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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.18.2005.tde-04102005-093424
Document
Author
Full name
Alessandro Minillo
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2005
Supervisor
Committee
Espindola, Evaldo Luiz Gaeta (President)
Matthiensen, Alexandre
Rocha, Odete
Talamoni, Jandira Liria Biscalquini
Yunes, João Sarkis
Title in Portuguese
Análise da distribuição, densidade e toxicidade de florações de cianobactérias em reservatórios do médio e baixo rio Tietê (SP) e relação com as características limnológicas do sistema
Keywords in Portuguese
cianobactérias
cianotoxinas
ecotoxicologia
fitoplâncton
reservatórios
rio Tietê
Abstract in Portuguese
Os reservatórios no Brasil, especialmente no Estado de São Paulo, são importantes ecossistemas que foram construídos nos últimos 40 anos. Alguns destes reservatórios, principalmente os do sistema em cascata do Médio e Baixo rio Tietê, encontram-se em estado eutrófico. Florações de cianobactérias são freqüentemente relacionadas a estas condições eutróficas, o que compromete os usos múltiplos destes reservatórios, implicando em riscos à saúde humana e à biota aquática. Os objetivos deste estudo foram investigar a ocorrência, distribuição e freqüência de florações de cianobactérias nestes reservatórios, assim como quantificar as concentrações das cianotoxinas e a toxicidade destas florações, relacionando-as aos parâmetros físicos e químicos no ambiente que, eventualmente, atuam como indutores da dominância das cianobactérias. Amostras (10 L) com florações de cianobactérias foram coletadas à montante e próximo dos seis reservatórios do Médio e Baixo rio Tietê (Barra Bonita, Bariri, Ibitinga, Promissão, Nova Avanhandava e Três Irmãos), entre novembro/2002 e outubro/2003. Alíquotas (100 mL) dessas amostras foram coletadas e preservadas (formalina 4 %) para identificação e quantificação em laboratório. O material restante foi congelado e liofilizado para identificação e quantificação de cianotoxinas, e para testes ecotoxicológicos. Variáveis físicas e químicas da água foram tomadas nos locais de amostragem, e amostras complementares de água foram coletadas com bomba de sucção integrando toda a coluna d´água. Nestas amostras, foram efetuadas análises de nutrientes totais e dissolvidos, clorofila-a e composição da comunidade fitoplanctônica. Os testes de toxicidade de diferentes concentrações de extratos de cianobactérias (liofilizados) foram realizados por exposição de neonatos de Daphnia similis, Ceriodaphnia dubia, Ceriodaphnia silvestrii (48h), e por injeções intraperitoniais em camundongos Swiss albino (24h). Os resultados demonstraram que a classe Chlorophyceae obteve a maior riqueza de espécies, enquanto que Cyanophyceae obteve a maior freqüência e densidade de organismos nas amostras analisadas. Cianobactérias tóxicas, principalmente dos gêneros Microcystis, Anabaena, Cylindrospermopsis, Raphidiopsis e Planktothrix foram encontradas em todas as amostras coletadas. Cianotoxinas, como microcistinas, foram detectadas na maioria dos reservatórios com valores que variaram de 2,17 a 150 'mü'g/L. Contudo, toxinas paralisantes, como saxitoxinas, foram encontradas em alguns reservatórios, com valores máximos variando de 4,53 a 6,93 'mü'g eq. STX/L. Todas as amostras testadas apresentaram toxicidade, com variações de 'CE IND.50'-48h nos microcrustáceos, de 0,10 a 1,32 mg/mL (p.s.) para Daphnia similis, 0,2 a 1,70 mg/mL (p.s.) para Ceriodaphnia dubia e 0,09 a 1,20 mg/mL (p.s.) para Ceriodaphnia silvestrii. Com relação aos testes realizados com camundongos Swiss albino, a 'DL IND.50'-24h variou de 48 a 904 mg/kg (p.s.). Embora tenha sido demonstrada a redução gradativa da concentração de nutrientes ao longo do rio, principalmente de fósforo e nitrogênio (total e dissolvido), indicando a capacidade depurativa dos sistemas ao longo da seqüência de reservatórios em cascata, o presente estudo demonstrou que ainda assim há manutenção de condições favoráveis para o desenvolvimento de florescimentos de cianobactérias tóxicas em todos os reservatórios. Os resultados demonstraram que o processo de eutrofização contínua e a presença de florações de cianobactérias tóxicas nos reservatórios podem representar riscos potenciais à biota aquática ou às populações humanas que utilizam essas águas para fins diversos. Esta situação representa um desafio no manejo desse sistema em cascata, segundo as características operacional do sistema, tais como o tempo de residência da água e outros fatores a serem considerados nestas construções
Title in English
Analysis of distribution, density and toxicity of cyanobacterial blooms and its toxins in the reservoirs of Middle and Low Tietê river (SP) and its relation with limnological characteristics of this system
Keywords in English
cyanobacteria
cyanotoxins
ecotoxicology
phytoplankton
reservoirs
Tietê river
Abstract in English
Reservoirs in Brazil, particularly in São Paulo State, are important ecosystems which were built up successively in the last 40 years. Some of these reservoirs, mainly at the Middle and the Low Tietê river cascade system are eutrophic. Frequently cyanobacterial blooms are related to these eutrophic conditions which compromise the multiple use of the reservoir, implicating risk to human health and aquatic biota. This study aims to investigate occurrence, distribution and frequency of cyanobacterial blooms in these reservoirs, just as quantify cyanotoxin concentrations, and toxicity of these blooms, relating with physical and chemical environmental parameters as inductors of the dominant of cyanobacteria. Samples (10 L) of cyanobacterial blooms were collected near to the six reservoirs of the Middle and Low Tietê river (Barra Bonita, Bariri, Ibitinga, Promissão, Nova Avanhandava and Três Irmãos), between November/2002 and October/2003. Samples of cyanobacterial blooms were taking from each reservoir with plankton net (20 mm). Aliquot (100 mL) of samples were collected and preserved (formalin 4 %) for laboratory identification and quantification. The material remaining were frozen and lyophilized for determination and quantification of cyanotoxins, and for ecotoxicological tests. The water physical and chemical variables were evaluated in situ, as well as complementary water samples were collected with a water-pump integrating all the water column to analysis of total and dissolved nutrients, chlorophyll-a and the composition phytoplankton community. The tests of toxicity of different concentrations of cyanobacterial extracts (lyophilized) were carried out by exposition of neonates of Daphnia similis, Ceriodaphnia dubia, and Ceriodaphnia silvestrii (48h), and intraperitoneal injection in Swiss albino mice (24h). The results demonstrate that the Chlorophyceae class had the higher richness of species, while Cyanophyceae had the higher frequency and density of organisms in analysed samples. Toxic cyanobacteria, mainly of genera Microcystis, Anabaena, Cylindrospermopsis, Raphidiopsis and Planktothrix, were found in all samples collected. Cyanotoxins, mainly microcystins, were detected in the majority of reservoirs which values were between 2.17 and 150 'mü'g/L. However, paralytic toxins, such as saxitoxins, were found in some reservoirs, which maximum values ranged from 4.53 to 6.93 'mü'g eq. STX/L. All tested samples were toxic, with range of 'CE IND.50'-48h in the microcrustaceans, from 0.10 - 1.32 mg/mL (d.w.) to Daphnia similis, from 0.2 - 1.70 mg/mL (d.w.) to Ceriodaphnia dubia and from 0.09 - 1.20 mg/mL (d.w.) to Ceriodaphnia silvestrii. With respect to Swiss albino mice test, 'DL IND.50'-24h varied from 48 - 904 mg/kg (d.w.). Although was demonstrated gradual reduction of nutrients downstream, mainly phosphorus and nitrogen (total and dissolved), indicating the depurative capacity of cascade reservoirs sequence, the present study still has demonstrated the maintenance of favorable conditions to development of to toxic cyanobacterial blooms in all the reservoirs. Results demonstrate that the continuous eutrophication process and toxic cyanobacterial blooms in these reservoirs could represent a potential risk to the aquatic biota and human populations who use these waters for multiple purposes. This situation represents a challenge in the management of cascade system, according to reservoirs operational system, such as water residence time and other factors which should be considered in these constructions
 
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AlessandroMinillo.pdf (2.90 Mbytes)
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Publishing Date
2005-10-11
 
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