PP) (30 /10/2020 to 03/31/2021 and 11/01/2021 to 12/31/2021) of COVID-19. Bathing data were retrieved from the database of the Instituto do Meio Ambiente de Santa Catarina (IMA) and rainfall data from the Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina (EPAGRI). Escherichia coli density (NMP/100ml) was compared between the two periods and a higher density was observed in PPP compared to PP (p < 0.0001). For the bathing condition, there was a higher frequency of inappropriate points in the PPP (14.66%) in relation to the PP (6.94%) and this difference was significant (p = 0.008). Rainfall index was excluded as a possible variable that could lead to these differences, since it was found that the volume of rainfall did not differ between the analyzed periods (p > 0.05). Based on the percentage calculations of the bathing condition, pie charts were generated for each of the 8 points sampled at Canasvieiras Beach, comparing the periods. Field visits characterized the points, especially regarding the presence of rainwater drainage towards the beach. It was observed that in the pandemic period there was a reduction in the density of E. coli on Canasvieiras beach. The decrease in tourists and, consequently, in the amount of domestic sewage generated that is irregularly connected to rainwater networks appears as an explanation for what was observed.A praia de Canasvieiras - Florianópolis/SC é uma das mais procuradas pelos turistas na alta temporada. O presente trabalho buscou analisar se a diminuição no fluxo de turistas devido à pandemia impactou as condições de balneabilidade. Foram analisados dados sobre as condições da qualidade da água no Período Pré-pandêmico (PPP) (01/11/2018 a 31/03/2019, 01/11/2019 a 31/03/2020) e no Período Pandêmico (PP) (30/10/2020 a 31/03/2021 e 01/11/2021 a 31/12/2021) de Covid -19. A coleta de dados de balneabilidade e de índices pluviométricos foram feitas nos bancos de dados do Instituto do Meio Ambiente de Santa Catarina (IMA) e da Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina (Epagri), respectivamente. Comparou-se a densidade de Escherichia coli (NMP/100ml) entre os dois períodos e verificou-se maior densidade no PPP em comparação ao PP (p < 0,0001). Para a condição de balneabilidade, observou-se uma maior frequência de pontos impróprios no PPP (14,66%) em relação ao PP (6,94%), sendo essa diferença significativa (p = 0,008). Índices pluviométricos foram excluídos como uma das possíveis variáveis que poderiam levar a essas diferenças, uma vez que se verificou que o volume de chuvas não diferiu nos períodos analisados (p > 0,05). Baseado nos cálculos percentuais da condição de balneabilidade foram gerados gráficos de setores para cada um dos oito pontos amostrados na praia de Canasvieiras, comparando os períodos. Realizou-se visitas a campo para verificar a presença de drenagem pluvial em direção à praia e caracterizar os pontos. Embasado nos resultados, observou-se que no Período Pandêmico houve uma redução na densidade de E. coli na referida praia. A diminuição de turistas e, consequentemente, da quantidade de esgoto doméstico gerado que esteja ligado às redes pluviais de maneira irregular surge como uma possível explicação para o fato observado. DOI: https://doi.org/10.35700/2316-8382.2023.v1n13.351

Ecologia de Campo: do ambiente à comunidade (2014)

Este livro é resultado do 7° Curso de Ecologia de Campo do PPGECO-UFSC, realizado no Parque Municipal da Lagoa do Peri, em Florianópolis, SC, entre os dias 20 de outubro e 03 de novembro de 2014. O Curso de Ecologia de Campo é pré-requisito para a formação de um Ecólogo e proporciona aos discentes um exercício de elaboração e execução de projetos de curta duração, in situ, testando hipóteses claras e precisas, com delineamento amostral pertinente. Esta publicação pretende contribuir com a formação de alunos de Graduação e Pós-graduação de cursos relacionados à grande área do meio ambiente. Esperamos também que sirva a profissionais dedicados à área de investigação e conservação da biodiversidade.CAPE

Análise da qualidade da água da Lagoa Pequena, sul de Florianópolis/SC - Brasil

O presente estudo objetivou analisar a qualidade da água da Lagoa Pequena, localizada no sul de Florianópolis/SC - Brasil, gerando dados comparativos para o monitoramento do estado de preservação da mesma ao longo do tempo. Foram realizadas três campanhas de coleta entre os meses de maio e junho de 2018. As variáveis analisadas apresentaram valores dentro dos padrões estabelecidos pela Resolução CONAMA nº 357/05 para águas doces de classe 2, exceto pelo OD em um dos pontos de coleta (P1), cuja média está abaixo do indicado e a DBO5 dos pontos P3 e P5 que apresentou valores médios acima do indicado. A densidade de E. coli foi significativamente maior na margem oeste da Lagoa Pequena que na margem leste, em momentos de alta pluviometria. A precipitação foi significativa no aumento da concentração de E. coli e explica 80% da variação desta variável na Lagoa Pequena, evidenciando a contaminação da água de escoamento pluvial por esgoto sanitário. A indicação de estado trófico da lagoa em relação a concentração de fósforo total resultou em ultraoligotrófico