Efeitos isolados e combinados dos metais zinco e alumínio sobre representantes de três níveis tróficos de organismos aquáticos dulcícolas

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Autor(a) principal: Gebara, Renan Castelhano
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16130
Resumo: Metals are widely distributed throughout the Biosphere, and the increase in their concentration in aquatic ecosystems may cause concern. Although environmental legislation utilizes the isolated metal toxicity in normative about maximum allowed concentrations in the environment, it is known that the metals cooccur; therefore, studies dealing with the toxicity of metals’ mixtures are of great importance. The aim of our study is to analyze the individual and combined effects of mixtures of zinc (Zn) and aluminum (Al) on the green microalga Raphidocelis subcapitata and on the Neotropical cladoceran Ceriodaphnia silvestrii and, besides that, we also evaluated the isolated effects of Zn on initial stages of zebrafish (Danio rerio). Results indicate that both metals inhibited the growth of R. subcapitata, with IC50-96h: 0.026 mg Zn L-1 and 0.74 mg Al L-1. Regarding the photosynthetic parameters, we observed decay in the efficiency of O2 evolving-complex (F0/Fv) and efficiency of photosystem II (PSII) and the increase of non-photochemical quenchings. Analyzing the growth of R. subcapitata after 96 h, Zn and Al mixtures exerted synergic effects at low concentrations and antagonistic effects at high concentrations. Observing F0/Fv e ΦM, we found antagonistic effects at high Al concentrations. By plotting species sensitivity distributions (SSD), the hazard concentrations to 5% of the species were calculated, HC5: 0.062 mg Zn L-1 and 0.15 mg Al L-1; according to SSD, R. subcapitata was the most sensitive organism to Zn, and it was one of the most sensitive to Al. Regarding the cladoceran C. silvestrii, we observed immobility on acute toxicity tests, 48 h-EC50: 0.22 mg Zn L-1 and 0.52 mg Al L-1; and reduction on the reproduction during chronic toxicity tests,7d-EC50: 0.11 mg Zn L-1 and 0.37 mg Al L-1. Mixtures of Zn and Al on C. silvestrii exert synergism to mobility. Preliminary risk assessments (RA) of C. silvestrii show a higher ecological risk of metal mixtures than the isolated metals’ effects. To zebrafish, we obtained 96h-LC50: 24.18 mg Zn L-1; we also observed that Zn altered the uptake of some essential elements, and altered behavior of zebrafish. Analyzing the RA of Zn on organisms from 3 trophic levels, Zn exerts high ecological risk to R. subcapitata and C. silvestrii, and moderate risk to zebrafish. Therefore, observing mixture data, we can infer that the toxicity of mixtures is often unpredictable since the responses are not always additive. Thus, based on results from this study we reinforce the importance of including ecotoxicological tests of mixtures in risk assessments.
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Although environmental legislation utilizes the isolated metal toxicity in normative about maximum allowed concentrations in the environment, it is known that the metals cooccur; therefore, studies dealing with the toxicity of metals’ mixtures are of great importance. The aim of our study is to analyze the individual and combined effects of mixtures of zinc (Zn) and aluminum (Al) on the green microalga Raphidocelis subcapitata and on the Neotropical cladoceran Ceriodaphnia silvestrii and, besides that, we also evaluated the isolated effects of Zn on initial stages of zebrafish (Danio rerio). Results indicate that both metals inhibited the growth of R. subcapitata, with IC50-96h: 0.026 mg Zn L-1 and 0.74 mg Al L-1. Regarding the photosynthetic parameters, we observed decay in the efficiency of O2 evolving-complex (F0/Fv) and efficiency of photosystem II (PSII) and the increase of non-photochemical quenchings. Analyzing the growth of R. subcapitata after 96 h, Zn and Al mixtures exerted synergic effects at low concentrations and antagonistic effects at high concentrations. Observing F0/Fv e ΦM, we found antagonistic effects at high Al concentrations. By plotting species sensitivity distributions (SSD), the hazard concentrations to 5% of the species were calculated, HC5: 0.062 mg Zn L-1 and 0.15 mg Al L-1; according to SSD, R. subcapitata was the most sensitive organism to Zn, and it was one of the most sensitive to Al. Regarding the cladoceran C. silvestrii, we observed immobility on acute toxicity tests, 48 h-EC50: 0.22 mg Zn L-1 and 0.52 mg Al L-1; and reduction on the reproduction during chronic toxicity tests,7d-EC50: 0.11 mg Zn L-1 and 0.37 mg Al L-1. Mixtures of Zn and Al on C. silvestrii exert synergism to mobility. Preliminary risk assessments (RA) of C. silvestrii show a higher ecological risk of metal mixtures than the isolated metals’ effects. To zebrafish, we obtained 96h-LC50: 24.18 mg Zn L-1; we also observed that Zn altered the uptake of some essential elements, and altered behavior of zebrafish. Analyzing the RA of Zn on organisms from 3 trophic levels, Zn exerts high ecological risk to R. subcapitata and C. silvestrii, and moderate risk to zebrafish. Therefore, observing mixture data, we can infer that the toxicity of mixtures is often unpredictable since the responses are not always additive. Thus, based on results from this study we reinforce the importance of including ecotoxicological tests of mixtures in risk assessments.Os metais estão amplamente distribuídos pela biosfera, porém o aumento de suas concentrações em ecossistemas aquáticos causa preocupação. Embora as legislações ambientais utilizem a toxicidade dos metais isolados em normativas acerca de concentrações máximas permitidas no ambiente, sabe-se que os metais coocorrem nos ecossistemas e, desta forma, estudos de toxicidade de misturas metálicas são de extrema relevância. O objetivo deste estudo foi analisar os efeitos isolados e em misturas dos metais zinco e alumínio sobre a microalga verde Raphidocelis subcapitata e sobre o cladócero neotropical Ceriodaphnia silvestrii, bem como avaliar os efeitos de Zn sobre estágios iniciais de zebrafish (Danio rerio). Os resultados indicam que ambos os metais inibiram o crescimento de R. subcapitata, com CI50-96h: 0,026 mg Zn L-1 e 0,74 mg Al L-1. Quanto aos parâmetros fotossintéticos, houve queda da eficiência do complexo de evolução O2 (F0/Fv) e da eficiência do fotossistema II (ΦM), bem como aumento de quenchings não-fotoquímicos. Analisando crescimento de R. subcapitata após 96 h, misturas de Zn e Al causaram efeitos sinérgicos em concentrações baixas e antagônicos em concentrações altas. Analisando-se F0/Fv e ΦM, observa-se antagonismo em altas concentrações de Al. Por meio de curva de distribuição de espécies (SSD), calculamos as concentrações perigosas a 5% das espécies, HC5: 0,062 mg Zn L-1 e 0,15 mg Al L-1; segundo dados da curva SSD, R. subcapitata foi organismo mais sensível ao Zn e um dos mais sensíveis ao Al. Para o cladócero C. silvestrii, observamos imobilidade em testes de toxicidade aguda, CE50-48: 0,22 mg Zn L-1 e 0,52 mg Al L-1; e redução na reprodução em testes de toxicidade crônicos, com CE50-7d: 0,11 mg Zn L-1 e 0,37 mg Al L-1. Em misturas de Zn e Al sobre C. silvestrii, observamos sinergismo em relação aos efeitos sobre a mobilidade. Análises de risco preliminar (AR) com C. silvestrii demonstram que há maior risco ecológico em misturas do que os metais individualmente. Para o peixe-zebra, obtivemos CL50-96h: 24,18 mg Zn L-1; observou-se também que Zn alterou a incorporação de alguns elementos essenciais, bem como causou alterações comportamentais. Em AR de Zn, analisando-se 3 níveis tróficos, constatamos risco ecológico alto para R. subcapitata e C. silvestrii, e risco moderado para zebrafish. Portanto, levando-se em conta os dados de misturas, podemos inferir que a toxicidade de misturas é, muitas vezes, imprevisível, de modo que as respostas nem sempre são aditivas. Dessa forma, espera-se que este estudo enfatize a importância da inclusão de testes ecotoxicológicos de misturas nas análises de risco.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)88882.426388/2019-0188887.369178/2019-00porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ecologia e Recursos Naturais - PPGERNUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessAnálise de riscoAlgaEcotoxicologia aquáticaMicrocrustáceoPeixeAlgaAquatic ecotoxicologyMicrocrustaceanMixtureFishRisk assessmentCIENCIAS BIOLOGICAS::BIOLOGIA GERALCIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIACIENCIAS BIOLOGICASCIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA::ECOLOGIA APLICADACIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA::ECOLOGIA DE ECOSSISTEMASEfeitos isolados e combinados dos metais zinco e alumínio sobre representantes de três níveis tróficos de organismos aquáticos dulcícolasIndividual and combined effects of the metals zinc and aluminum on representative freshwater organisms of three trophic levelsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis600600dc176969-1756-4354-8ff1-5242c10033aereponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16130/3/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53ORIGINALTese-RCG.pdfTese-RCG.pdfTeseapplication/pdf6538713https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16130/1/Tese-RCG.pdf038c5a129896e2ce9726c16b3cc7409bMD51Renan_Castelhano_Gebara_-_Carta_comprovante_assinado.pdfRenan_Castelhano_Gebara_-_Carta_comprovante_assinado.pdfCarta comprovante da versão final de teses e dissertaçõesapplication/pdf247359https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16130/2/Renan_Castelhano_Gebara_-_Carta_comprovante_assinado.pdfb121f3e150b224d12f519ab48765c950MD52TEXTTese-RCG.pdf.txtTese-RCG.pdf.txtExtracted texttext/plain364089https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16130/4/Tese-RCG.pdf.txtea765f656d7e8da7557b07c60765da0cMD54Renan_Castelhano_Gebara_-_Carta_comprovante_assinado.pdf.txtRenan_Castelhano_Gebara_-_Carta_comprovante_assinado.pdf.txtExtracted texttext/plain1572https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16130/6/Renan_Castelhano_Gebara_-_Carta_comprovante_assinado.pdf.txt2ffea2306927f7ebb4103ee202f69f05MD56THUMBNAILTese-RCG.pdf.jpgTese-RCG.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7625https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16130/5/Tese-RCG.pdf.jpg7bc679a08ddcb24fbb0419d5fca19ae9MD55Renan_Castelhano_Gebara_-_Carta_comprovante_assinado.pdf.jpgRenan_Castelhano_Gebara_-_Carta_comprovante_assinado.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg14184https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16130/7/Renan_Castelhano_Gebara_-_Carta_comprovante_assinado.pdf.jpgba802f5659597a7f7f0c1532e98458cdMD57ufscar/161302023-09-18 18:32:31.283oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/16130Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:31Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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