Avaliação do crescimento de micro-organismos fotossintetizantes em fotobiorreator tubular empregando nutrientes provenientes da vinhaça tratada / Evaluation of the growth of photosynthetic microorganisms in tubular photobioreactor using nutrients from treated vinasse

vinhaça é resultante da produção de álcool, após a fermentação do mosto e destilação do vinho. É um resíduo rico em nutrientes, principalmente matéria orgânica, nitrogênio, fósforo e potássio. Para ser despejado em rios e lagos, esse efluente deve passar por tratamentos para remoção desses nutrientes, pois o excesso desses elementos nos corpos hídricos poderia levar a grandes problemas ambientais, de modo que tem sido utilizado em fertirrigação. Microorganismos fotossintetizantes absorvem nutrientes inorgânicos, podendo absorver nutrientes de águas residuais. Se for removida a parte orgânica da vinhaça, a fração inorgânica ou com baixa carga orgânica pode ser a base ou o próprio meio de cultivo destes micro-organismos, que absorvem gás carbônico e sua biomassa é de interesse industrial. Neste contexto, foi estudado o cultivo de Monoraphidium contortum e Synechocystis salina, oriundos de água de mangue, em frascos de Erlenmeyer e em fotobiorreatores tubulares por processo descontínuo, empregando a vinhaça proveniente do tratamento aeróbio (biológico), acoplada a processos físico-químicos, com diferentes diluições. As características físico-químicas das vinhaças tratadas foram avaliadas. Além disso, foram comparados os crescimentos celulares nas diferentes condições experimentais adotadas para o crescimento da microalga M. contortum e da cianobactéria S. salina na vinhaça tratada com e sem diluição. Em cultivos em frascos de Erlenmeyer, em meio proveniente de tratamento biológico, o crescimento celular não diferiu do cultivo em meio padrão, com diluições de 5 e 2 vezes da vinhaça tratada para M. contortum e S. salina, respectivamente. Em fotobiorreator tubular, independente do tratamento ser apenas biológico ou também com carvão ativado, as concentrações celulares máximas (Xm) de M. contortum e S. salina foram da ordem de 1,86x107 células mL-1 e 7,90x106 células mL-1, respectivamente, valores esses menores que os obtidos em meio padrão, com valores de Xm de 2,69x107 células mL-1 e 1,27x106 células mL-1 para M. contortum e S. salina, respectivamente. Em fotobiorreatores tubulares, os teores de mínimos de lipídios de M. contortum e S. salina foram de 33,4 % e 11,0 %, respectivamente. Adicionalmente, os teores mínimos de proteínas da microalga foram de 15,1 % e da cianobactéria foi de 23,2 %

The vinasse is the result of the production of alcohol after the fermentation of the mash and the distillation of the wine. It is a waste rich in nutrients, mainly organic matter, nitrogen, phosphorus and potassium. To be discharged into rivers and lakes, this effluent must be treated in order to remove nutrients, because the excess of these elements in water bodies can lead to major environmental problems, so that it has been used in fertigation. Photosynthetic microorganisms absorb inorganic nutrients and they can absorb nutrients from wastewater. If the organic fraction of vinasse is removed, the inorganic or low organic fraction may be the basis or a medium of cultivation of these microorganisms, which absorb carbon dioxide and its biomass is of industrial interest. In this context, Monoraphidium contortum and Synechocystis salina from mangrove water were cultivated in Erlenmeyer flasks and in tubular photobioreactors by batch process using vinasse from aerobic biological treatment, coupled to physicochemical treatments with different dilutions. The physicochemical characteristics of the treated vinasse were evaluated. In addition, cell growth was compared under different experimental conditions adopted for growth of microalgae M. contortum and cyanobacteria S. salina in vinasse treated with and without dilution. In Erlenmeyer flask cultivations, in medium from the biological treatment, the cell growth was not different of that one in standard medium cultivation, with dilutions of 5 and 2 times the vinasse treated for M. contortum and S. salina, respectively. In the tubular photobioreactor, irrespective if the treatment is only biological or also is carried out treatment with activated charcoal, they were obtained maximum cell concentrations (Xm) of M. contortum and S. salina of 1.86x107 cells mL-1 and 7.90x106 cells. mL-1 , respectively, lower than the standard, whose Xm values were 2.69x107 cells mL-1 and 1.27x106 cells mL-1 for M. contortum and S. salina, respectively. In tubular photobioreactors, the minimum lipid contents of M. contortum and S. salina were 33.4 % and 11.0 %, respectively. In addition, the minimum protein content of microalgae was 15.1 % and cyanobacterium was 23.2 %

Genotoxicity effects on Geophagus brasiliensis fish exposed to Doce River water after the environmental disaster in the city of Mariana, MG, Brazil / Efeitos da genotoxicidade em peixes da espécie Geophagus brasiliensis expostos a água do Rio Doce após o desastre ambiental na cidade de Marina, MG, Brasil

Abstract The Doce River basin has suffered the largest environmental accident ever occurred in Brazil with the influx of tailings from Fundão and Santarém, belonging to Samarco mining company, due to the disaster in Mariana. A spill between 50 and 60 million m3 of tailings was estimated by the company. According to Samarco, the wastewater was composed mainly of clay, silt and heavy metals like iron, copper and manganese. Thereby, the objective of the present study was evaluated the genotoxic damage in juvenile of Geophagus brasiliensis (Quoy e Gaimard, 1824) exposed to Doce river water before (DRWBA - Doce River water before acident) and after (DRWAA - Doce River water after acident) the influx of tailings from the Germano and Santarém Dam disasters in Mariana, MG, Brazil. For this, 24 individuals of the species G. brasiliensis (obtained on IFES/ALEGRE fish culture) were submitted to a bioassay with three treatments and eight replicates. The treatments were: 1) Control water (water from the urban water supply system, filtered with a 0.45 µm membrane), 2) DRBA and 3) DRAA. After 96 h, these fishes were anesthetized to remove blood for evaluation of genotoxic damage (micronucleus and comet). For the bioassay, a total of 80 L of The Doce River water were collected before the influx of tailings and after the influx and then submitted to metal quantification analysis. Fish exposed to DRWBA and DRWAA treatments showed a significant increase in both the number of erythrocyte micronuclei and the DNA damage index in relation to the control fish; however, they did not present any differences between the two treatments. The results demonstrate that the DRWBA treatment was already genotoxic for the fish, mainly due to dissolved Cu concentrations in the water. The DRWAA treatment probably presented genotoxicity due to the increase in the dissolved fraction and synergistic effects of several metals found in the tailings of the Mariana accident.

Resumo A bacia do Rio Doce sofreu o maior acidente ambiental com o influxo de rejeitos de Fundão e Santarém, pertencentes à empresa de mineração Samarco, devido ao desastre em Mariana. Um derramamento entre 50 e 60 milhões de m3 de rejeitos foi estimado pela empresa. De acordo com a Samarco, o rejeito despejado era composto principalmente de argila, silte e alguns metais pesados como ferro, cobre e manganês. Com isso, o presente estudo teve como objetivo avaliar os danos genotóxicos em juvenis de Geophagus brasilienses expostos a água do rio Doce antes (DRWAA - água do Rio Doce antes do acidente) e depois (DRWBA- água do Rio Doce depois do acidente) da chegada dos rejeitos do rompimento das barragens de Germano e Santarém em Mariana, MG, Brasil. Para isso, 24 indivíduos da espécie G. brasilienses (obtidos na piscicultura do IFES/ALEGRE) foram submetidos a um bioensaio com três tratamentos e oito réplicas. Os tratamentos eram: 1) Controle (com água do abastecimento urbano, filtrada com filtro analítico de 0,45 µm); 2) DRWBA e 3) DRWAA. Após um período de 96 h, esses peixes foram anestesiados para retirada de sangue para avaliação dos danos genotóxicos (micronúcleo e cometa). Para a realização do bioensaio, um total de 80 L de água do Rio Doce foram coletados antes da chegada dos rejeitos e outros 80 L foram coletados depois da chegada dos rejeitos e ambas foram submetidas a análises de quantificação de metal. Os peixes expostos ao DRWBA e ao DRWAA apresentaram um aumento significativo na quantidade de micronúcleos eritrocitários e no índice de danos do DNA em relação aos peixes controle, no entanto não apresentaram diferenças entre si. Os resultados obtidos demonstram que a DRWBA já era genotóxica para os peixes, principalmente, em função das concentrações de Cu dissolvido na água. A DRWAA apresentou genotixicidade, provavelmente, em função do aumento da fração dissolvida e do efeito sinérgico de diversos metais presentes nos rejeitos do acidente de Mariana.

Ecotoxicological risk assessment due to the presence of bisphenol A and caffeine in surface waters in the Sinos River Basin - Rio Grande do Sul - Brazil / Risco ecotoxicológico devido à presença de bisfenol A e cafeína nas águas superficiais na Bacia do Rio Sinos - Rio Grande do Sul - Brasil

Abstract Bisphenol A (BPA) is an emerging contaminant, regularly detected in aquatic ecosystems, considered as an endocrine disrupting compound (EDC). Caffeine is another chemical related to human activity, often found in surface waters. The objective of this study was to evaluate the ecotoxicological risk due to BPA and caffeine in water samples from the Sinos River basin, Rio Grande do Sul, Brazil. Water samples were collected at three sites monthly from May 9 th, 2016 to April 11th, 2017 (n = 36). BPA concentrations in water samples collected were in the range of not detected to 517 ng L-1 and caffeine concentrations in the range of 41.7 to 28,439.6 ng L-1. The concentration of BPA in the analyzed samples had a moderate correlation with caffeine (rs = 0.402). High ecotoxicological risk for BPA was characterized in 77.77% of samples, with 11.11% presenting medium and 11.1% presenting low risk. For caffeine 13.9%, 50% and 36.11% of the samples presented high, medium and low risk, respectively. Caffeine concentrations in water can be used as predictors of BPA concentrations above 10 ng L-1, the lower concentration of ecotoxicological risk, with specificity of 66.7% and sensitivity of 70.4%. The assessment of aquatic risks has shown that both investigated compounds pose risks to organisms in the studied surface waters, mouth of the Pampa stream, mouth of the Luiz Rau stream and catchment point for public supply in Lomba Grande.

Resumo Bisfenol A (BPA) é um contaminante emergente regularmente detectado em ecossistemas aquáticos, é considerado um agente modificador endócrino (EDC). Além disso, outro produto químico relacionado com atividade humana, encontrado com frequência nas águas superficiais, é a cafeína. O objetivo deste estudo foi avaliar a ocorrência de risco ecotoxicológico devido a BPA e cafeína em amostras de água da Bacia Hidrográfica do Rio Sinos, Rio Grande do Sul, Brasil. Foram coletadas amostras de água em três locais mensalmente no período de 9 de maio de 2016 a 11 de abril de 2017 (n = 36). As concentrações de BPA em amostras de água coletadas estavam na faixa de não detectada a 517 ng L-1 e concentrações de cafeína na faixa de 41,7 a 28,439,6 ng L-1. A concentração de BPA nas amostras analisadas apresentou correlação moderada com a cafeína (rs = 0,402). Alto risco ecotoxicológico para BPA foi caracterizado em 77,77% das amostras, com 11,11% apresentando médio e 11,1% apresentando baixo risco. Para cafeína 13,9%, 50% e 36,11% das amostras apresentaram risco alto, médio e baixo, respectivamente. Concentrações de cafeína em água podem ser utilizadas como preditoras de concentrações de BPA acima de 10 ng L-1, menor concentração de risco ecotoxicológico, com especificidade de 66,7% e sensibilidade de 70,4%. A avaliação dos riscos aquáticos revelou que ambos os compostos investigados representam risco para os organismos nas águas superficiais estudadas, foz do arroio Pampa, foz do arroio Luiz Rau e ponto de captação para abastecimento público em Lomba Grande.

Feeding preference of the shredder Phylloicus sp. for plant leaves of Chrysophyllum oliviforme or Miconia chartacea after conditioning in streams from different biomes / Preferência alimentar do fragmentador Phylloicus sp. por folhas de Chrysophyllum oliviforme e Miconia chartacea após condicionadas em riachos de dois biomas

Abstract Macroinvertebrate shredders consume preferably leaves conditioned by fungi and bacteria which offer greater palatability to them. Plant species in Cerrado present high concentration of chemical elements such as lignin and cellulose, phenols and tanins thus making them less attractive for shredders consumption and limiting the palatability. This study aimed to evaluate the feeding preference of a macroinvertebrate shredder of the genus Phylloicus for plant material from two different biomes (Cerrado and Mata Atlântica), after conditioning in a stream of Mata Atlântica and observing their physical and chemical characteristics. Senescent leaves were collected, monthly from the litterfall of riparian vegetation in a 500 m stretch of a stream in each biome from August 2014 to January 201. The most abundant species in each stream was selected for the experiment. The experimental design consisted in with two treatments. The first (T1) comprised leaf discs from Chrysophyllum oliviforme (Cerrado species) together with leaf discs of Miconia chartacea (Atlantic Forest species) which were conditioned in the Atlantic Forest stream. The second treatment (T2) involved leaf discs of Miconia chartacea conditioned in Mata Altlântica and Cerrado streams. Both tests had showed significant differences between the two treatments (T1 and T2). For T1, there was consumption of M. chartacea leaf discs by Phylloicus sp., but there was no consumption of C. oliviforme discs. For T2, there was preference for M. chartaceae leaves conditioned in a stream of Mata Atlântica than in Cerrado stream. The results showed that Phylloicus sp., had presented preference for food detritus of the Mata Antlântica biome and rejection to the one from Cerrado biome.

Resumo Macroinvertebrados fragmentadores consomem folhas preferencialmente condicionadas por fungos e bactérias que lhes oferece uma maior palatabilidade. Nas espécies do cerrado esse condicionamento está também associado às altas concentrações de elementos químicos limitantes à palatabilidade como alto teor de lignina e celulose, que tornam as folhas menos atrativas para os fragmentadores. O trabalho teve como objetivo avaliar a preferência alimentar de macroinvertebrados fragmentador ( Phylloicus sp.) por material vegetal de dois diferentes biomas (Cerrado e Mata Atlântica), após condicionamento em riacho de Mata Atlântica, observando suas características físicas e químicas. Foram coletadas folhas senescentes do aporte vegetal (AV) de espécies nativas da vegetação ripária nesses dois biomas, com periodicidade mensal em um trecho de 500 m de um córrego em cada bioma. O experimento foi delineado com dois tratamentos. O primeiro (T1) compreendeu discos de folhas do Cerrado (Chrysophyllum oliviforme) mais discos de folhas da Mata Atlântica (Miconia chartacea) que foram condicionadas em córrego de Mata Atlântica. O segundo tratamento (T2) envolveu discos de folhas da Mata Atlântica condicionadas em córrego da Mata Atlântica mais discos de folhas da Mata Atlântica condicionadas em córrego do Cerrado. Os dois testes apontaram diferenças significativas entre os dois tratamentos (T1 e T2). Para T1 houve consumo de discos de folha de M. chartacea por Phylloicus sp, mas não houve consumo dos discos de C. oliviforme , de Cerrado. Para T2, houve o consumo, porém a preferência pelas folhas de M. chartaceae condicionadas no córrego da Mata Atlantica foi consideravelmete maior. Os resultados apontam que Phylloicus sp, apresentou preferência alimentar pelo detrito de bioma de Mata Atlântica e rejeição pelo detrito do bioma Cerrado.

Bioflocculant production from Streptomyces platensis and its potential for river and waste water treatment

ABSTRACT A bacterium isolated from Sterkfontein dam was confirmed to produce bioflocculant with excellent flocculation activity. The 16S rDNA nucleotide sequence analyses revealed the bacteria to have 99% similarity to Streptomyces platensis strain HBUM174787 and the sequence was deposited in the Genbank as Streptomyces platensis with accession number FJ 486385.1. Culture conditions for optimal production of the bioflocculant included glucose as a sole carbon source, resulting in flocculating activity of 90%. Other optimal conditions included: peptone as nitrogen source; presence of Mg2+ as cations and inoculum size of 1.0% (v/v) at neutral pH of 7. Optimum dose of the purified bioflocculant for the clarification of 4 g/L kaolin clay suspension at neutral pH was 0.2 mg/mL. Energy Dispersive X-ray analysis confirmed elemental composition of the purified bioflocculant in mass proportion (%w/w): carbon (21.41), oxygen (35.59), sulphur (26.16), nitrogen (0.62) and potassium (7.48). Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) indicated the presence of hydroxyl, carboxyl, methoxyl and amino group in the bioflocculant. The bioflocculant produced by S. platensis removed chemical oxygen demand (COD) in river water and meat processing wastewater at efficiencies of 63.1 and 46.6% respectively and reduced their turbidity by 84.3 and 75.6% respectively. The high flocculating rate and removal efficiencies displayed by S. platensis suggests its industrial application in wastewater treatment.

Evaluación de la remoción de arsénico en agua superficial utilizando filtros domiciliarios / Evaluation of the arsenic removal in superficial waters using home filters

RESUMEN El objetivo del estudio fue evaluar filtros domiciliarios para remover arsénico presente en agua proveniente del río Sama. El sistema estuvo compuesto de un filtro tradicional de arena y un filtro con el material adsorbente de hierro cerovalente estabilizado en quitosano. La evaluación del sistema fue por un período de 12 semanas en 18 puntos de uso; las primeras ocho semanas se determinó la concentración de arsénico del agua filtrada empleando tiras reactivas, y las cuatro últimas fueron a través de espectrometría de absorción atómica (EAA-FIAS). Durante las primeras ocho semanas se redujo la concentración de arsénico en el rango de 0,005 y 0,025 mg/L, y durante las cuatro últimas en el rango de 0,001 y 0,052 mg/L, a partir de una concentración promedio de 0,51 mg/L. Se demostró que el sistema de filtración es eficiente para remover arsénico a condiciones naturales.

ABSTRACT The objective of the study was to evaluate home filters to remove arsenic present in waters coming from the Sama river. The system consisted of a traditional sand filter and a filter with the adsorbent zerovalent iron material stabilized in quitosan. The evaluation of the system lasted for a period of 12 weeks in 18 points of usage; the first eight weeks the arsenic concentration of the filtered water was determined using reactive strips, and the last four assessment was made through atomic absorption spectrometry (AAS). During the first eight weeks the arsenic concentration was reduced in a range of 0.005 and 0.025 mg/L, and during the last four weeks in the range of 0.001 and 0.052 mg/L, from an average concentration of 0.51 mg/L. This research showed that the filtration system is efficient to remove arsenic to natural conditions

Effect of watershed land use on water quality: a case study in Córrego da Olaria Basin, São Paulo State, Brazil / Efeito do uso do solo em sub-bacias na qualidade da água: um estudo de caso na Bacia do Córrego da Olaria, Estado de São Paulo, Brasil

Abstract The water quality is related to the hydrologic and limnologic properties of ground and surface water, and significant efforts have been made to monitor water sources to understand the effects of land use changes in agricultural areas, with significant socioeconomic activities. The objective of this study was to evaluate the qualitative aspects of surface water in subbasins related to land use. Samples were analyzed in terms of physical and chemical parameters on monthly discrete water quality sampling in four representative sites at first order subbasin streams, located at the Polo Regional Centro Norte, Pindorama County, State of São Paulo, Brazil. The land use classification was made by visual detection technique in a multispectral satellite data obtained from LandSat8- spectral bands of the OLI sensor. The watershed was classified into major land cover/use classes and overlay maps generated in ArcGIS 10 indicated a significant shift from natural vegetation to agriculture activities. Water quality monitoring was according to the brazilian protocol and the results were submitted to analysis of variance (ANOVA). The values obtained differ significantly at each sampling point - subbasins, reflecting the effects of land use on water quality. Soil conservation management is important to optimize soil use in order to contribute to the control of water pollution and the formulation of a public policy is necessary for the conservation of water and soil resources.

Resumo A qualidade da água está relacionada com as propriedades hidrológicas e limnológicas das águas subterrâneas e superficiais, e esforços significativos devem ser realizados para monitorar as nascentes no intuito de compreender os efeitos das mudanças no uso da terra em áreas agrícolas, com atividades socioeconômicas significativas. O objetivo deste estudo foi avaliar os aspectos qualitativos das águas superficiais de bacias hidrográficas e correlacionar com o uso do solo. As amostras foram analisadas em termos dos parâmetros físicos e químicos na amostragem mensal discreta da qualidade da água, em quatro locais representativos de nascentes em microbacias de primeira ordem, localizadas no Polo Regional Centro Norte, Pindorama, Estado de São Paulo, Brasil. A classificação do uso do solo foi feita por técnica de detecção visual em uma imagem multiespectral de satélite LandSat8- bandas espectrais, sensor OLI. O uso do solo foi classificado nas principais classes de uso e os mapas de sobreposição gerados no ArcGIS 10 indicaram uma mudança significativa da vegetação natural para as atividades agrícolas. O monitoramento da qualidade da água foi realizado de acordo com o protocolo brasileiro e os resultados foram submetidos à análise de variância (ANOVA). Os valores obtidos diferem significativamente em cada ponto de amostragem, refletindo os efeitos do uso do solo sobre a qualidade da água. A gestão do solo e da água é importante para aperfeiçoar as práticas agrícolas, no intuito de contribuir para o controle da poluição da água e para a formulação de uma política pública necessária para a conservação dos recursos hídricos e do solo.

Protocolo de avaliação da probabilidade de uso recreativo de rios e sua aplicação para análise de risco / A protocol for evaluating the probability of the recreational use of rivers and its application in risk analysis

Resumo Águas contaminadas representam um risco à saúde não somente pelo consumo direto, mas também pelo uso recreativo. Estratégias de análise de risco visam à redução dos casos de contaminação e devem incorporar as percepções e aceitação das pessoas em assumir riscos. Um método rápido e simplificado foi desenvolvido para avaliar a probabilidade do uso de águas recreativas. Foram realizadas entrevistas em municípios com condições ecológicas distintas, para elencar fatores que embasam a decisão das pessoas pelo uso dos rios. Em seguida, foi elaborado e realizado pré-teste do Índice de Probabilidade de Uso Recreativo de Águas (I-PURA) que, após ajuste, foi aplicado em 26 balneários de 5 das 9 regiões hidrográficas do estado do Rio de Janeiro. Foram medidas, ainda, a frequência de uso, a contaminação bacteriana da água e um índice de avaliação do habitat (IAH). O I-PURA foi correlacionado à frequência de uso, mas não com o IAH, evidenciando que a percepção dos usuários é diferente de aspectos puramente ecológicos. Este método contribui com a análise de risco e manejo dos recursos hídricos. Locais em que há alta probabilidade de uso, ou uso observado, e alta contaminação são estratégicos para intervenção.

Abstract Contaminated waters constitute health risks not only due to direct consumption, but also in recreational use. Risk analysis strategies aim to reduce the instances of contaminations and must include the population's perceptions and willingness to assume risks. A rapid and simple method was developed to evaluate the probability of use of recreational waters. Interviews were conducted in municipalities with different ecological conditions, in order to define the factors used by people to decide to use, or otherwise, river waters. After analyzing the results, the "Índice de Probabilidade de Uso Recreativo de Águas (I-PURA)" was elaborated and tested. The index was then employed at 26 river locations representing five of the nine hydrographic regions of Rio de Janeiro state. The frequency of use, water contamination and a Habitat Assessment Visual Index (IAH) was also measured. The I-PURA was correlated with the frequency of use. Furthermore, the I-PURA was not correlated with IAH, showing that user perceptions are different from purely ecological aspects. This tool offers useful information for risk assessment and environmental management. Sites with a high probability of use, or observed use, that are highly contaminated should be prioritized for interventions.

La descomposición de la hojarasca como herramienta para evaluar la integridad funcional de ríos altoandinos del sur del Ecuador / Leaf-litter breakdown as a tool to assess the functional integrity of high Andean streams of Southern Ecuador

ResumenLas condiciones ecológicas de los ríos altoandinos tropicales estan amenazadas por numerosas actividades humanas que incluyen aquellas derivadas del cambio de la cobertura y uso del suelo de la cuenca. Para su evaluación se han propuesto protocolos que diagnostican el estado de la estructura pero no del funcionamiento de estos ecosistemas fluviales. En este trabajo se propone una herramienta de evaluación adaptada a las condiciones locales, incluyendo la metodología y los valores umbrales, utilizando el proceso de descomposición de la hojarasca como una medida del funcionamiento y salud de los ríos altoandinos del sur del Ecuador. Se seleccionaron 15 tributarios distribuidos en tres microcuencas (Mazán, Llaviuco y Matadero) dentro o en las adyacencias del Parque Nacional Cajas. En cada tributario se incubaron bolsas de descomposición elaboradas con dos tipos de malla (gruesa y fina) para separar la contribución de macroinvertebrados y microorganismos en el proceso. Como substrato vegetal se emplearon hojas de Alnus acuminata y Miconia bracteolata. Las bolsas fueron colocadas en los ríos y mantenidas durante 15, 28 y 64 días. Las tasas de descomposición (-K) fueron obtenidas a partir del período de tiempo en el cual se produjo la pérdida de aproximadamente el 50 % de la masa seca libre de ceniza. En cada período de recolección se determinaron parámetros físicos y químicos. Adicionalmente, se aplicaron los índices de calidad de ribera (QBR-And) y de habitat fluvial (IHF). Para la elaboración de los umbrales de condición funcional se utilizaron las métricas Ktotal y el cociente entre la tasa de descomposición en malla gruesa y malla fina (Kg/Kf). Para probar la sensibilidad de las métricas se emplearon métodos gráficos, Anova de una vía y se calculó la eficiencia discriminativa (ED) de las mismas. Los resultados del análisis de usos y coberturas del suelo revelaron un gradiente de intervención Matadero ≥ Llaviuco > Mazán. La composición de las variables ambientales de las corrientes de la microcuenca Mazán resultaron diferentes con respecto a las de Llaviuco y Matadero, cuyos valores parecen ser más semejantes entre sí. La evaluación de la calidad de ribera mediante el índice QBR-And muestra un gradiente importante desde valores muy bajos en las corrientes de Matadero (27.5), valores medios a altos en Llaviuco (66.5) y valores más altos en los tributarios de Mazán (87). Las tasas de descomposición de la hojarasca de los tributarios de la microcuenca del Río Mazán resultaron significativamente más rápidas que en los tributarios de los Ríos Matadero y Llaviuco para las hojas de A. acuminata pero no para las hojas de Miconia. La métrica Kg/Kf se consideró sensible y suficiente para discriminar los impactos en las áreas estudiadas. Los valores del cociente Kg/Kf resultaron significativamente mayores en Mazán en comparación a Llaviuco y Matadero, que no resultaron diferentes entre sí. Nuestros resultados apoyan la utilización del proceso de descomposición de la hojarasca como una herramienta adecuada para evaluar la condición ecológica funcional, complementando las evaluaciones estructurales, de los ríos altoandinos.

Abstract:The ecological condition of tropical Andean rivers are threatened by many human activities including changes in land use and cover in watersheds. Current protocols diagnose the structural condition of streams but not their function. In this study we proposed an assessment tool using the leaf-litter breakdown as a measure of the functional condition and health of high Andean streams in Southern Ecuador, including methodology and threshold values adapted to local conditions. We selected 15 streams in three micro-basins (Mazán, Llaviuco and Matadero) within or in the vicinity of Cajas National Park where we deployed litterbags for 15, 28 and 64 days. We used two types of mesh (coarse and fine) for the litterbags in order to separate the contribution of macro-invertebrates and microorganisms in the decomposition process and also tested two different leaf substrates: Alder (Alnus acuminata) and Miconia (Miconia bracteolata). In each collection period we determined physical and chemical parameters, applied the riparian quality index (QBR-And) and river habitat index (IHF). Decomposition rates (-k) were determined from the time period at which approximately 50 % ash-free mass would have been lost. We used Ktotal and the ratio of the rate of decomposition between coarse and fine mesh (Kg/Kf) to define the functional condition thresholds. To test the metrics sensitivity we used graphical methods, one-way ANOVA and discriminative efficiency (ED). The analysis of watershed land-use and cover showed a gradient of intervention: Matadero ≥ Llaviuco > Mazán. The composition of the environmental variables of Mazán streams were different with respect to Llaviuco and Matadero, whose values were similar to each other. The QBR-And index showed a significant gradient from very low levels in Matadero (27.5), moderately high values in Llaviuco (66.5) to high values in Mazán (87). Alder leaf-litter breakdown rates were significantly faster in Mazán than in Matadero and Llaviuco streams, while breakdown rates of Miconia were not significantly different among watersheds. The Kg/Kf ratio was significantly higher in Mazán compared to Llaviuco and Matadero, which did not differ. We consider the Kg/Kf metric sensitive enough to discriminate impacts in the studied areas. Our results support the use of the leaf-litter breakdown as an appropriate tool to assess functional ecological condition, complementing the structural assessments of these Andean rivers. Rev. Biol. Trop. 65 (1): 321-334. Epub 2017 March 01.

Evaluación genotóxica del agua del Río Grande (Antioquia, Colombia) mediante frecuencia de eritrocitos micronucleados de Brycon henni (Characiformes: Characidae) / Genotoxic evaluation of Río Grande (Antioquia, Colombia) water using micronucleus frequency in erythrocytes of Brycon henni (Characiformes: Characidae)

ResumenLa producción agrícola de monocultivo permanente de banano y plátano en la parte media del Río Grande (Turbo - Antioquia) requiere de la aplicación de diferentes plaguicidas. Prácticas inapropiadas en la producción y cultivos de plátano realizadas en esta región a menudo conllevan a contaminación con agroquímicos que llegan a este cuerpo de agua por procesos de lixiviación y escorrentía. Los peces son los vertebrados más utilizados como especies bioindicadoras de la calidad del agua porque son muy sensibles a la presencia de contaminantes en el ambiente. El objetivo de esta investigación fue comparar la frecuencia de eritrocitos micronucleados (EMN) en sangre periférica de ejemplares de peces sabaleta (Brycon henni) procedentes de dos estaciones del Río Grande que difieren en su grado de contaminación por agroquímicos. Se evaluó la frecuencia de EMN en sangre periférica de peces B. henni procedentes de cada estación durante dos épocas de lluvia de 2010 y dos época secas de 2011. Las muestras de sangre fueron obtenidas de la vena caudal, fijadas durante 24 horas y luego teñidas con Giemsa. La frecuencia de EMN fue significativamente mayor en el área impactada por agroquímicos. La frecuencia media de EMN fue mayor en la estación con impacto directo de agroquímicos (0.15±0.18) que en la estación poco alterada (0.06±0.08). Además, la frecuencia de EMN en B. henni fue significativamente mayor en la época seca. Los resultados de este estudio indican que el análisis de las EMN en B. henni puede ser recomendada como un método adecuado para la detección in situ de agentes genotóxicos en el ambiente.

Abstract:The permanent monoculture of bananas and plantains farming in the middle of Río Grande (Turbo - Antioquia) requires the application of a variety of pesticides. Inappropriate banana production practices in this region, have often led to waterbody pollution by agrochemicals from leachate and runoff processes. Currently, fish are the most common vertebrates used as bioindicators of water quality, because they are very sensitive to the presence of contaminants. Our main goal with this study was to compare the frequency of micronucleated erythrocytes (MNE) in peripheral blood specimens of fish Brycon henni, from two locations (polluted and unpolluted) in the Rio Grande. We evaluated the frequency of MNE in peripheral blood samples of fish B. henni from each location during two rainy seasons in 2010 and two dry seasons in 2011. Blood samples were collected, fixed for 24 h, and then were stained with Giemsa. Among results, we found that the median frequency of MNE was higher in the polluted site by agrochemical discharges (0.15±0.18), than in the unimpacted site (0.06±0.08). Furthermore, the frequency of MNE in B. henni during the dry season was highly significant for both locations. The results of this study indicated that the analysis of MNE in B. henni could be recommended as a suitable method for in situ detection of environmental genotoxins. Rev. Biol. Trop. 65 (1): 405-414. Epub 2017 March 01.

Assessing the spatial pattern of a river water quality in southern Brazil by multivariate analysis of biological and chemical indicators / Avaliação do padrão espacial da qualidade da água de um rio no Sul do Brasil por meio da análise multivariada de indicadores biológico e químicos

Abstract This study assessed the genotoxicity and chemical quality of the Rio dos Sinos, southern Brazil. During two years, bimonthly, cuttings of Tradescantia pallida var. purpurea with flower buds were exposed to river water samples from Caraá, Santo Antônio da Patrulha, Taquara and Campo Bom, which are municipalities located in the upper, middle and lower stretches of the Rio dos Sinos basin. Simultaneously, chemical parameters were analyzed, rainfall data were surveyed and negative (distilled water) and positive (0.1% formaldehyde) controls were made. Micronuclei (MCN) frequencies were determined in tetrads of pollen grain mother cells. From the upper stretch toward the lower, there was an increase in the frequency of MCN and in concentrations of chemical parameters. Cadmium, lead, copper, total chromium and zinc were present at the four sites and a concentration gradient was not demonstrated along the river. The multivariate analysis revealed that two principal components exist, which accounted for 62.3% of the observed variances. Although genotoxicity was observed in Santo Antônio da Patrulha, the water presented higher mean values for most of the assessed parameters, in the lower stretch, where urbanization and industrialization are greater. The spatial and temporal pattern of water quality observed reinforces the importance of considering the environmental factors and their effects on organisms in an integrated way in watercourse monitoring programs.

Resumo Este estudo avaliou a genotoxicidade e a qualidade química do Rio dos Sinos, Sul do Brasil. Durante dois anos, com periodicidade bimensal, ramos de Tradescantia pallida var. purpurea com botões florais foram expostos a amostras de água do rio de Caraá, Santo Antônio da Patrulha, Taquara e Campo Bom, municípios localizados nos trechos superior, médio e inferior da Bacia do Rio dos Sinos. Simultaneamente, foram analisados parâmetros químicos, levantados dados de precipitação e realizados controles negativos (água destilada) e positivos (0,1% formaldeído). Frequências de micronúcleos (MCN) foram determinadas em tétrades de células-mãe de grão de pólen. Do trecho superior em direção ao inferior, foi observado aumento da frequência de MCN e na concentração de parâmetros químicos. Cádmio, chumbo, cobre, cromo total e zinco estiveram presentes nos quatro pontos amostrais, sem apresentar um gradiente de concentração ao longo do rio. A análise multivariada demonstrou a existência de dois componentes principais que explicaram 62,3% das variâncias observadas. Embora em Santo Antônio da Patrulha tenha sido observada genotoxicidade, a água do Rio dos Sinos apresentou valores médios superiores para a maioria dos parâmetros avaliados no trecho inferior, onde a urbanização e a industrialização são maiores. O padrão espacial e temporal de qualidade da água observado reforça a importância de considerar os fatores ambientais e seus efeitos nos organismos de forma integrada em programas de monitoramento de cursos hídricos.

Seasonal study of concentration of heavy metals in waters from lower São Francisco River basin, Brazil / Estudo sazonal das concentrações de metais pesados em águas da bacia do submédio rio São Francisco, Brasil

Abstract In this study we determined the concentration of metals (Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb and Zn) in the water lower São Francisco River basin, to evaluate the influence of urbanization and industrialization on environmental changes in the water resource. All samples were analyzed using the IUPAC adapted method and processed in an atomic absorption spectrophotometer. The sampling stations located near the industrial areas were influenced by industrialization because they presented higher concentrations of Cd, Cr, Ni and Cu. The other sampled locations showed changes with regard the trace elements probably originating in the soil, like Fe, Zn and Pb. There was a gradual increase in the concentrations of metals, in general, in the period of highest rainfall of the hydrographic network. Overall, except for Zn and Mn, the trace elements exceeded the maximum allowed value established by national legislation (CONAMA). Lower São Francisco River basin has suffered interference from urbanization and industrialization, so awareness programs should be developed so as to control and lessen future problems.

Resumo Neste trabalho foi determinada a concentração dos metais (Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb e Zn) na água do submédio Rio São Francisco para avaliar a influência da urbanização e da industrialização nas modificações ambientais do recurso hídrico. Todas as amostras foram analisadas usando o método IUPAC adaptado e processados em um espectrofotômetro de absorção atômica. As estações de amostragem localizadas próximas às áreas industriais sofreram influência da industrialização por apresentarem concentrações mais elevadas de Cd, Cr, Ni e Cu. Os demais locais amostrados apresentaram modificações com relação aos elementos traços de provável origem sedimentar como Fe, Zn e Pb. Houve aumento gradativo nas concentrações dos metais, de forma geral, no período de maior pluviosidade da rede hidrográfica. Em geral, com exceção do Zn e Mn, os elementos traços ultrapassaram o valor máximo permitido, estabelecido pela legislação nacional (CONAMA). O submédio Rio São Francisco tem sofrido interferência da urbanização e industrialização, por isso, é preciso que, programas de conscientização sejam estabelecidos, para controlar e amenizar problemas futuros.

Captura y selectividad del zooplancton por Utricularia foliosa (Lentibulariaceae) en la Ciénaga de Paredes, Santander, Colombia / Capture and selectivity of zooplankton by Utricularia foliosa (Lentibulariaceae) in the Ciénaga de Paredes, Santander, Colombia

ResumenLas plantas carnívoras del género Utricularia, capturan un amplio ámbito de organismos acuáticos. La mayoría se desarrollan en ambientes con carencias de nutrientes y tienen la capacidad de cambiar las condiciones de su microambiente. El objetivo de la presente investigación fue estudiar la selectividad, en la captura de zooplancton por Utricularia foliosa en la Ciénaga de Paredes; entre febrero y noviembre 2014. Se determinó si existe selección en los recursos alimentarios de la planta con el índice de Czekanowski y el grado de selección, a través de los índices de Savage e Ivlev. Se estableció la relación existente entre los patrones de captura y selección del zooplancton, con variables físicoquímicas y la disponibilidad de nutrientes en la Ciénaga. En nuestros resultados, el índice de Czekanowski evidenció selección, en los recursos alimentarios de la planta, durante todo el pulso de inundación, con valores entre 0.28 y 0.41. Se encontró selección positiva significativa, con el índice de Savage, para los géneros Lecane sp., Alona sp., Ceriodaphnia sp., y Bosmina sp. (p < 0.05). Se obtuvieron resultados similares, con el índice de Ivlev. La intensidad en la selección de los géneros varió entre periodos hidrológicos y por periodos de aguas altas y bajas. Se identificó que los cambios en la concentración de amoniaco y nitrato, además de la variación en la conductividad eléctrica de la ciénaga influencian la captura que realiza U. foliosa. Este es el primer trabajo que permite dar un acercamiento al entendimiento de la selección de recursos alimentarios dentro de la especie a través de índices de selectividad y uno de los pocos para el género.

Abstract:Utricularia is a genus of carnivorous plants that capture a wide range of aquatic organisms. Most of these plants grow in environments with nutrients deficiency and have the ability to change the conditions of their microenvironment. The aim of this research was to study the selectivity in the zooplankton capture by Utricularia foliosa in the Ciénaga de Paredes. Our study was undertaken between February and November, 2014. We tried to determine if there is selection in the plant's food resources by the Czekanowski's index, and the selection degree by the Savage and Ivlev's indexes. Additionally, we studied the possible relation between the patterns of zooplankton capture and selection, with physicochemical variables in the swamp. The Czekanowski's index showed a food selection in plant resources throughout the flood pulse, with values between 0.28 and 0.41. We also found a significant positive selection with Savage's index for Lecane sp., Alona sp., Ceriodaphnia sp., and Bosmina sp. (p < 0.05); similar results were obtained with Ivlev's index. The intensity in the selection of each captured genus varied significantly between hydrological periods and between high and low water levels in the swamp. It was possible to identify some changes in the ammonia and nitrate concentration and some variability in the electric conductivity of the swamp, which influenced the captures made by U. foliosa. This is the first paper that allows an approach to understand the selection of food resources for the species, using a selectivity index, and one of the few for the genus. Rev. Biol. Trop. 64 (3): 1297-1310. Epub 2016 September 01.

Impact of fishing with Tephrosia candida (Fabaceae) on diversity and abundance of fish in the streams at the boundary of Sinharaja Man and Biosphere Forest Reserve, Sri Lanka / Impacto en la diversidad y abundancia de peces en riachuelos de la frontera de la Reserva Forestal de Sinharaja, Sri Lanka al pescar con Tephrosia candida (Fabaceae)

AbstractLocal communities in some Asian, African and American countries, use plant toxins in fish poisoning for fishing activities; however, the effects of this practice on the particular wild fish assemblages is unknown. This study was conducted with the aim to investigate the effects of fish poisoning using Tephrosia candida, on freshwater fish diversity and abundance in streams at the boundary of the World Natural Heritage site, Sinharaja Forest Reserve, Sri Lanka. A total of seven field trips were undertaken on a bimonthly basis, from May 2013 to June 2014. We surveyed five streams with similar environmental and climatological conditions at the boundary of Sinharaja forest. We selected three streams with active fish poisoning practices as treatments, and two streams with no fish poisoning as controls. Physico-chemical parameters and flow rate of water in selected streams were also measured at bimonthly intervals. Fish were sampled by electrofishing and nets in three randomly selected confined locations (6 x 2 m stretch) along every stream. Fish species were identified, their abundances were recorded, and Shannon-Weiner diversity index was calculated for each stream. Streams were clustered based on the Bray-Curtis similarity matrix for fish composition and abundance. Physico-chemical parameters of water were not significantly different among streams (P > 0.05). A total of 15 fish species belonging to four different orders Cypriniformes, Cyprinodontiformes, Perciformes and Siluriformes were collected; nine species (60 %) were endemic, and six (40 %) were native species. From these, 13 fish species were recorded in streams with no poisoning, while five species were recorded in streams where poisoning was practiced. Four endemic and one native fish species were locally extinct in streams where fish poisoning was active. Fish abundance was significantly higher in control streams (32-39/m2) when compared to treatment streams (5-9/m2) (P < 0.05). We concluded that fish poisoning with T. candida may have resulted in a significant reduction in species richness, total abundance and Shannon-Weiner diversity index of fish species in the studied streams at the boundary of Sinharaja forest. We recommend that this fishing practice should be strictly regulated, and to inform local communities about the legal status of fish poisoning, its consequences and the importance of fish diversity for local livelihoods and conservation purposes. Rev. Biol. Trop. 64 (3): 1129-1141. Epub 2016 September 01.

ResumenLas comunidades de algunos países asiáticos, africanos y americanos utilizan las toxinas de las plantas para pescar, sin embargo, los efectos de esta práctica en grupos de peces silvestres son desconocidos. Este estudio se llevó acabo con el objetivo de investigar los efectos del envenenamiento de peces con Tephrosia candida en la diversidad y abundancia de peces de agua dulce en riachuelos de la frontera la Reserva Sinharaja en Sri Lanka. En total se realizaron siete giras bimensuales al campo de mayo 2013 a junio 2014. Se muestrearon cinco riachuelos con condiciones ambientales y climáticas similares en la frontera de la reserva de Sinharaja. Como tratamientos se seleccionaron tres riachuelos con práctica activa de envenenamiento de peces y dos riachuelos sin envenenamiento de peces como controles. También, en intervalos bimensuales, se midieron los parámetros físico-químicos y de corriente del agua en riachuelos seleccionados. Se utilizó la electropesca y redes en tres sitios (6 x 2 m) seleccionados al azar a lo largo de cada riachuelo para el muestreo de peces. Se identificaron los peces a nivel de especie, se anotó su abundancia y se calculó el índice de diversidad de Shannon-Weiner para cada riachuelo. Con base en la matriz de similitud de Bray-Curtis se agruparon los riachuelos para composición y abundancia de peces. Los parámetros físicoquímicos del agua fueron no significativamente distintos entre los riachuelos (P > 0.05). Se recolectó un total de 15 especies de peces que pertenecen a cuatro órdenes: Cypriniformes, Cyprinodontiformes, Perciformes y Siluriformes; nueve especies (60 %) fueron endémicas y seis (40 %) nativas. Trece especies se encontraron en riachuelos donde no se practica el envenenamiento mientras que cinco especies se encontraron en riachuelos donde sí se daba esta práctica. Cuatro especies endémicas y una nativa estaban extintas en riachuelos donde la práctica del envenenamiento era activa. La abundancia de peces fue significativamente alta en los riachuelos control (32-39/m2) al compararse con los tratamientos (5-9/m2) (P < 0.05). Se concluye que el envenenamiento de peces con T. candida puede haber resultado en una reducción significativa de la riqueza de especies, la abundancia total y el índice de diversidad de Shannon-Weiner de las especies de peces en los riachuelos estudiados en la frontera de la reserva Sinharaja. Se recomienda que esta práctica de pesca sea estrictamente regulada y que se informe a las comunidades locales acerca del estado legal del envenenamiento de peces, sus consecuencias y de la importancia de la diversidad de peces para el sustento local y para propósitos de conservación.

Patrones espaciales en comunidades de macroinvertebrados acuáticos de la Puna Argentina / Spatial patterns in communities of aquatic macroinvertebrates of Argentinean Puna

ResumenLos macroinvertebrados son un componente vital en los ecosistemas acuáticos, procesan materia orgánica y sirven de alimento para otros organismos como los peces o anfibios. En los sistemas altoandinos, y más específicamente en las vegas o bofedales de Argentina, el conocimiento de la diversidad acuática es escaso o nulo, lo que ha dificultado la interpretación de patrones espaciales a escalas regionales. Típicamente estos ecosistemas se sitúan entre los 3 200 y 5 200 m.s.n.m. en zonas con precipitaciones por debajo de los 300 mm anuales. En este trabajo se realizó la primera descripción cuantitativa de los patrones espaciales de diversidad y composición de macroinvertebrados acuáticos en siete vegas de la Puna Argentina, y su relación con las características del ambiente, de la vegetación circundante y las características físico-químicas del agua. Se recolectaron 3 131 individuos de macroinvertebrados acuáticos, los cuales fueron identificados en 25 taxa que pertenecen a 22 familias y 24 géneros. Entre las plantas vasculares se registraron un total de 62 especies, correspondiente a 20 familias, las graminoides cespitosas fueron la forma de vida más abundante seguida por plantas en cojín o tapete. A partir de un análisis estadístico de ordenamiento NMDS (Non-Metrical Multidimensional Scaling) se segregaron los sitios de muestreo de cada vega. Las vegas ubicadas más al oeste y al sur y con mayor temperatura del agua se agruparon sobre el eje 1, mientras que las vegas con mayor conductividad, sólidos totales disueltos, y concentración de sales en el agua lo hicieron sobre el eje 2. La temperatura del agua fue siempre mayor que la del aire, y no mostró un patrón claro de disminución con la altitud. La altitud no se correlacionó con la abundancia de los macroinvertebrados ni con la riqueza de las plantas. Las formas de vida de plantas como gramíneas dispersas, hierbas rastreras y postradas (que en muchos casos ingresan al cauce de agua) y plantas acuáticas fueron más abundantes en las vegas 4, 5 y 7 y estuvieron asociadas con ciertos taxa de macroinvertebrados que pertenecen a distintos grupos funcionales tróficos como colectores- filtradores, colectores- recolectores y raspadores. Finalmente, las variables de conductividad, sólidos totales disueltos y concentración de sales fueron más elevadas en la vega 6, asociadas a Bivalvia (colector-filtrador) y Hyalella (colector-recolector). A partir de estos resultados se evidencia que los macroinvertebrados presentaron patrones espaciales de diversidad y composición, siendo en primer lugar más importante su relación con la vegetación circundante y en segundo término con las características físico-químicas del agua en siete vegas de la Puna argentina.

AbstractThe macroinvertebrates are a vital component of freshwater ecosystems as they contribute to the process of organic matter while serving as food for other organisms such as fish and amphibians. Unfortunately, the knowledge of the aquatic diversity is poor in the high Andean systems (between 3 200 and 5 200 m.a.s.l. and rainfall below 300 mm per year), especially in the Argentinean peatbogs, a fact which has made difficult the interpretation of spatial patterns on a regional scale. The present study aimed to describe the composition of aquatic macroinvertebrates in seven peatbogs in the Argentinean Puna, and to analyze for the first time their spatial patterns. For this, we studied the relationship of these organisms with the environment, and obtained information about the surrounding vegetation and water physico-chemical characteristics. A total of 3 131 specimens of aquatic macroinvertebrates were collected, representing 25 taxa belonging to 22 families and 24 genera. In addition, 62 species of vascular plants were recorded, belonging to 20 families. The most abundant life form were the tufted grasses, followed by cushions. By using an NMDS (Non-Metrical Multidimensional Scaling) statistical analysis, the sampling sites were ordered in each peatbog as follows. The peatbogs located furthest West and South with higher water temperature were grouped on axis 1, whereas those with higher conductivity, whole water dissolved solids and salt concentration were grouped on axis 2. The water temperature was higher than air temperature at all times, and we found no association between temperature and altitude. The altitude had no correlation with the abundance of macroinvertebrates or with plant richness. Life forms such as scattered graminoids, trailing and prostrate herbs (in many cases they get into the channel) and aquatic plants were more abundant in peatbogs 4, 5 and 7 and they had a correlation with some macroinvertebrates belonging to functional trophic groups such as filter-collectors, collectors and scrapers. Finally, conductivity, whole dissolved solids and salt concentration had their highest value in peatbog 6, where Bivalvia (filter-collector) and Hyalella (collector) were also found. The results obtained attest that these macroinvertebrates displayed diversity and composition spatial patterns, the most important feature being their relationship with the surrounding vegetation, and to a lesser extent, with the physical and chemical traits of water in seven fertile lowlands in the Argentinean Puna. Rev. Biol. Trop. 64 (2): 747-762. Epub 2016 June 01.

Structure and dynamics of the planktonic diatom community in the Iguassu River, Paraná State, Brazil / Estrutura e dinâmica da comunidade de Diatomáceas planctônicas do rio Iguaçu, estado do Paraná, Brasil

Abstract The evaluation of abiotic and biotic variables can provide information for understanding the structure and function of lotic systems. To obtain this information, measurements of 15 chemical and physical variables and of phytoplankton were conducted at two sampling stations. The present study aims to evaluate the temporal and spatial variation of planktonic diatoms in terms of abiotic variables and the trophic level of the river water and to select diatom species as descriptors of the physical and chemical conditions of the water upstream (S1) and downstream (S2) of the Iguassu River over an annual cycle. Sampling station S1 was classified as oligotrophic to mesotrophic, and S2 was classified as ultra-oligotrophic to oligotrophic. A total of 98 diatom species distributed among 39 genera was recorded, showing no dominant species but 36 abundant species. Although the differences of chemical and physical variables between S1 and S2 were limited to greater turbulence and turbidity, processes triggered by heavy rainfall exerted a significant influence on community structure, and a temporal change in composition was observed. At the end of the dry period, due to the recovery of nutrients and high transparency, there was an abundance of Cocconeis placentula var. lineata. In the rainy period, with increased turbulence and turbidity processes resulting from higher rainfall, there was an abundance of Aulacoseira granulata var. granulata.

Resumo A avaliação das variáveis abióticas e bióticas pode prover informações para o entendimento da estrutura e do funcionamento dos sistemas lóticos. No intuito de obter tais informações, quinze variáveis físicas e químicas e o fitoplâncton foram analisadas em duas estações de amostragem. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a variação temporal e espacial das diatomáceas planctônicas em função das variáveis abióticas e do nível trófico da água do rio, e eleger populações descritoras das condições físicas e químicas da água a montante (S1) e a jusante (S2) das cataratas do rio Iguaçu, ao longo de um ciclo anual. A estação de amostragem S1 foi classificada como oligotrófica à mesotrófica e a S2, de ultraoligotrófica à oligotrófica. Um total de 98 espécies de diatomáceas distribuídas entre 39 gêneros foram registrados, não apresentando espécies dominantes, mas 36 espécies abundantes. Mesmo apresentando diferenças das variáveis químicas e físicas entre S1 e S2, apenas a maior turbulência e turbidez da água, processos desencadeados pela elevada pluviosidade, exerceram papel significativo na estruturação da comunidade, sendo observado mudança temporal na composição. No final do período seco, pela recuperação de nutrientes e pela elevada transparência, observou-se a abundância de Cocconeis placentula var. lineata. No período chuvoso, com maior turbulência e turbidez, processos decorrentes da maior pluviosidade, registrou-se a abundância de Aulacoseira granulata var. granulata.

Occurrence and toxicity of Microcystis aeruginosa (Cyanobacteria) in the Paraná River, downstream of the Yacyretá dam (Argentina) / Presencia y toxicidad de Microcystis aeruginosa (Cianobacteria) en el río Paraná, aguas abajo de la represa Yacyretá (Argentina)

AbstractCyanobacteria constitute the main toxin producers in inland water ecosystems and have extensive global distribution. The presence of hepatotoxins in aquatic environments is hazardous to human and animal health; even though the presence and identification of hepatotoxic microcystins in rivers and reservoirs of the world have been confirmed by several studies in the last few years. Herein, we studied the abundance and toxicity of Microcystis aeruginosa in the Argentine section of the Paraná River at the beginning of the Middle Paraná (Corrientes Hydrometer), near Corrientes city (27º28´ S - 58º51´ W) and approximately 220 km downstream of the Yacyretá dam (High Paraná). The Paraná River basin, with a drainage area of 3.1 x 106 km2 and 3 965 km in length, is the second largest catchment of South America, after that of the Amazon. The Paraná River is the main source of drinking water supply for the Northeastern Argentine region. Phytoplankton samples were collected and environmental variables were measured in a monthly basis (exceptionally fortnightly), from March 2004 to June 2008. Fifty-eight samples were analyzed for phytoplankton density and biomass. Five samples were used for toxicity testing; the latter were obtained during the cyanobacteria blooms from 2005 to 2008. Phytoplankton counts were performed with an inverted microscope, and biomass was expressed as biovolume. Bioassays with mice and high-performance liquid chromatography (HPLC) analysis were performed to evaluate the presence of cyanotoxins. Phytoplankton mainly consisted of Cryptophyta, Chlorophyta and Bacillariophyta. Microcystis aeruginosa was identified during the warmer months each year (November to March). Density varied between 189 and 25 027 cells/mL (1-10 colonies/mL) and biomass from 0.34 to 44 mm3/L. Taking into account the number of cells, the highest abundance occurred in April 2004 (25 027 cells/mL), coinciding with the largest biovolume (44 mm3/L). All mice subjected to intraperitoneal injections with samples obtained during bloom episodes showed positive results for the presence of hepatotoxins. Three microcystins variants: LR, RR and [D-Leu1] Mcyst-LR were detected by analysis with semi-preparative high-performance liquid chromatography with diode array detector system (HPLC-PDA). This constitutes the first report of microcystins recorded during M. aeruginosa blooms in the Argentine stretch of the Paraná River at the beginning of the Middle Paraná (Corrientes Hydrometer), approximately 220 km downstream of the Yacyretá dam (High Paraná).

ResumenLas Cyanobacterias constituyen el principal productor de toxinas en ecosistemas acuáticos y tienen una amplia distribución mundial. La presencia e identificación de microcistinas hepatotóxicas en ríos y embalses de todo el mundo fue confirmada por diferentes estudios durante los últimos años. La presencia de hepatotoxinas en cuerpos de agua son riesgosas para la salud humana y animal. Se estudió la abundancia y toxicidad de Microcystis aeruginosa (Kütz.) Kütz. en el río Paraná (Argentina), cerca de la ciudad de Corrientes (27°28' S - 58°51' W), aproximadamente a 220 km aguas abajo de la represa Yacyretá. La cuenca del río Paraná, con un área de drenaje de 3.1 x 106 km2 y 3 965 km de longitud, es la segunda mayor cuenca de Sudamérica, después del Amazonas. El río Paraná es la principal fuente de abastecimiento de agua potable para el Nordeste de la República Argentina. Los muestreos se realizaron mensualmente (excepcionalmente fueron quincenales) con medición de variables ambientales, entre Marzo 2004 y Junio 2008. Se tomaron un total de 58 muestras para analizar la densidad y biomasa del fitoplancton; mientras que cinco muestras fueron utilizadas en ensayos de toxicidad, estas últimas fueron obtenidas durante floraciones de cianobacterias entre 2005 y 2008. Los recuentos de fitoplancton fueron realizados con un microscopio invertido y la biomasa fue expresada como biovolumen. Para determinar la presencia de cianotoxinas se utilizaron bioensayos con ratones y análisis con Cromatografia líquida de alta resolución (HPLC). El fitoplancton estuvo representado principalmente por Cryptophyta, Chlorophyta y Bacillariophyta. Cyanobacteria fue dominante durante los meses cálidos de cada año (Noviembre a Marzo), con alta densidad de Microcystis aeruginosa. La densidad de M. aeruginosa varió entre 189 y 25 027 cells/mL (1-10 colonies/mL) y la biomasa entre 0.34 y 44 mm3/L. Teniendo en cuenta el número de células, la mayor abundancia ocurrió en abril 2004 (25 027 cells/ mL), coincidiendo con el gran biovolumen (44 mm3/L). Todos los ratones inyectados intraperitonealmente presentaron síntomas correspondientes a hepatotoxicidad. Tres variantes de microcystinas: LR, RR y [D-Leu1] Mcyst-LR, fueron detectadas por análisis de cromatografía líquida de alta resolución con detector de diodos (HPLC-PDA). Este es el primer trabajo de microcistinas registradas durante las floraciones de M. aeruginosa en el tramo argentino del río Paraná en los inicios del Paraná Medio (Hidrómetro Corrientes), aproximadamente a 220 km aguas abajo de la represa de Yacyretá (Alto Paraná).

Tolerancia de diez especies de diatomeas (Bacillariophyceae) a los factores físico-químicos del agua en el Río Sarapiquí, Costa Rica / The tolerance of ten diatom species (Bacillariophyceae) to water's physico-chemical factors in the Sarapiqui River, Costa Rica

ResumenLas diatomeas del bentos son el componente más estudiado del perifiton en los ríos de Costa Rica, sin embargo aún queda mucho por conocer sobre su ecología. Por eso en el presente estudio se analizó el perifiton en seis diferentes sitios en la cuenca medio del Río Sarapiquí en el 2010, 2011 y 2012. En cada uno de los muestreos se realizó el conteo de 400 frústulas, de las cuales se obtuvo la abundancia relativa de las especies: Achnanthidium exiguum, Coconneis placentula, Cymbella tumida, Luticola goeppertiana, Luticola ventricosa, Navicula symmetrica, Nitzchia clausii, Nupela praecipua, Reimeria sinuata y Synedra goulardi. Esta información fue relacionada con los datos físico químicos (oxígeno disuelto, temperatura, conductividad, total de sedimentos en suspensión, turbidez, pH y alcalinidad) medidos en cada uno de los sitios. Con el propósito de observar las relaciones entre los diferentes sitios dentro de la cuenca, se utilizó un análisis de correspondencia canónica (ACC), lo que permitió distinguir tres sectores de acuerdo a la altitud. Estos sectores se diferencian en el tipo de sustrato, cobertura riparia vegetal y parámetros físico-químicos, lo que propicia diferencias en la composición de especies de diatomeas entre ellos. Se obtuvieron los valores óptimos calculados y tolerancia calculada para cada una de las especies. Los resultados obtenidos indican que las especies: A. exiguum, R. sinuata,L. ventricosa y C. tumida, dominan en aguas limpias, oxigenadas y baja temperatura. Las especies N. praecipua, S. goulardi, C. placentula, L. goeppertiana, N. clausii y N. symmetrica se encuentran en aguas cálidas, alta turbidez y poco oxigenadas. Las especies A. exiguum, R. sinuata, prevalecen en sitios con agua alcalina y baja conductividad y las especies N. symmetrica, C. tumida y L. ventricosa presentan una relación positiva con la conductividad y el pH de las aguas. Las especies estudiadas mostraron buenos indicios de su valor como indicadores de calidad del agua, sin embargo, debido a diferencias de interpretación por varios autores, es necesario realizar más estudios en otras cuencas hidrográficas en el país.

Abstract The tolerance of ten diatom species (Bacillariophyceae) to water's physico-chemical factors in the Sarapiqui River, Costa Rica. Benthic diatoms are the periphyton component most studied in Costa Rican rivers, yet there is still much to be known about their ecology. This study aims to contribute to this knowledge. Periphyton samples from six locations along the middle reach of Sarapiquí river and some of its tributaries were taken and analyzed from 2010 to 2012. A total count of 400 frustules was performed in each sample to obtain relative abundances of each species. Ten species, which were easily recognized at the light microscope, were analyzed here: Achnanthidium exiguum, Coconneis placentula, Cymbella tumida, Luticola goeppertiana, Luticola ventricosa, Navicula symmetrica, Nitzchia clausii, Nupela praecipua, Reimeria sinuata and Synedra goulardi. Their abundance was related to physico chemical data at each site for every sampling date (dissolved oxygen, temperature, conductivity, total suspended solids, turbidity, pH and alkalinity) with a canonical correspondence analysis (CCA) that allowed distinguishing three sectors along the river according to altitude. These sectors differed by substrate, riparian vegetation cover, and physic-chemical parameters, all of which resulted in differences in diatom species composition among them. Optimum values and tolerances form each environmental parameter were calculated for each species. Our results showed that A. exiguum, R. sinuata,L. ventricosa and C. tumida, were dominant in clean and well oxygenated waters with low temperatures. The species N. praecipua, S. goulardi, C. placentula, L. goeppertiana, N. clausii and N. symmetrica inhabited warm waters with high turbidity and low oxygen. The species A. exiguum, R. sinuata were dominant in sites with low alkalinity and conductivity, whereas species like N. symmetrica, C. tumida and L. ventricosa showed a positive relationship with conductivity and pH. The studied species showed good characteristics of their value as water quality indicators, yet due to different interpretations by several authors, it is necessary to perform further studies at more river basins in the country. Rev. Biol. Trop. 64 (1): 105-115. Epub 2016 March 01.

Monitoring of urban and rural basins: water quality of Mourão basin / Monitoramento de bacias urbana e rural: análise integrada de qualidade de água da bacia hidrográfica do Rio Mourão

The Mourão River basin is located on the central western region of the Paraná State – Brazil, between coordinates 23º 44’ - 24º 25 South latitude and 52º 12’ - 52º 30’ West longitude, between 270 and 820 m above sea level, and 1,648.21 km2 drainage area. Water quality was evaluated by monitoring physical, chemical and microbiological parameters. Monthly samplings were performed for a year at five sites in the basin for analysis of: pH, temperature, dissolved oxygen, biochemical oxygen demand, total nitrogen, ammoniacal nitrogen, nitrite, nitrate, total phosphorus, turbidity, total solids, volatile solids and fecal coliforms. The results of the evaluated parameters showed higher values than the limits set by CONAMA Resolution 357 from 2005 for Class 2 in some samples. The Water Quality Index (WQI) indicated that 72% of samples had average quality and 28% had good quality for the Mourão River basin. Higher values of WQI were observed after rainfall period with median of 75 compared to the dry period with median of 62. The source of the Mourão River is contaminated with fecal coliforms, evidencing the real need to treat sewage in rural areas.

Resumo A Bacia Hidrográfica do Rio Mourão, localizada na porção centro ocidental do Estado do Paraná – Brasil, entre as coordenadas 23º 44’ - 24º 25’ Latitude Sul e 52º 12’ - 52º 30’ Longitude Oeste, entre 270 e 820 m acima do nível mar, possui área de drenagem de 1.648,21 km2. Nesta bacia foi avaliada a qualidade da água por meio de monitoramento de parâmetros físico-químicos e microbiológicos. Foram realizadas coletas mensais durante um ano em 5 pontos selecionados da bacia, sendo realizadas análises de: potencial Hidrogeniônico, temperatura, oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio, nitrogênio total, nitrogênio amoniacal, nitrito, nitrato, fósforo total, turbidez, sólidos totais, sólidos voláteis e coliformes fecais. Os resultados dos parâmetros avaliados indicaram valores superiores aos limites preconizados na Resolução CONAMA 357 de 2005 para rios de classe 2 em algumas amostras. Com a análise do Índice de Qualidade das Águas (IQA), obteve-se 72% das amostras com qualidade média e 28% com qualidade boa para a bacia do Rio Mourão. Os maiores valores do IQA foram observados na época de chuvas com mediana de 75 comparados ao período de seca com mediana de 62. Constatou-se que a nascente do rio Mourão está contaminada com coliformes fecais, mostrando a real necessidade de se tratar os esgotos sanitários no meio rural.

Concentrations of PM2.5-10 and PM2.5 and metallic elements around the Schmidt Stream area, in the Sinos River Basin, southern Brazil / Concentrações de MP2,5-10 e MP2,5 e elementos metálicos junto à área do Arroio Schmidt, na bacia do Rio dos Sinos, sul do Brasil

This research aimed to evaluate the air quality, by determining the concentrations of PM2.5-10, PM2.5 and the metallic elements Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn and Hg in the leaf part of ryegrass (Lolium multiflorum) in an area close to Schmidt Stream, at the lower section of Sinos River Basin (SRB), in a research campaign of six months, from October 2013 to March 2014. The particles collected in the PM sampling were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) combined with Energy Dispersive X-ray Spectrometry (EDS), in order to study their morphology and chemical composition. The mean concentration of PM2.5-10 was 9.1 µg m–3, with a range of 2.2 µg m–3 to 15.4 µg m–3 and the mean concentration of PM2.5was 4.7 µg m–3, with a range of 1.9 µg m–3 to 8.2 µg m–3. Concentrations of metallic elements, especially Pb, Cr and Zn, were classified as Class 4 (very high pollution levels), according to the classification proposed by Klumpp et al. (2004). Chemical and morphological analysis of PM revealed the presence of particles of biological origin, soot (Cr, Fe, Ni, Zn, Cd, Hg and Pb), salts (KCl) and soil resuspension (Al and Si). The integrated study methodology, employing environmental variables, such as PM and ryegrass, can be of help in the preparation of wide-ranging environmental diagnoses, in addition providing information needed to develop precautionary measures designed to minimize the effects of atmospheric pollution that takes into consideration the environment’s supportive capacity and environmental quality.

Resumo O objetivo desta pesquisa foi avaliar a qualidade do ar, por meio da determinação das concentrações do MP2,5-10, MP2,5 e dos elementos metálicos Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn e Hg na folha do azevém (Lolium multiflorum) em uma área próxima ao Arroio Schmidt, no trecho inferior da Bacia do Rio dos Sinos (BRS), em uma campanha de seis meses de pesquisa, de outubro de 2013 a março de 2014. As partículas coletadas na amostragem do MP foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), combinada com Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios X (EDS), a fim de estudar sua morfologia e composição química. As concentrações médias de MP2,5-10 e MP2,5 foram de 9,1 µg m–3 e 4,7 µg m–3, respectivamente. As concentrações médias dos elementos metálicos Pb, Cr e Zn na parte foliar do azevém foram de 13,58 mg kg–1, 5,26 mg kg–1 e 88,80 mg kg–1, respectivamente, caracterizando a área como Classe 4 (nível muito elevado de poluição), conforme classificação proposta por Klumpp et al. (2004). A caracterização química e morfológica das partículas coletadas revelou a presença de fuligem (Cr, Fe, Ni, Zn, Cd, Hg e Pb), materiais biológicos, cristais salinos (KCl) e partículas ressuspensas de poeira do solo (Al e Si). Estudos integrados empregando variáveis ambientais como o MP e o biomonitoramento com azevém podem auxiliar na elaboração de diagnósticos ambientais robustos, além de fornecer informações para o desenvolvimento de medidas de precaução que considerem a capacidade de suporte do meio ambiente e que visem à minimização dos efeitos prejudiciais da poluição atmosférica.