Fate of copper in intensive shrimp farms: bioaccumulation and deposition in pond sediments / Dinâmica do cobre na carcinicultura intensiva: bioacumulação e deposição em sedimentos de tanques de criação

We present the distribution of Cu in water, sediments and biomass from intensive shrimp (Litopenaeus vannamei Boone, 1931)) farming in northeastern Brazil. The results show no difference in dissolved Cu concentrations between waters entering and leaving the ponds. However, there was a large export of particulate Cu to adjacent environments, showed by extremely high particulate (112 µg.L-1) Cu concentrations in draining waters. Copper concentrations in the bottom sediments of the pond varied with depth from 10 to 20 µg.g-1, being 5 to 7 times higher than the local background. Pond management procedures result in a peculiar vertical distribution of Cu with peak values occurring at sub-surface depths in pond bottom sediments. Bioavailable Cu reaches about 20 percent of the total Cu content in sediments. Notwithstanding the relatively high Cu bioavailability, concentrations in shrimp muscle (23.2 to 63.4 µg.g-1 d.w.) were similar to reported values for reared and natural L. vannamei populations, and much lower than acceptable maximum limits for human consumption. Concentrations in the exoskeleton were always higher than in muscle. Increasing Cu mass, and to a lesser extent Cu concentrations in muscle tissues, occurred simultaneously to a decrease in Cu mass and concentrations in the exoskeleton and vice versa, suggesting a dynamical exchange of Cu between the two compartments. Although Cu fate in intensive shrimp culture does not result in increasing Cu exposure to consumers, the activity is an important source of this metal to adjacent ecosystems, in particular in the pristine environments where most aquaculture activities in NE Brazil takes place.

Este trabalho apresenta a distribuição de Cu em água, sedimentos e biomassa em uma fazenda de cultivo intensivo do camarão Litopenaeus vannamei Boone, 1931, no Nordeste do Brasil. Os resultados mostraram não haver diferenças entre as concentrações de Cu nas águas afluentes e efluentes da fazenda. Entretanto, foi verificada uma grande exportação de Cu para áreas adjacentes associada ao material em suspensão. Nas águas efluentes, a concentração de Cu particulado atingiu até 112 µg.L-1. Em sedimentos, as concentrações de Cu variaram com a profundidade da coluna sedimentar de 10 a 20 µg.g-1, sendo estes valores de 5 a 7 vezes mais altos que as concentrações naturais dos solos e sedimentos locais. O manejo dos tanques de criação resulta em perfis de distribuição de Cu em sedimentos com maiores concentrações em subsuperfície. A biodisponibilidade do Cu nestes sedimentos é elevada e atinge cerca de 20 por cento da concentração total. Apesar da biodisponibilidade elevada, as concentrações de Cu em músculo do L. vannamei (23.2 a 63.4 µg.g-1 peso seco) são similares aos valores reportados para populações naturais da espécie e em diversos de cultivo em outros países, e estão bem abaixo dos limites máximos permitidos para consumo humano. As concentrações de Cu no exoesqueleto foram maiores que no músculo. Um aumento da massa de Cu em músculo ocorreu simultaneamente à diminuição do Cu no exoesqueleto e vice-versa sugerindo uma troca dinâmica do Cu entre os dois compartimentos. Embora a presença do Cu no cultivo intensivo do L. vannamei não represente exposição significativa para os consumidores, a atividade é fonte importante de Cu para os sistemas aquáticos adjacentes.

Dial organic carbon fluctuations in a mangrove tidal creek in Sepetiba bay, Southeast Brazil

The carbon (C) concentration and flux, as dissolved organic carbon (DOC), particulate organic carbon (POC) and macrodetritus (MD), were quantified through 4 tidal cycles in a mangrove tidal creek in Southeastern Brazil. DOC was the major fraction of the total C concentration, accounting for 68 and 61 percent of the total C concentration during ebb and flood periods respectively. Concentrations of DOC (Ebb = 3,41 ± 0,57 mgC.L-1 and Flood = 3,55 ± 0,76 mgC.L-1) and POC (Ebb = 1,73 ± 0,99 mgC.L-1 and Flood = 1,28 ± 0,45 mgC.L-1) were relatively similar during the four tidal cycles. Macrodetritus presented a wide variation with concentration peaks probably related to external forces, such as winds, which enrich the ebb flow with leaf litter. DOC and POC fluxes depended primarily on tidal and net water fluxes, whereas MD fluxes were not. The magnitude of the DOC and POC fluxes varied with the area flooded at high tide, but not the MD fluxes. DOC was the major form of carbon export to Sepetiba Bay. During the four tidal cycles, the forest exported a total of 1,2 kg of organic carbon per ha, mostly as DOC (60 percent), followed by POC (22 percent) and MD (18 percent).

As concentrações e fluxos de carbono orgânico sob forma de carbono orgânico dissolvido (COD), carbono orgânico particulado (COP) e macrodetritos (MD) foram quantificadas durante 4 ciclos de maré em canal de maré na Floresta Experimental de Itacuruçá, Baía de Sepetiba, RJ, litoral sudeste do Brasil. COD foi a fração mais importante para a concentração total de carbono orgânico, contribuindo com 68 e 61 por cento da concentração total de C nos períodos de maré vazante e enchente, respectivamente. As concentrações de COD (vazante = 3.41 ± 0.57 mgC.L-1 e enchente = 3.55 ± 0.76 mgC.L-1) e COP (vazante = 1.73 ± 0.99 mgC.L-1 e enchente = 1.28 ± 0.45 mgC.L-1) foram similares durante os 4 ciclos de maré. A fração macrodetritos apresentou uma ampla variabilidade com máximos de concentração relacionados a fatores externos como ventos, que enriqueceram as águas de vazante com macrodetritos. A magnitude dos fluxos de COD e COP, mas não os de macrodetritos, relacionaram-se com os fluxos de água e a conseqüente área inundada pela maré. A fração COD foi a mais importante forma de exportação de carbono orgânico pelo manguezal. Durante os 4 ciclos monitorados, a floresta exportou um total de 1.2 kg de carbono orgânico, 60 por cento sob forma de COD, seguido pelo COP (22 por cento) e pela fração macrodetritos (18 por cento).

Total-Hg and organic-Hg in Cephalopholis fulva (Linnaeus, 1758) from inshore and offshore waters of NE Brazil

To investigate whether source proximity or bioavailability is the major factor controlling both Hg concentration and Hg speciation in marine fishes, total- and organic-Hg content in muscle and liver tissues from different populations of Cephalopholis fulva (piraúna) from inshore and offshore waters of the Brazilian northeastern coast were analyzed. Average total-Hg in muscle (104 ng.g-1 w.w.) and liver (2,865 ng.g-1 w.w.) tissues, as well as organic-Hg concentrations in muscle (169 ng.g-1 w.w.) and liver (1,038 ng.g-1 w.w.), were much higher in the offshore population of C. fulva than in the inshore ones. In the inshore population total-Hg and organic-Hg average concentrations in muscle tissue were similar and reached only 49 ng.g-1 w.w., while in liver they reached 412 ng.g-1 w.w. for total-Hg and 180 ng.g-1 w.w., for organic-Hg. Concentrations of both Hg species in the two populations were higher in liver than in muscle. The average percentage contribution of organic-Hg to the total Hg content was higher in muscle (98-100 percent) than in liver (42-53 percent), but similar between the two populations. Total-Hg and organic-Hg concentrations in muscle and liver from the offshore population showed significant (P < 0.05) positive correlation with fish length. However, in the inshore population only the total-Hg and organic-Hg in muscle tissues correlate significantly with fish size. Although the coastal environments are enriched in total Hg relative to open waters, the significant higher Hg concentrations in the offshore population of C. fulva and the significant correlation found between organic-Hg in liver with fish size suggest higher bioavailability of Hg in offshore waters relative to inshore ones.

As concentrações de Hg-total e Hg-orgânico foram determinadas em diferentes populações de Cephalopholis fulva (piraúna) capturadas em águas costeiras e em bancos oceânicos do litoral nordeste do Brasil. A comparação entre as duas populações permitiu investigar o efeito da proximidade de fontes sobre as concentrações, e a especiação de Hg em músculo e fígado desta espécie. As concentrações médias de Hg-total em músculo (104 ng.g-1 w.w.) e fígado (2,865 ng.g-1 w.w.), assim como as concentrações de Hg-orgânico em músculo (169 ng.g-1 w.w.) e fígado (1,038 ng.g¹ w.w.) foram muito maiores na população capturada nos bancos oceânicos do que na população costeira. Nesta, as concentrações médias de Hg-total e Hg-orgânico na musculatura de C. fulva foram similares e baixas (49 ng.g-1 w.w.), enquanto que atingiram 412 ng.g-1 w.w. de Hg-total e 180 ng.g-1 w.w. de Hg-orgânico no fígado destes animais. As concentrações das duas espécies de Hg foram significativamente maiores no fígado do que na musculatura. A contribuição percentual média de Hg-orgânico para a concentração total de Hg nos peixes foi maior para músculo (98-100 por cento) que para fígado (42-53 por cento), mas semelhante entre as duas populações. As concentrações de Hg-total e Hg-orgânico na musculatura e no fígado de C. fulva mostraram-se positivamente correlacionadas com o tamanho do animal (P < 0,05). Entretanto, na população costeira somente as concentrações destas espécies de Hg na musculatura apresentaram correlações significativas com o tamanho do animal. Embora o ambiente costeiro seja relativamente enriquecido em Hg, em relação aos bancos oceânicos, as maiores concentrações de Hg foram verificadas na população oceânica de C. fulva. A correlação significativa entre Hg-orgânico no fígado e tamanho do animal no fígado sugerem uma maior biodisponibilidade do Hg em águas oceânicas quando comparada às águas costeiras.

Mercury contents in aquatic macrophytes from two reservoirs in the Paraíba do Sul: Guandú river system, SE Brazil

O presente estudo apresenta as concentrações de Hg em cinco espécies abundantes de macrófitas aquáticas (Elodea densa, Sagittaria montevidensis, Salvinia auriculata, Pistia stratiotes e Eichhornia crassipes) coletadas em duas represas que recebem águas da transposição do rio Paraíba do Sul, SE do Brasil. A acumulação de Hg nessas espécies e seu papel no transporte de Hg ao longo do sistema fluvial devido ao manejo das macrófitas são discutidos. As concentrações de Hg foram maiores nas macrófitas flutuantes que nas enraizadas. Em geral, as raízes apresentaram maiores concentrações de Hg que as folhas para todas as espécies. As concentrações de Hg variaram de acordo com as espécies entre 46-246 ng.g-1 e 37-314 ng.g-1, respectivamente. Estas concentrações são maiores que aquelas relatadas para macrófitas coletadas em lagos não contaminados no Brasil e em outras regiões tropicais, e similares àquelas relatadas para áreas moderadamente contaminadas. As concentrações de Hg podem ser atribuídas ao transporte fluvial a partir da região industrializada do vale do rio Paraíba do Sul. Uma amostragem intensiva de Pistia stratiotes na represa do Vigário foi realizada para avaliar a capacidade de incorporação de Hg por esta macrófita. Os resultados mostraram uma correlação negativa, significativa, entre as concentrações de Hg e o tamanho dos indivíduos, demonstrando a importância de juvenis desta espécie na absorção de Hg. A retirada periódica de macrófitas da represa, seguida por sua disposição em áreas adjacentes, pode afetar a dinâmica do Hg. Os resultados mostram uma mobilização de 0,52 a 1,3 kg Hg por ano, uma fração significativa da carga total de Hg presente nas águas da represa. A disposição inadequada deste material poderá resultar em um aumento da mobilização de Hg na bacia.

Mercury content in shark species from the South-Eastern Brazilian coast

We present here the first results of Hg concentrations in three small shark species (Rhizoprionodon lalandei, R. porosus and Mustelus higmani) from the SE Brazilian coast. Mercury concentrations in R. lalandei ranged from 21.5 to 280.0 ng.g-1 dry weight (d.w.) (average 74.6 ng.g-1 d.w.; 17.9 ng.g-1 wet weight). In R. porosus, concentrations ranged from 7.6 to 90.5 ng.g-1 d.w. (average 42.2 ng.g-1 d.w., 9.4 ng.g-1 wet weight), whereas in M. higmani, concentrations ranged from 13.0 to 162.8 ng.g-1 d.w. (average 54.9 ng.g-1 d.w., 13.4 ng.g-1 wet weight). These concentration ranges are very low compared with values reported for other large shark species of the Southwestern Atlantic Ocean. There was a significant positive correlation between Hg concentrations and individual size, suggesting that biomagnification is occurring in these animals

Mercury concentrations in fish from the Itacaiúnas-Parauapebas river system, Carajás region, Amazon

This paper reports on total Hg concentrations in muscle tissue from 12 fish species collected in the Itacaiúnas and Parauapebas Rivers in the Carajás region,South Pará. It is found that carnivorous species present Hg concentrations higher than herbivorous and omnivorous species. Also, large carnivorus species presented higher Hg concentrations than smaller carnivorus species. Significant positive relationship are found between fish weight and total Hg concentrations for at least two studied in detailed, the carnivorous Paulicea likeni (jaú) and Serrasalmus nattererii (piranha)