Seasonal study of contamination by metal in water and sediment in a sub-basin in the southeast of Brazil

The spatial and temporal occurrence of heavy metals (Al, Cd, Pb, Zn, Cr, Co, Cu, Fe, Mn and Ni) in water and sediment samples was investigated in a sub-basin in the southeast of Brazil (São Carlos, SP). All samples were analysed using the USEPA adapted metal method and processed in an atomic absorption spectrophotometer. The discriminant analysis demonstrated that there are significant seasonal differences of metal distribution in the water data, but there are no differences to sediment. The basin studied has high levels of contamination by toxic metals in superficial water and sediment. The superficial water, in the rainy season, presented high levels of Cr, Ni, Pb and Cd, while in the dry season it presented high levels of Zn and Ni. The Principal Component Analysis demonstrated that the season has a huge influence on the levels, types and distribution of metals found in water. The source of contamination was probably diffuse, due to products such as batteries and fluorescent lamps, whose dump discharge can contaminate the bodies of water in the region in the rainy season. Due to fires from the harvest of sugar cane, high levels of Zn were found into the environment, in the dry season.

A ocorrência espacial e temporal de metais pesados (Al, Cd, Pb, Zn, Cr, Co, Cu, Fe, Mn e Ni) nas amostras de água e sedimento foram investigadas em uma sub-bacia do sudeste do Brasil (São Carlos, SP). Todas as amostras foram analisadas através do método de metal USEPA, adaptado e processado por espectrofotômetro de absorção atômica. A análise de Discriminante demonstrou que existem diferenças sazonais significantes na distribuição dos metais na água, mas não existem diferenças para o sedimento. A água superficial, na estação chuvosa, apresentou altos índices de Cr, Ni, Pb e Cd, enquanto na estação seca apresentou altos índices de Zn e Ni. A Análise de Componente Principal demonstrou que as estações do ano têm uma enorme influência no nível, no tipo e na distribuição dos metais encontrados na água. A fonte de contaminação foi provavelmente difusa devido a produtos como baterias e lâmpadas fluorescentes, cuja descarga nos lixões pode contaminar os corpos de água da região na estação chuvosa. Devido a queimadas provenientes da colheita de cana-de-açúcar, altos níveis de Zn foram encontrados no ambiente na estação de seca.

Metal contamination in benthic macroinvertebrates in a sub-basin in the southeast of Brazil / Estudo da contaminação por metal em macroinvertebrados bentônicos em uma sub-bacia do sudeste do Brasil

Benthic macroinvertebrates have many useful properties that make possible the use of these organisms as sentinel in biomonitoring programmes in freshwater. Combined with the characteristics of the water and sediment, benthic macroinvertebrates are potential indicators of environmental quality. Thus, the spatial occurrence of potentially toxic metals (Al, Zn, Cr, Co, Cu, Fe, Mn and Ni) in the water, sediment and benthic macroinvertebrates samples were investigated in a sub-basin in the southeast of Brazil in the city of São Carlos, São Paulo state, with the aim of verifying the metals and environment interaction with benthic communities regarding bioaccumulation. Hypothetically, there can be contamination by metals in the aquatic environment in the city due to lack of industrial effluent treatment. All samples were analysed by the USEPA adapted method and processed in an atomic absorption spectrophotometer. The sub-basin studied is contaminated by toxic metals in superficial water, sediment and benthic macroinvertebrates. The Bioaccumulation Factor showed a tendency for metal bioaccumulation by the benthic organisms for almost all the metal species. The results show a potential human and ecosystem health risk, contributing to metal contamination studies in aquatic environments in urban areas.

Os organismos bentônicos têm muitas propriedades úteis que os fazem organismos sentinelas em programas de biomonitoramento em ecossistemas de água doce. Analisando em conjunto com as características da água e do sedimento, são potenciais indicadores da qualidade ambiental. Neste contexto, a ocorrência espacial de metais pesados (Al, Zn, Cr, Co, Cu, Fe, Mn e Ni) na água, sedimentos e amostras de macroinvertebrados bentônicos foi investigada em uma sub-bacia no sudeste do Brasil, na cidade de São Carlos, SP, com o objetivo de verificar a interação dos metais do ambiente com a comunidade bentônica quanto à bioacumulação. Por hipótese, admite-se que haja contaminação por metais nos ambientes aquáticos do município devido à ausência de tratamento de efluentes industriais. Todas as amostras foram analisadas pelo método USEPA adaptado e processado por espectrofotômetro de absorção atômica. A bacia estudada apresenta contaminação por metais tóxicos em águas superficiais, sedimentos e macroinvertebrados bentônicos. O Fator de Bioacumulação mostrou uma tendência para a bioacumulação de metais por organismos bentônicos para quase todas as espécies de metal. Os resultados demonstram um potencial risco à saúde humana e ao ecossistema, contribuindo com o estudo de contaminação por metais em ambientes aquáticos de áreas urbanas.

Cold fronts and reservoir limnology: an integrated approach towards the ecological dynamics of freshwater ecosystems

In this paper the authors discuss the effects of cold fronts on the dynamics of freshwater ecosystems of southeast South America. Cold fronts originating from the Antarctic show a monthly frequency that promotes turbulence and vertical mixing in reservoirs with a consequence to homogenize nutrient distribution, dissolved oxygen and temperature. Weak thermoclines and the athelomixis process immediately before, during and after the passage of cold fronts interfere with phytoplankton succession in reservoirs. Cyanobacteria blooms in eutrophic reservoirs are frequently connected with periods of stratification and stability of the water column. Cold fronts in the Amazon and Pantanal lakes may produce fish killings during the process of "friagem" associated mixing events. Further studies will try to implement a model to predict the impact of cold fronts and prepare management procedures in order to cope with cyanobacteria blooms during warm and stable water column periods. Changes in water quality of reservoirs are expected during circulation periods caused by cold fronts.

Neste trabalho, os autores discutem o impacto das frentes frias na dinâmica dos ecossistemas de água doce da região sudeste da América do Sul e com repercussões no Centro Oeste e Amazônia. Frentes frias com origem no continente Antártico mostram uma frequência mensal que tem como consequência o aumento da turbulência e a mistura vertical em represas, homogeneizando a distribuição de nutrientes, de oxigênio dissolvido e a temperatura da água. Termoclinas fracamente estabilizadas e o processo de atelomixia imediatamente antes, durante e após a passagem das frentes frias intervêm na sucessão fitoplanctônica em represas. Frentes frias na Amazônia e Pantanal podem ser a causa da mortalidade em massa de peixes devido à remoção das camadas anóxicas do fundo dos lagos de várzea (friagem). Florescimentos de cianobactérias em reservatórios eutróficos são frequentemente relacionados com períodos de estratificação e estabilidade vertical da coluna de água. Futuros estudos deverão implementar um modelo preditivo que poderá ser fundamental no gerenciamento de reservatórios de abastecimento de água. Estes modelos terão a capacidade de prever frequência de florescimentos de cianobactérias e gerenciar melhor a qualidade da água desses reservatórios.