Ocorrência de florações de cianobactérias e consequências para a saúde pública no Nordeste do Brasil / Ocurrence of cyanobacterial bloom and consequences for public health in Northeastern Brazil / Ocurrencia de las floraciones de cianobacterias y consecuencias para la salud pública en el Nordeste de Brasil

As florações são resultado de interações entre fatores físicos, químicos e biológicos, sendo caracterizadas pelo crescimento massivo de microrganismos. As proliferações de cianobactérias indicam a deterioração na qualidade da água e podem ser consideradas problemas de saúde pública, devido à capacidade de produção e liberação de toxinas pelas cianobactérias nos ambientes aquáticos, especialmente nos reservatórios de abastecimento. Assim, este trabalho teve como objetivo verificar, a partir de uma revisão de literatura, a ocorrência de florações de cianobactérias e cianotoxinas e os efeitos especialmente para saúde pública. A metodologia utilizada foi revisão narrativa de trabalhos selecionados seguindo os critérios de inclusão. Foi verificada a ocorrência de 74 espécies de cianobactérias, sendo Microcystis aeruginosa e Raphidiopsis raciborskii as predominantes. Espécies potencialmente tóxicas foram encontradas em todas as florações relatadas nos trabalhos realizados na região Nordeste. As florações de cianobactérias ocorreram principalmente em reservatórios da região Nordeste, juntamente com cianotoxinas (microcistinas, cilindrospermopiscina e saxitoxina). Têm sido frequentes florações com cianotoxinas em sistemas aquáticos, ocasionando alterações no ambiente aquático. Essas modificações alcançam diversos níveis tróficos e podem alcançar o homem, sendo problema de saúde pública.

The blooms are the result of interactions between physical, chemical, and biological factors, and are characterized by the explosive growth of microorganisms. The proliferations of cyanobacteria indicate deterioration in quality and can be considered public health problems due to the ability of cyanobacteria to produce and release toxins in aquatic environments, especially in supply reservoirs. Thus, this study aimed to review the literature to verify the occurrence of cyanobacteria and cyanotoxin blooms and the effects especially for public health. The methodology used was narrative review of selected papers according to the inclusion criteria. The occurrence of 74 cyanobacteria species was verified, with Microcystis aeruginosa and Raphidiopsis raciborskii being the predominant ones. Potentially toxic species were found in all blooms studies carried out in the Northeast region. Cyanobacterial blooms were found mainly in reservoirs in the Northeast region, along with cyanotoxins (microcystins, cylindrospermopsin, and saxitoxin). Blooms with cyanotoxins have been frequent in aquatic systems, causing changes in the aquatic environment. These changes reach several trophic levels, and can reach man, being a public health problem.

Las floraciones son el resultado de interacciones entre factores físicos, químicos y biológicos, caracterizadas por el crecimiento explosivo de microorganismos. La proliferación de cianobacterias indica un deterioro de la calidad y puede considerarse un problema de salud pública debido a la capacidad de las cianobacterias de producir y liberar toxinas en ambientes acuáticos, especialmente en los embalses de abastecimiento. Así, este estudio tenía como objetivo revisar la literatura para verificar la ocurrencia de floraciones de cianobacterias y cianotoxina, así como sus efectos especialmente en la salud pública. La metodología utilizada fue la revisión narrativa de los documentos seleccionados de acuerdo con los criterios de inclusión. Se verificó la aparición de 74 especies de cianobacterias, de las cuales Microcystis aeruginosa y Raphidiopsis raciborskii fueron las más predominantes. Se encontraron especies potencialmente tóxicas en todos los estudios de floración realizados en los estados de la región Nordeste de Brasil. Las floraciones de cianobacterias se encontraron principalmente en embalses en la región Nordeste, junto con cianotoxinas (microcistinas, cilindrospermopsinas y saxitoxinas). Ha habido frecuentes floraciones con cianotoxinas en los sistemas acuáticos, causando cambios en el medio acuático. Estos cambios alcanzan varios niveles tróficos y pueden llegar al hombre, siendo un problema de salud pública.

Uso de quitina e quitosana como adsorventes de amônia de efluentes aquícolas: revisão de literatura / Use of chitin and quitosan as adsorvents of ammonia of aquaculture effluents: a literature review / Uso de quitina y quitosana como adsorbentes de amonia de efluentes acuícolas: revisión de literatura

Os resíduos provenientes da aquicultura são derivados da ração e da excreção dos peixes e podem estar sedimentados, suspensos ou dissolvidos, ocasionando elevados valores de DBO, DQO, nitrogênio e fósforo. A produção de camarões no Brasil tem gerado elevadas quantidades de resíduos sólidos, tendo em vista que os exoesqueletos dos camarões correspondem a cerca de 40% do seu peso total, resultando num forte impacto ambiental. Diversas pesquisas envolvendo a quitina estão sendo desenvolvidas na área de tratamento de água, devido principalmente a sua capacidade de formar filme, sendo utilizada em sistemas filtrantes. Este polissacarídeo também pode ser utilizado como agente floculante no tratamento de efluentes, como adsorvente na clarificação de óleos, e principalmente na produção de quitosana. Atualmente a quitosana possui aplicações multidimensionais, desde áreas como a nutrição humana, biotecnologia, ciência dos materiais, indústria farmacêutica, agricultura, terapia genética e proteção ambiental. A quitosana é muito eficiente na remoção de poluentes em diferentes concentrações. Apresenta alta capacidade e grande velocidade de adsorção, boa eficiência e seletividade tanto em soluções que possuem altas ou baixas concentrações. O uso da biotecnologia, através do processo de adsorção utilizando adsorventes naturais e baratos, como a quitina e quitosana, minimiza os impactos ambientais da aquicultura tanto em relação aos provocados pelo lançamento de efluentes no meio ambiente quanto aos causados pelo descarte inadequado dos resíduos do processamento de camarões.(AU)

Aquaculture residues are derived from fish feed and excretion and may be sedimented, suspended or dissolved, resulting in high BOD, COD, nitrogen and phosphorus values. Shrimp production in Brazil has generated high amounts of solid waste, since shrimp exoskeletons account for about 40% of their total weight, resulting in a strong environmental impact. Several researches involving chitin are being developed in the area of water treatment, mainly due to its ability to form film, being used in filter systems. This polysaccharide can also be used as a flocculating agent in the treatment of effluents, as an adsorbent in the clarification of oils, and especially in the production of chitosan. Currently, chitosan has multidimensional applications, from areas such as human nutrition, biotechnology, materials science, pharmaceutical industry, agriculture, gene therapy and environmental protection. Chitosan is very efficient in the removal of pollutants at different concentrations. It presents high capacity and high adsorption velocity, good efficiency and selectivity both in solutions that have high or low concentrations. The use of biotechnology, through the adsorption process using natural and cheap adsorbents such as chitin and chitosan, minimizes the environmental impacts of aquaculture both in relation to those caused by the release of effluents into the environment and those caused by the inappropriate disposal of processing residues of shrimps.(AU)

Los residuos procedentes de la acuicultura se derivan de la ración y de la excreción de los peces y pueden estar sedimentados, suspendidos o disueltos, ocasionando elevados valores de DBO, DQO, nitrógeno y fósforo. La producción de camarones en Brasil ha generado grandes cantidades de residuos sólidos, teniendo en cuenta que los exoesqueletos de los camarones corresponden a cerca del 40% de su peso total, resultando en un fuerte impacto ambiental. Varias investigaciones involucrando la quitina se están desarrollando en el área de tratamiento de agua, debido principalmente a su capacidad de formar película, siendo utilizada en sistemas filtrantes. Este polisacárido también puede ser utilizado como agente floculante en el tratamiento de efluentes, como adsorbente en la clarificación de aceites, y principalmente en la producción de quitosana. Actualmente la quitosana posee aplicaciones multidimensionales, desde áreas como la nutrición humana, biotecnología, ciencia de los materiales, industria farmacéutica, agricultura, terapia genética y protección ambiental. La quitosana es muy eficiente en la eliminación de contaminantes en diferentes concentraciones. Presenta alta capacidad y gran velocidad de adsorción, buena eficiencia y selectividad tanto en soluciones que poseen altas o bajas concentraciones. El uso de la biotecnología, a través del proceso de adsorción utilizando adsorbentes naturales y baratos, como la quitina y quitosana, minimiza los impactos ambientales de la acuicultura tanto en relación a los provocados por el lanzamiento de efluentes en el medio ambiente en cuanto a los causados por el descarte inadecuado de los residuos del procesamiento de camarones.(AU)

Modelación hidrodinámica y de calidad del agua en un ecosistema estuarino urbano con incidencia maregráfica y vertimientos de aguas residuales / Hydrodynamic and water quality modeling in an urban estuarine ecosystem with tidal incidence and sewage discharges / Modelagem hidrodinâmica e de qualidade da água em um ecossistema estuarino urbano com incidência da maré e descarga de esgoto

RESUMEN El efecto del régimen de mareas y la descarga directa de aguas residuales en áreas estuarinas pueden incrementar los problemas de contaminación debido a la retención y transporte de cargas contaminantes. El uso de modelos matemáticos se ha convertido en una herramienta esencial para la gestión del recurso hídrico en estos ambientes. En esta investigación se modeló la incidencia del régimen de mareas y los vertimientos de aguas residuales en la calidad de agua en un ambiente estuarino urbano utilizando el modelo HEC-RAS. El modelo fue calibrado/validado utilizando el caudal medio de largo periodo (QMLT) y parámetros de calidad de agua medidos en campo, tales como: DBO, OD, N-O2 y N-O3. Los resultados evidenciaron que los niveles de agua, caudales y parámetros de calidad de agua medidos en campo fueron bien representados por el modelo. Las simulaciones mostraron que la calidad del agua en todos los trechos aguas abajo de la PTAR se encuentran eutrofizados. Adicionalmente, el régimen de marea provoca retención y transporte de contaminantes en áreas de baja pendiente. El abordaje propuesto se constituye en una valiosa herramienta para evaluar la calidad de agua en ambientes estuarinos urbanos y áreas circundantes con incidencia de régimen maregráfico.

ABSTRACT The effect of the tidal regime and sewage discharge on estuarine areas can cause pollution problems, due to the retention and transport of pollutants. The use of mathematical models has become an essential tool for the water resources management in these environments. In this paper, the incidence of tidal regime and sewage discharge on the water quality of an urban estuarine ecosystem was modeled using the HEC-RAS model. The model was calibrated / validated using the medium long-term streamflow (QMLT) and water quality parameters measured in field, such as: BOD, DO, N-O2 N-O3. The results showed that the water level, streamflow and the water quality parameters measured in field were well represented from the model. The simulations showed that the water quality for all the sections downstream of the Wastewater Treatment Plant are eutrophied. Additionally the tidal regime causes retention and transport of pollutants in areas of low slope. The proposed approach is a valuable tool for assessing the water quality in urban estuarine environments and surrounding areas with incidence of tidal regime.

RESUMO O efeito do regime de marés e a descarga directa de esgoto em zonas estuarinas pode aumentar os problemas de poluição devido à retenção e transporte de cargas poluentes. A utilização de modelos matemáticos tornou-se uma ferramenta essencial para a gestão dos recursos hídricos nestes ambientes. Nesta investigação, a incidência do regime de marés e descargas de esgoto na qualidade da água em um ambiente estuarino urbano foi simulada utilizando o modelo HEC-RAS. O modelo foi calibrado/validado utilizando o caudal médio de longo período (QMLT) e parâmetros de qualidade da água medidos no campo, tais como DBO, OD, N-O2 e N-O3. Os resultados mostraram que os níveis da água, vazões e parâmetros de qualidade da água medidos no campo foram bem representados no modelo. As simulações mostraram que a qualidade da água em todos os trechos a jusante da ETE estão eutrofizados. Além disso, o regime de maré causa retenção e transporte de poluentes em áreas de baixa declividade. A abordagem proposta é uma ferramenta valiosa para avaliar a qualidade da água em ambientes estuarinos urbanos e áreas circundantes com incidência de regime de marés.

Bacterias nitrificantes cultivables de la zona limnética del lago de Tota, Boyacá / Cultivable nitrifying bacteria of the limnetic zone of Tota lake, Boyacá, Colombia

RESUMEN Las actividades de producción piscícola en el Lago de Tota, Boyacá aumentan las concentraciones de amonio y de nitrato, nutrientes que están acelerando los procesos de eutrofización. Entre las comunidades microbianas que regulan la entrada de nitrógeno alóctono figuran las bacterias nitrificantes y la determinación de su abundancia en los ecosistemas es una medida de bioindicación de contaminación. El objetivo del estudio fue cuantificar y caracterizar bioquímicamente las bacterias nitrificantes cultivables de la zona limnética del lago. Para medir la abundancia, se usó la técnica de número más probable (NMP). Las muestras fueron tomadas en los sectores Lago Chico y Lago Grande, en zonas limnéticas, con actividad piscícola y sin intervención. Se midieron variables físicas y químicas in situ y se determinó la concentración de nutrientes en el laboratorio. Las mayores cuantificaciones de bacterias nitrificantes, se registraron en el periodo de baja precipitación y en el área de influencia de piscicultura. El grupo de bacterias oxidantes de amonio (BOA) y oxidantes de nitritos (BON) fue menor en la zona central de lago Grande respecto a zonas de piscifactorías de Hato Laguna y El Túnel. Se obtuvieron 14 aislamientos de bacterias nitrificantes, identificando los géneros Nitrosomonas spp. y Nitrobacter spp. Los cambios en la abundancia de BOA, se relacionaron con la alcalinidad, mientras que los valores de BON, se correlacionaron con la conductividad eléctrica y el nitrógeno inorgánico disuelto. Una mayor abundancia de bacterias nitrificantes, se registró en las zonas limnéticas del lago, afectadas por la actividad piscícola, asociado al aumento de nutrientes disuelto en la columna de agua.

ABSTRACT Fish production activities in Lake Tota, Boyacá are increasing concentrations of ammonium and nitrate, nutrients that are accelerating eutrophication processes. Some of the microbial communities that regulate the entry of allochthonous nitrogen are nitrifying bacteria, and the determination of their abundance in ecosystems is a measure of pollution bioindication. The objective of the study was to quantify and biochemically characterize the cultivable nitrifying bacteria of the limnetic zone of Lake Tota. The most probable number technique (MPN) was used to measure abundance. The samples were taken in the Lago Chico and Lago Grande sectors, in limnetic areas with fish activity and without intervention. Physical and chemical variables were measured in situ and the concentration of nutrients in the laboratory was determined. The highest quantifications of nitrifying bacteria were recorded in the area of influence of fish farming. The group of ammonium oxidizing bacteria (BOA) and nitrite oxidants (BON) was smaller in the central area of Lago Grande compared to fish farms in Hato Laguna and El Túnel. 14 isolates of nitrifying bacteria were obtained, genera Nitrosomonas spp. and Nitrobacter spp. Changes in BOA abundance were related to alkalinity, while BON values correlated with electrical conductivity and dissolved inorganic nitrogen. A greater abundance of nitrifying bacteria was recorded in the lake's limnetic areas affected by fish farming activity, associated with the increase in nutrients dissolved in the water column.

Parámetros limnológicos del área de influencia del cultivo de cachama (Piaractus brachypomus) en jaulas / Limnological parameters in area of influence of cachama (Piaractus brachypomus) cages culture / Parâmetros limnológicos da área de influência do cultivo da pirapitinga (Piaractus brachypomus) em gaiolas

Resumen Para caracterizar el área de influencia del cultivo de cachama en jaulas sobre la calidad del agua y sedimento en la Ensenada Soplaviento en el río Manacacias, fueron monitoreados: oxígeno, temperatura, pH, alcalinidad, dureza, amonio, ortofosfato, conductividad, sólidos totales, transparencia, profundidad y materia orgánica. El fósforo total y el nitrógeno fueron usados como indicadores para determinar el grado de trófia por Índices de Estado Trófico (IET). Para temperatura, pH, dureza, conductividad y sólidos no fue encontrado efecto significativo del muestreo, lo que sugiere que el muestreo asociado a los ciclos de lluvia influencian de manera acentuada los parámetros de calidad de agua en este tipo de sistemas. En términos de estado trófico las condiciones permanecieron mesotróficas denotándose que el sistema implementado no representa aún saturación para el medio.

Abstract The parameters of oxygen, temperature, pH, alkalinity, hardness, ammonium, orthophosphate, conductivity, totals solids, transparency, depth and organic matter were monitored to characterize the area of ​​influence of cage culture on water and sediment quality in the Soplaviento Ensenada in the Manacacias River. Trophic State Indexes (IET) estimated phosphorus and nitrogen to determine the trophic state. For temperature, pH, hardness, conductivity and totals solids, not significant effect of sampling was found; suggesting that sampling associated with rainfall cycles strongly influences water quality parameters in this type of system. In terms of trophic status the conditions remained mesotrophic, denoting that the system implemented does not yet represent saturation for the medium.

Resumo Parâmetros fisicos e quimicos da qualidade da agua e a matéria orgânica no sedimento, foram monitorados para caracterizar a área de influência do cultivo da pirapitinga em gaiola na Ensenada Soplaviento no rio Manacacias. O fósforo total e o nitrogênio foram usados no grau de trofia através do índice de estado trófico (IET). Para temperatura, pH, dureza, condutividade e sólidos totais, nao foi encontrado um efeito significativo da amostragem, o que sugere amostragem associada a ciclos de chuvas influencia fortemente os parâmetros de qualidade da água neste tipo de sistema. Em termos gerais as condições do estado trófico ficaram mesotróficas, indicando que o sistema implementado ainda não representa risco de saturação para o ambiente.

Cianobacterias potencialmente nocivas en los bancos ostrícolas de la laguna de Términos, sureste del Golfo de México / Potentially harmful cyanobacteria in oyster banks of términos lagoon, southeastern gulf of mexico

ABSTRACT Cyanobacteria inhabit hypersaline, marine and freshwater environments. Some toxic and non-toxic species can form harmful blooms. The aim of this study was to identify potentially harmful cyanobacterial species in the oyster banks of Términos Lagoon, the southeastern Gulf of Mexico. Six sample sites (up to 2-m depth) were monitored monthly from August 2012 to September 2013. Water temperature, salinity, pH, dissolved oxygen saturation (% DO), inorganic nutrients and abundance of cyanobacteria were determined. Temperature and salinity were characterized by marked seasonal differences (26.8 to 30.6 °C and 6.1 to 19.5, respectively). The pH values (ranging from 7.1 to 8.4) and the % DO (88.4 to 118.2 %) suggest a predominance of photosynthetic activity in the windy season (October-February). Elevated nutrient contents are associated with the period of increased river discharge, determined by water circulation and biogeochemical processes. Fourteen taxa were identified, of which Anabaena sp., Merismopedia sp., Oscillatoria sp. and Cylindrospermopsis cuspis produced blooms. Cyanobacterial abundances were on the order of magnitude of 106 cells L-1 in October 2012 at stations S1-S6, with an average value of 3.2x105 cells L-1 and a range of 2000 to 3.1x106 cells L-1 throughout the study period; however, they showed a remarkable absence during the windy season (October to January). Anabaena sp. and C. cuspis reached abundances of 1.9x106 and 1.3x106 cells L1, respectively. The latter caused the temporary closure of oyster Crassostrea virginica harvesting for 15 days in October 2012.

RESUMEN Las cianobacterias habitan en ambientes hipersalinos, marinos y de agua dulce. Algunas especies tóxicas y no tóxicas pueden formar florecimientos nocivos. El objetivo de este estudio fue identificar las especies de cianobacterias potencialmente nocivas en los bancos ostrícolas de laguna de Términos, sureste del Golfo de México. Seis sitios de muestreo (hasta 2 m de profundidad) fueron monitoreados mensualmente de agosto de 2012 a septiembre de 2013. Se midió la temperatura del agua, salinidad, pH, saturación de oxígeno, nutrientes inorgánicos y abundancia de cianobacterias. La temperatura y la salinidad se caracterizaron por marcadas diferencias estacionales (26,8 a 30,6 °C y 6,1 a 19,5, respectivamente). Los valores de pH (de 7,1 a 8,4) y la saturación de oxígeno disuelto (de 88,4 a 118,2 %) sugieren un predominio de la actividad fotosintética en la temporada de nortes (octubre-enero). Las concentraciones elevadas de los nutrientes están asociados al periodo de mayor descarga de los ríos, determinados por la circulación y los procesos biogeoquímicos. Se identificaron 14 taxa, de los cuales Anabaena sp., Merismopedia sp., Oscillatoria sp. y Cylindrospermopsis cuspis formaron florecimientos. Las abundancias de cianobacterias fueron del orden de magnitud de 106 células L-1 en octubre de 2012 en las estaciones S1-S6, con un valor promedio de 3.2x105 células L-1 y un rango de 2000 a 3.1x106 células L-1 a lo largo del periodo de estudio. Sin embargo, mostraron una ausencia notable durante la temporada de nortes (octubre a enero). Anabaena sp. y C. cuspis alcanzaron abundancias de 1.9x106 y 1.3x106 células L-1, respectivamente. Este último causó el cierre temporal de la colecta del ostión Crassostrea virginica durante 15 días en octubre de 2012.

Calidad de agua de la bahía interior de Puno, lago Titicaca durante el verano del 2011

Con objetivo de evaluar la calidad acuática de la bahía interior de Puno, se establecieron 12 estaciones de muestreo aleatoriamente, evaluadas mensualmente entre diciembre del 2010 a abril del 2011. Se determinaron parámetros fisicoquímicos utilizando las metodologías validadas de EPA y APHA, los nutrientes se determinaron mediante espectrofotometría. La temperatura, oxígeno disuelto, pH, fosfatos, nitratos y nitritos del agua indican que el área próxima a la salida de la laguna de estabilización de la ciudad (isla Espinar) es una zona crítica de contaminación en la bahía interior de Puno. Los valores de transparencia del agua fueron bajos. La conductividad eléctrica del agua registró valores elevados. Los valores de alcalinidad fueron altos (75 - 150 mg/L) y muy altos (>150 mg/L), indicando un alto contenido de carbonatos y bicarbonatos. La dureza total registrada indica aguas duras (121 - 180 mg/L) y muy duras (>180 mg/L). Las altas cantidades de coliformes fecales (E. coli) en aguas cercanas a la isla Espinar serian el resultado de las descargas de aguas residuales de la ciudad de Puno, sin un tratamiento adecuado.

Water quality of the inner Puno Bay was evaluated; we established 12 stations, and were assessed monthly from December 2010 to April 2011. Physicochemical water parameters were determined with EPA and APHA standard methods. Nutrients were determined spectrophotometrically. The parameters of temperature, dissolved oxygen, pH, phosphates, nitrates and nitrites of water show that the outlet of the stabilization lagoon of Puno City (Espinar Island) is a critical area of contamination at the inner Puno Bay. Transparency values were low. The electrical conductivity of water showed high values. Alkalinity values were high (75 - 150 mg/L) and very high (> 150 mg/L), indicating a high content of carbonates and bicarbonates. Water hardness were high (121-180 mg/L) and very high (> 180 mg/L). High levels of fecal coliform in waters near the island Espinar would be the result of wastewater discharges from the Puno city, without proper treatment.

Assessing the phytoplankton and water quality of Kingston Harbour and Hellshire coast, Jamaica, after the implementation of a waste water treatment facility / Evaluación de la calidad de las aguas de la Bahía de Kingston y la costa Hellshire, Jamaica, después de la implementación de una planta de tratamiento de aguas residuales

Deteriorating water quality of Kingston Harbour, due primarily to sewage discharge and its effect on nearby Hellshire Coast, has been an issue since the 1970s. The implementation of a new sewage treatment facility in 2007 to receive the harbour’s waste at Soapberry was expected to make a positive difference. Physico-chemical and biological parameters were used to assess water quality to determine the effect of the facility. Eleven stations used in earlier studies (1990 to 1998) were re-sampled to represent Kingston, Hunts Bay and North East Hellshire coastline over a four week sampling regime between May and June 2011. While temperature, salinity, turbidity, dissolved oxygen and pH remained unchanged between the 1990’s and 2011, BOD5, faecal coliform and nitrate concentrations indicated that the water quality had improved minimally in Kinsgton and Hellshire,and deteriorated significantly in Hunts. Phytoplankton biomass decreased in Kingston (from 3.84 mg m-3 in 1998 to 2.81 mg m-3 in 2011) and increased significantly in Hunts (from 14.69 mg m-3 in 1998 to 24.17 mg m-3 in 2011). Biomass along Hellshire was similar (2.15 mg m-3 in 1998; 2.45 mg m-3 in 2011). In 1998 the nanoplankton biomass (2.7 to 20μm) dominated throughout the Harbour. In 2011 Hunts Bay was dominated by net-plankton (>20μm), indicative of eutrophic waters.

El deterioro de la calidad del agua del puerto de Kingston es debido principalmente a la descarga de aguas residuales y su efecto en los alrededores de la Costa de Hellshire, esto ha sido un problema desde la década de 1970. La implementación de una nueva planta de tratamiento de aguas residuales en 2007 para recibir residuos del Puerto de Kingston en Soapberry se esperaba hiciera una diferencia positiva. Parámetros físico-químicos y biológicos fueron utilizados para evaluar la calidad del agua y determinar el efecto de la planta de tratamiento. Once estaciones que fueron utilizadas en estudios anteriores (1990-1998) se muestrearon nuevamente para representar el puerto de Kingston, Bahía Hunts y la costa North East Hellshire sobre un régimen de muestreo de cuatro semanas entre mayo y junio de 2011. Mientras la temperatura, salinidad, turbidez, oxígeno disuelto y pH se mantuvieron sin cambios entre los años noventa y 2011, BOD5, coliformes fecales y concentraciones de nitratos indicaron que había mejorado la calidad del agua del puerto y la costa mínimamente mientras que la calidad del agua en la bahía Hunts se había deteriorado significativamente. La biomasa del fitoplancton disminuyó en el puerto de Kingston (de 3.84mg m-3 en 1998 a 2.81mg m-3 en el 2011), y aumentó significativamente en bahía Hunts (de 14.69mg m-3 en 1998 a 24.17mg m-3 en el 2011). La biomasa en la costa permaneció similar (de 2.15mg m-3 en 1998 a 2.45mg m-3 en 2011). En 1998 la biomasa de nanoplancton (2.7 a 20μm) dominó a lo largo del puerto. En el 2011 la bahía Hunts era dominada por neto-plancton (>20μm), indicativo de aguas eutróficas.

Técnicas moleculares para la detección de cianobacterias en los embalses Riogrande II y La Fe, Colombia / Molecular techniques for cyanobacteria detection at Riogrande II and La Fe water reservoirs, Colombia

In lentic water bodies as reservoirs occur eutrophication processes, originated mainly from human activities (i.e. agriculture, animal exploitation). This influx of nutrients in aquatic ecosystems could promote blooms of potentially toxic cyanobacteria. The purpose of this work is to detect the presence of cyanobacteria strains in water samples, using molecular techniques to help in preventive management of reservoirs dedicated to water purification. We used two molecular techniques to detect genes implied with the synthesis of hepatotoxic microcystins from potentially toxic cyanobacteria strains, and to evaluate the molecular diversity of cyanobacteria in water samples from two high-mountain reservoirs used for purification of drinking water for the metropolitan area of Medellin, Colombia. Between 2010-2011 collections of 12 water samples were taken and DNA extraction together with PCR and DGGE analyses where carried out. We amplified 22 sequences between 250-300bp of the genes mcyA and mcyE, and these sequences were related with several strains and cyanobacteria genera accessions from NCBI-GenBank databases. Moreover, sequence amplifications of the 16S small ribosomal RNA subunit - 16S rRNA- between 400-800bp were also performed in order to use them for the DGGE technique. The amplification products of DGGE were set in polyacrilamide gel with posterior denaturing electrophoresis, and the scanned images of the gel bands were analysed with the software GelCompar II. For Riogrande II and La Fe reservoirs we found 35 and 30 different DGGE bands, respectively, as a measurement of molecular diversity in these artificial ecosystems. Here, we demonstrated the utility of two molecular techniques for the detection of genes associated with toxicity and molecular diversity of cyanobacteria in reservoirs destined for drinking water in urban centers. We recommend strongly following with periodically molecular biology studies in these ecosystems combined with limnological and ecological data, as new tools for management of plants of water purification and for the prevention of potentially public health concerns. Rev. Biol. Trop. 62 (1): 403-419. Epub 2014 March 01.

En embalses, la eutrofización es consecuencia de procesos naturales y de actividades humanas, lo cual puede facilitar la aparición de afloramientos de cianobacterias potencialmente tóxicas. En este trabajo, se utilizaron dos técnicas moleculares en la detección de genes presentes en cepas potencialmente tóxicas de cianobacterias y evaluaciones de diversidad molecular de cianobacterias en los embalses para potabilización de agua, Riogrande II y La Fe, Colombia. Entre 2010-2011, se tomaron 12 muestras de agua en ambos embalses y se realizaron extracciones de ADN para un análisis de marcadores moleculares mediante PCR y DGGE. Se amplificaron secuencias entre 250-300pb de los genes mcyA y mcyE, implicados en la toxicidad de cepas de cianobacterias. Asimismo, se amplificaron secuencias de la región 16S del ARN ribosomal (422pb), para la técnica DGGE. Se corrieron geles de poliacrilamida en gradientes de desnaturalización, se realizó agrupamiento genético (UPGMA), y se separaron por patrones de bandeo las muestras de cada embalse evaluado. Se demuestra la utilidad de las técnicas moleculares en estudios relacionados con la búsqueda de genes asociados con toxicidad y diversidad molecular de cianobacterias en muestras de agua provenientes de embalses de agua con fines de potabilización para centros urbanos.

Seasonal dynamics of phytoplankton in two tropical rivers of varying size and human impact in Southeast Nigeria / Dinamica de temporada del fitoplankton en dos rios tropicales de tamaño e impacto humano variado en el sureste de Nigeria

Phytoplankton occurrence and dynamics in rivers are mainly shaped by hydrophysical conditions and nutrient availability. Phytoplankton main structuring factors have been poorly studied in West African rivers, and this study was undertaken to identify these conditions in two tropical rivers that vary in size and human impact. For this, environmental variables and phytoplankton monthly samples were collected from the middle reaches of Asu and Cross rivers during an 18 months survey from March 2005-July 2006. Phytoplankton biomass (F=11.87, p=0.003), Shannon-Weiner diversity and species richness (F=5.93, p=0.003) showed significant seasonality in Asu but not in Cross River. Data was analyzed with Canonical correspondence analysis (CCA) and showed environmental differences between the two rivers, nitrate in Asu River (5.1-15.5mg/L) was significantly higher than Cross River (0.03-1.7mg/L), while PO4 (0.2-0.9mg/L) was significantly lower in Asu River compared to Cross River (0.03-2.6mg/L) (p<0.05). Eutrophic factors (NO3) determined primarily phytoplankton dynamics in Asu River, especially during the dry season, whereas hydrophysical factors (depth, transparency and temperature) shaped phytoplankton in Cross River. Taxa indicative of an eutrophic condition, such as Euglena, Chlorella, Chlorococcus, Ceratium, Peridinium, Anabaena, Aphanizomenon, Closterium, Scenedesmus and Pediastrum spp., were frequently encountered in the shallow impounded Asu River, while riverine species, such as Frustulia rhomboids, Gyrosigma sp., Opephora martyr and Surirella splendida dominated Cross River. A succession pattern was observed in the functional groups identified: Na/MP→TB→P (rainy→dry season) was observed in Asu River, whereas MP/D predominated in Cross River for both seasons. We concluded that, if nutrients predominate hydrophysical factors in shaping phytoplankton during dry season (half of the year) then, they are as important as hydrophysical factors structuring phytoplankton during rainy season (the other half).

La existencia del fitoplancton y la dinámica de los ríos están principalmente determinados por condiciones hidrofísica y disponibilidad de nutrientes. Los principales factores de estructuración del fitoplancton han sido poco estudiados en los ríos de Africa Occidental, y este estudio fue realizado para identificar estas condiciones en dos ríos tropicales que varían en tamaño e impacto humano. Para ello, variables ambientales y muestras ambientales mensuales de fitoplancton se obtuvieron de la parte media de los ríos Asu y Cross durante un estudio de 18 meses, de Marzo-2005 a Julio-2006. La biomasa del fitoplancton (F=11.87, p=0.003), el índice de diversidad de Shannon-Weiner y la riqueza de especies (F=5.93, p=0.003), mostraron estacionalidad significativa en Asu pero no el río Cross. Los datos fueron analizados con el análisis de correspondencia canónica (CCA) y mostró diferencias ambientales entre los dos ríos, el nitrato en el río Asu (5.1-15.5mg/L) fue significativamente mayor que en el río Cross (0.03-1.7mg/L), mientras que PO4 (0.2-0.9mg/L) fue significativamente menor en el río Asu en comparación al río Cross (0.03-2.6mg/L) (p<0.05). Los factores eutróficos (NO3) determinaron principalmente la dinámica del fitplancton en el río Asu, especialmente durante la estación seca, mientras que los factores hidrofísicos (profunidad, transparencia y temperatura) conformaron el fitoplancton en el río Cross. Taxones indicadores de una condición eutrófica, como Euglena, Chlorella, Chlorococcus, Ceratium, Peridinium, Anabaena, Aphanizomenon, Closterium, Scenedesmus y Pediastrum spp fueron frecuentemente encontradas en las aguas poco profundas del río Asu, mientras que las especies fluviales, como Frustulia rhomboids, Gyrosigma sp., Opephora martyr y Surirella splendida dominaron el río Cross. Un patrón de sucesión se observó en los grupos funcionales, identificados: Na/MP→TB→P (Estacion lluviosa → estación seca), fue observado en el río Asu, mientras que MP/D predominó en el río Cross para ambas estaciones. Se concluyó que, si los nutrientes predominan los factores hidrofísicos en la conformación del fitoplancton durante la estación seca (la mitad del año), entonces, son tan importantes como los factores hidrofísicos estructurales del fitoplancton durante la temporada de lluvias (la otra mitad).

Contribución deuun afluente tributario a la eutrofización del lago de tota (boyacá, Colombia) / Cotribution of aa tributary stream to eutrophication of lake tota (boyacá, Colombia) / Contribuição d aafluentes à eutrofização do lago tota (boyacá, Colômbia)

El objetivo de este estudio fue caracterizar fisicoquímicamente la corriente Las Cintas, afluente al lago de Tota, ubicado en el departamento de Boyacá. Se determinaron los parámetros de temperatura, pH, conductividad, oxígeno disuelto, DQO, DBO5, concentración de especies de nitrógeno (nitratos y nitritos) y concentración de especies de fósforo (fósforo total, fósforo hidrolizable total, ortofosfato total y fósforo orgánico total), para lo cual se efectuaron seis muestreos entre septiembre y noviembre del 2009, en cinco puntos seleccionados sobre la corriente. Estos análisis se realizaron siguiendo metodologías normalizadas para el análisis de aguas. En los resultados se observan comportamientos de poca variabilidad en los parámetros de temperatura, pH, conductividad y oxígeno disuelto; en cuanto al aporte de nitratos, se determinó que el desarrollo de cultivos en las proximidades de la corriente aumenta la concentración de estos iones, que pueden ser arrastrados al lago. Respecto a las diferentes especies de fósforo evaluadas permiten establecer la escasa contribución de fósforo orgánico hacia el cuerpo de agua, además del aporte significativo de fósforo por detergentes vertidos en la corriente. Basándose en la caracterización efectuada, se puede establecer que la actividad agrícola aporta nutrientes que probablemente favorecen el desarrollo del proceso de eutrofización en el lago de Tota.

The aim of this study was to characterize physicochemically “Las Cintas” stream located at Tota Lake, Boyacá department. Temperature, pH, conductivity, dissolved oxygen, COD, BOD5, concentration of nitrogen (nitrates and nitrites) and phosphorus (total phosphorus, total hydrolysable phosphorous, total orthophosphate and total organic phosphorus) were measured. To perform the characterization, samples were collected in six sampling dates, between September and November of 2009, at five points selected along the stream. The analyses were carried out following normalized procedures for water analysis. The results obtained show little changes in temperature, pH, conductivity and dissolved oxygen behavior; Nitrate values indicating that the proximity of the crops to the stream, rises the concentration of these ions, which can be carried to the Lake by run off; The different phosphorous species evaluated allow to establish the highest contribution of organic phosphorus towards the water body, and the input of phosphorous by detergents spilled in the stream. With results it can be established that onions crops provides nutrients which probably support eutrophication processes at the Lake Tota.

O objetivo deste estudo foi caracterizar aphysicochemically afluente do Lago Tota localizada no departamento de Boyacá, e afluente do Lago Tota. Para determinar os parâmetros de temperatura, pH, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido, DQO, DBO5 concentração de espécies de nitrogênio (nitrato e nitrito) e da concentração de fósforo de espécies (fósforo total, fósforo hidrolisável total, fósforo total e ortofosfato orgânico total) para os quais seis amostras foram realizadas entre setembro e novembro de 2009 em cinco pontos selecionados no fluxo. Estes testes foram realizados de acordo com metodologias padronizadas para análise de água. Os resultados de comportamento, de pouca variabilidade nos parâmetros de temperatura, pH, condutividade e oxigênio dissolvido na ingestão de nitrato, foi determinado que o desenvolvimento das culturas nas proximidades do córrego aumenta a concentração destes íons pode sendo jogado no lago, enquanto que as diferentes espécies de fósforo possível estabelecer a baixa contribuição de fósforo orgânico o corpo de água, além de significativa contribuição das descargas de fósforo em detergente no córrego. Com base na caracterização realizada, você pode definir que a agricultura fornece nutrientes que estimulam o desenvolvimento da eutrofização no Lago Tota.

Identificación de cianobacterias potencialmente productoras de cianotoxinas en la curva de salguero del río cesar / Identificationoff cyanobacteria, potential cyaotoxins producers, in the cesarr river salguero's cuvee

En el río Cesar, que se usa como receptor de aguas residuales tratadas de las lagunas de estabilización Estación Salguero, se llevó a cabo un plan de muestreo de 6 meses durante los cuales se identificaron cianobacterias potencialmente productoras de cianotoxinas, además se estimó cualitativamente su abundancia y variación en la distribución de éstas a lo largo del área de muestreo; se evaluaron las fluctuaciones de las características físicas y químicas del área de estudio. Se establecieron tres estaciones de muestreo: río arriba, zona de vertimiento de las aguas residuales y río abajo; se usaron métodos para la identificación y recuento del material ficológico estandarizados y para medir los parámetros físico-químicos. La mayor abundancia de algunas cianobacterias estuvo estrechamente relacionada con las zonas del río donde existe mayor contaminación orgánica. Las cianobacterias productoras de toxinas que predominaron fueron Phormidium sp., Oscillatoria sp. y Pseudanabaena sp. Los resultados fisicoquímicos indican que la calidad del agua del río Cesar es alterada en los puntos donde el río recibe las descargas de aguas residuales y a lo largo de éste.

A 6 month sampling plan was carried out in the Cesar River, which is used as the receiver of treated waste water from the stabilized ponds in Salguero Station. During this time cyanobacteria, potential producer of cyanotoxins, were identified, and also their abundance and variation in the distribution through the sampled area were estimated; fluctuations of physical and chemical characteristics of the area in study were evaluated. Three sample stations were established: upstream, the waste water flowing zone, and downstream. Standardized methods for the identification and recount of phycological material and to measure the physical-chemical parameters were used. The greater abundance of some cyanobacteria was closely related to the areas of the river where there is greater organic contamination. Cyanobacteria producers of toxins which were more predominant were Phormidium sp., Oscillatoria sp. and Pseudanabaena sp. The physical-chemical results indicate that the quality of the water in Cesar river is altered in the areas where the river receives the flow of waste warter and all along its steam.

Riesgo de contaminación con cianobacterias en tres embalses de agua de Santiago de Cuba / Risk of pollution with cyanobacteria in three water reservoirs of Santiago de Cuba

La gestión del riesgo de contaminación con cianobacterias es sin dudas un tema relevante, de gran impacto social. Es bien conocida la relación que existe entre las floraciones de estos microorganismos y serias afectaciones a la salud humana. Con el objetivo de proponer un modelo de gestión del riesgo por contaminación con cianobacterias en embalses de agua para consumo humano, se estudió la presencia de estos microorganismos en tres embalses que servician agua a más del 80 por ciento de la población de Santiago de Cuba (Chalóns, Paradas y Charco Mono) durante los meses de noviembre de 2008 y marzo de 2009. Se realizaron muestreos cualitativos y cuantitativos para la caracterización del fitoplancton y determinaciones de la densidad fitoplanctónica. Se identifican 73 especies fitoplanctónicas y 9 especies de cianobacterias potencialmente tóxicas. La densidad del fitoplancton osciló entre 5 y 25 x104 cél/mL-1. Este estudio contribuye al diseño de una metodología para enfrentar el riesgo de la contaminación por cianobacterias, por lo que tiene impacto social y económico a nivel local.

The risk of pollution with cyanobacteria is undoubtedly an important topic of great social impact. It is very well-known the relation between the flowering of these microorganisms and the serious involvement to the human health. With the purpose of proposing an administration model of the risk of pollution with cyanobacteria in water reservoirs for the human consumption, the presence of these bacteria was studied in 3 reservoirs (Chalóns, Paradas and Charco Mono), which supply more than 80 percent of Santiago population, from November, 2008 to March, 2009. Qualitative and quantitative samplings were made to characterize the phytoplankton and determine its density, which ranged between 5 and 25x104 cel/mL-1. Seventy three species of phytoplankton and nine cyanobacteria potentially toxic were identified. This study contributes to the design of a methodology to face these risks of pollution.

Nitrógeno y fósforo totales de los ríos tributarios al sistema lago de Maracaibo, Venezuela / Total nitrogen and phosphorus from tributary rivers to the lake of Maracaibo system, Venezuela / Nitrogênio e fósforo totais dos rios tributários ao sistema lago de Maracaibo, Venezuela

Los nutrientes primarios nitrógeno y fósforo son constituyentes de los fertilizantes, detergentes y de las descargas de aguas residuales domésticas e industriales. En Venezuela, esas descargas a los ríos y al Lago de Maracaibo causan enriquecimiento por nutrientes y minerales, originando una eutrofización secundaria en los ríos o en las aguas retenidas en las desembocaduras. El Sistema Lago de Maracaibo es una cuenca de singular importancia debido a sus recursos energéticos, biodiversidad y gran número de organismos acuáticos, los cuales representan un importante recurso económico para el país. Sin embargo, las actividades agropecuarias, mineras e industriales desarrolladas en la cuenca han modificado las características físicas, químicas y biológicas de sus aguas y suelos, originando un acelerado proceso de eutrofización, así como la aparición de densas poblaciones de una macrófita invasora acuática, causando impactos sociales, ambientales y económicos. Fueron evaluadas las subcuencas de los ríos Limón, Palmar, Santa Ana, Catatumbo, Escalante, Chama, Motatán, Misoa, Machango y Pueblo Viejo. Estos aportan el 80% de agua dulce al Lago de Maracaibo, siendo que el Río Catatumbo aporta el 60% del caudal. El promedio de nitrógeno y fósforo totales de los ríos que drenan al lago fue 1,20 y 0,84mg·l-1, respectivamente, contribuyendo significativamente con el proceso de eutrofización. Así mismo, la expansión de las fronteras agrícolas ha provocado deforestación, erosión y contaminación, afectando el paisaje y la disponibilidad de agua, y produciendo un aumento de los nutrientes en el Lago de Maracaibo.

Nitrogen and phosphorus are primary nutrients, common constituents of fertilizers, detergents, and domestic and industrial wastewater discharges. These unloadings to rivers and subsequently to Lake Maracaibo cause nutrient and mineral enrichment, producing a secondary eutrophication on rivers and detained waters at deltas. Lake Maracaibo system is a basin of extraordinary importance because of its energetic resources, biodiversity and the wide number of aquatic organisms, which represents an important economic source for the country. However, activities being developed on the basin such as agricultural, cattle raising, mining and industrials, have modified the physical, chemical and biological characteristics of both water and soil generating an accelerated eutrophication process, as well as, the appearance of dense populations of the aquatic weed Lemna obscura, generating social, environmental and economic impacts. The following river basins were evaluated: Limón, Palmar, Santa Ana, Catatumbo, Escalante, Chama, Motatán, Misoa, Machango and Pueblo Viejo. These rivers contribute with 80% of the freshwater to the Lake Maracaibo system, being the Catatumbo river contribution 60% of the volume. Total nitrogen and total phosphorus average of rivers that drain to the Lake, was 1.20 and 0.84 mgl-1, respectively, contributing significantly with the process of eutrophication, that combined with the expansion of the agricultural borders, have caused deforestation, erosion and contamination, altering landscape and water availability, as well as an important increase of nutrients in Lake Maracaibo.

Os nutrientes primários nitrogênio e fósforo são constituintes dos fertilizantes, detergentes e das descargas de águas residuais domésticas e industriais. Na Venezuela, essas descargas aos rios e ao Lago de Maracaibo causam enriquecimiento por nutrientes e minerais, originando uma eutrofização secundária nos rios ou nas aguas retidas nas desembocaduras. O Sistema Lago de Maracaibo é uma bacia de singular importância devido a seus recursos energéticos, biodiversidade e grande número de organismos aquáticos, os quais representam um importante recurso econômico para o país. No entanto, as atividades agropecuárias, mineiras e industriais desenvolvidas na bacia têm modificado as características físicas, químicas e biológicas de suas águas e solos, originando um acelerado processo de eutrofização, bem como a aparição de densas populações de uma macrófita invasora aquática, causando impactos sociais, ambientais e econômicos. Foram avaliadas as sub-bacias dos rios Limón, Palmar, Santa Ana, Catatumbo, Escalante, Chama, Motatán, Misoa, Machango e Pueblo Viejo. 80% da água doce do Lago de Maracaibo é atribuída a estes rios, sendo que 60% da vazão provêm do Río Catatumbo. A quantidade média de nitrogênio e fósforo totais dos rios que drenam ao lago foi de 1,20 e 0,84mg·l-1 respectivamente, contribuindo significativamente com o processo de eutrofização. Da mesma forma, a expansão das fronteiras agrícolas tem provocado desflorestação, erosão e contaminação, afetando a paisagem e a disponibilidade de água, e produzindo o aumento dos nutrientes no Lago de Maracaibo.

Fitoplancton de un embalse tropical hipereutrófico (Pao-Cachinche, Venezuela): abundancia, biomasa y producción primaria

La abundancia, biomasa y producción primaria del fitoplancton fueron estimadas en dos localidades del embalse Pao-Cachinche (Venezuela). El embalse recibe tributarios con altas concentraciones de nutrientes, provenientes de aguas domésticas sin tratamiento previo y de granjas avícolas y porcinas que lo rodean. Los promedios de abundancia y biomasa fitoplanctónicas fueron 86,1·10(9) células·m-2 y 92,1mg chl-a·m-2, respectivamente. La proporción de cianobacterias fue superior al 75% del fitoplancton total. La producción primaria bruta varió entre 456 y 6816mg C·m-2·d-1, la cual puede ser considerada elevada. El embalse puede ser considerado hipereutrófico, debido a sus altas concentraciones de nutrientes y a su elevada productividad biológica. La entrada de nutrientes, el autosombreo de las algas, el lavado de células y el tratamiento con agentes químicos fueron los responsables de las variaciones del fitoplancton en este embalse.

Phytoplankton abundance, biomass and primary production were estimated at two localities in the Pao-Cachinche reservoir (Venezuela). The reservoir receives tributaries with large amounts of nutrients from wastewater and from neighboring pig and poultry farms. Mean phytoplankton abundance and biomass were 86.1·10(9) cells·m-2 and 92.1mg chl-a·m-2, respectively. Cyanobacteria accounted for more than 75% of total phytoplankton. Gross primary production ranged between 456 and 6816mg C·m-2·d-1, which can be considered as high. Pao-Cachinche reservoir can be considered as hypereutrophic, due to the high level of nutrients and biological productivity. Nutrient input, algal self-shade, flushing of cells and treatment with chemical compounds were responsible for phytoplankton fluctuations in this reservoir.

A abundância, biomassa e produção primária do fitoplâncton foram estimadas em duas localidades do lago da represa Pao-Cachinche (Venezuela). O lago recebe tributários com altas concentrações de nutrientes, provenientes de águas domésticas sem tratamento prévio e de granjas avícolas e suínas que o rodeiam. As médias de abundância e biomassa fitoplanctônicas foram 86,1·10(9) células·m-2 e 92,1mg chl-a·m-2, respectivamente. A proporção de cianobactérias foi superior ao 75% do fitoplâncton total. A produção primária bruta variou entre 456 e 6.816 mg C·m-2·d-1, a qual pode ser considerada elevada. O lago da represa pode ser considerado hipereutrófico, devido a suas altas concentrações de nutrientes e a sua elevada produtividade biológica. A entrada de nutrientes, o auto-bloqueio de luz das algas, o lavado de células e o tratamento com agentes químicos foram os responsáveis das variações do fitoplâncton neste lagos.