Fate of copper in intensive shrimp farms: bioaccumulation and deposition in pond sediments

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% 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% 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.

Reproductive cycle of Macrobrachium amazonicum females (Crustacea, Palaemonidae)

Macrobrachium amazonicum is considered a favorite Brazilian species of freshwater prawn for cultivation as a result of its quick development and because it is easy to maintain in captivity. The aim of this work is to describe the sexual cycle stages and determine maturation age of the female M. amazonicum, which was collected monthly from June, 2002 to May, 2003 in the Jaguaribe River, Itaiçaba, Ceará. A monthly sample of water was also collected to determine the following parameters: temperature, dissolved oxygen, pH and salinity. A monthly sample of females was selected among the individuals caught, to determine the total weight (W T), carapace length (L C) and abdomen+telson length (L A+T) and to register the number of non-ovigerous females (NOF) and ovigerous females (OF). Determining ovarian maturation stages of M. amazonicum was done in a laboratory by observing macroscopic characters such as coloring, size, location and appearance of ovarians examined by transparent carapace. The first maturation age was determined from the relative frequency of the total length (L T) of young and adult females. The environmental parameters of the Jaguaribe River did not hold any influence in the number of individuals collected. A total of 1,337 prawns were sampled, 513 males (38.4%) and 824 females (61.6%). The proportion between males and females in the studied population was of 1:1.6. Among the collected females, 492 (50.7%) did not carry eggs in their abdomens (NOF) and 332 (40.3%) carried eggs in their abdomens (OF). There was no record of intact females. Non-ovigerous females with mature ovaries were recorded throughout all the months of collection. The female ovaries were classified as immature (IM), rudimentary (RU), intermediary (IN) and mature (M). M. amazonicum females reach their first sexual maturity between 4.5 and 5.5 cm of total length.

Das espécies de camarão de água doce brasileiras, Macrobrachium amazonicum é a preferida para cultivo, devido ao seu rápido desenvolvimento e fácil manutenção em cativeiro. Este trabalho teve como objetivos caracterizar as fases do ciclo sexual e determinar a idade da primeira maturação de fêmeas de M. amazonicum, coletadas mensalmente, de junho de 2002 a maio de 2003, no Rio Jaguaribe, Itaiçaba, Ceará. Uma amostra de água do local foi coletada mensalmente para determinação dos seguintes parâmetros: temperatura, oxigênio dissolvido, pH e salinidade. Do total de indivíduos capturados mensalmente, uma amostra de fêmeas foi selecionada para determinação do peso total (W T), do comprimento do cefalotórax (L C) e do abdômen+telson (L A+T), e para registro de fêmeas não ovígeras (FNO) e ovígeras (FO). A determinação macroscópica dos estágios de maturação ovariana de M. amazonicum foi realizada pela observação da coloração, do tamanho, da posição e da aparência dos ovários observados por transparência da carapaça. A idade da primeira maturação foi determinada a partir da freqüência relativa de comprimento total (L T) de fêmeas jovens e adultas. Os parâmetros ambientais do Rio Jaguaribe não influenciaram no número de indivíduos coletados. Foram amostrados um total de 1.337 camarões, sendo 513 machos (38,4%) e 824 fêmeas (61,6%). A proporção entre machos e fêmeas na população foi de 1:1,6. Entre as fêmeas coletadas, 492 (50,7%) não carregavam ovos no abdômen e 332 (40,3%) carregavam ovos no abdômen. Não foram observadas fêmeas intactas. Foram registradas fêmeas não ovígeras com ovários maduros durante todo o período de coleta. Os ovários das fêmeas foram classificados como: imaturo (IM), rudimentar (RU), intermediário (IN) e maduro (M). Fêmeas de M. amazonicum atingem a primeira maturação sexual com comprimento total variando entre 4,5 e 5,5 cm.

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%) than in liver (42-53%), 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 %) que para fígado (42-53 %), 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.