Recently, different approaches have been applied for water remediation
purposes, including the use of nanoparticles (NPs) to remove metals and
metalloids from water as advantageous alternatives to traditional water treatment
methods. Among these new NPs, the synthesis of multifunctional
nanocomposites based on graphene and on manganese-ferrite has received
considerable attention due to their huge capacity to remove metal(loid)s from
waters. However, research dedicated to new and specific environmental risks
related to these nanomaterials is limited. Furthermore, impacts induced by the
combination of climatic change factors (namely salinity shifts and increase of
temperature) and contaminants such as metal(loid)s (e.g. mercury, arsenic and
lead) in aquatic systems, are yet unidentified. To evaluate the impacts of all these
factors, benthonic species can be a good model as they are affected by several
environmental constraints. Particularly, bivalves as Mytilus galloprovincialis
(mussels) and Ruditapes philippinarum (clams) have been identified by several
authors as bioindicators that respond quickly to environmental disturbances, with
a wide spatial distribution and economic relevance. Thus, the present thesis
evaluated the ecotoxicological safety of remediated seawater previously
contaminated with metal(loid)s and remediated by using graphene oxide
functionalized with polyethyleneimine (GO-PEI) or/and manganese-ferrite NPs
(MnFe2O4-NPs) on M. galloprovincialis and R. philippinarum species. For this,
histopathological and biochemical alterations were carried out, towards a deeper
understanding of the alterations induced in both species by these materials after
the remediation. Results obtained showed that organisms exposed to noncontaminated
(control condition) and remediated seawater treatments presented
similar biological patterns, with no considerable differences expressed in terms
of biochemical and histopathological alterations. Moreover, the present findings
revealed increased toxicological effects in bivalves under climatic changes in
comparison to those under control temperature and salinity. These results
confirm the capability of GO-PEI and MnFe2O4-NPs to adsorb metal(loid)s from
water with no noticeable toxic effects, although temperature rise and salinity
shifts could affect the responses of bivalves to remediated seawater. Although,
bivalves exposed to these NPs showed slight oxidative stress, cellular damage
and neurotoxicity as well as histopathological alterations in comparison to the
control, the materials seem to be a promising eco-friendly approach to
decontaminated wastewater.Recentemente, têm sido aplicadas diferentes abordagens para fins de
remediação de água, incluindo o uso de nanopartículas (NPs) para remover
metais e metaloides da água como alternativas vantajosas aos métodos
tradicionais de tratamento de água. Entre essas novas NPs, tem sido dedicado
um grande esforço à síntese de nanocompósitos multifuncionais à base de
grafeno e de ferrita de manganês tem recebido considerável atenção devido á
sua enorme capacidade de remoção de metais (loid) s das águas. No entanto,
a investigação dedicada a novos riscos ambientais e específicos relacionados a
estes nanomateriais é limitada. Além disso, ainda não foram identificados os
impactos induzidos pela combinação de fatores de alterações climáticas
(nomeadamente, mudanças de salinidade e aumento de temperatura) e
contaminantes, tais como metais (loid) s (por exemplo, mercúrio, arsénio e
chumbo), em sistemas aquáticos. Para avaliar os impactos de todos estes
fatores, as espécies bentónicas podem ser um bom modelo, pois são afetadas
por diversas condições ambientais. Em particular, bivalves como Mytilus
galloprovincialis (mexilhão) e Ruditapes philippinarum (amêijoa) foram
identificados por diversos autores como bioindicadores que respondem
rapidamente a distúrbios ambientais, possuindo ainda uma ampla distribuição
espacial e relevância económica. Assim, a presente tese avaliou a segurança
ecotoxicológica da água do mar, previamente contaminada com metais (loid) s,
remediada, usando para tal óxido de grafeno funcionalizado com
polietilenoimina (GO-PEI) ou / e NPs de ferrita de manganês (MnFe2O4-NPs),
nas espécies M. galloprovincialis e R. philippinarum. Para tal, foram realizadas
análises histopatológicas e bioquímicas, visando obter um maior conhecimento
das alterações induzidas em ambas as espécies, por estes materiais, após a
remediação. Os resultados obtidos mostraram que os organismos expostos a
tratamentos não contaminados (condição controlo) e a água do mar remediada
apresentaram padrões biológicos semelhantes, sem diferenças consideráveis
expressas em termos de alterações bioquímicas e histopatológicas. Além disso,
os resultados presentes revelaram aumentos dos efeitos toxicológicos em
bivalves expostos a alterações climáticas, em comparação a organismos
expostos a condições controladas de temperatura e salinidade. Estes resultados
confirmam a capacidade do GO-PEI e MnFe2O4-NPs de adsorver metais (loid)
s da água sem efeitos tóxicos percetíveis, no entanto, o aumento da temperatura
e alterações de salinidade podem afetar as respostas dos bivalves à água do
mar remediada. Embora os bivalves expostos às NPs tenham apresentado leves
alterações relacionadas com stress oxidativo, dano celular e neurotoxicidade,
bem como alterações histopatológicas reduzidas, em comparação ao controlo,
os materiais testados aparentam ser uma abordagem promissora e
ecologicamente adequada na descontaminação de águas residuais.Programa Doutoral em Biologia e Ecologia das Alterações Globai
