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Francisco Antonio R BarbosaSergia Maria Starling MagalhaesMonica Cristina TeixeiraLuiz Drude de LacerdaClesia Cristina NascentesPaulina Maria Maia BarbosaMaione Wittig Franco2019-08-09T16:51:58Z2019-08-09T16:51:58Z2014-03-21http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9MCH4TO Quadrilátero Ferrífero (QF), localizado no Estado de Minas Gerais, é uma região de formação geológica rica em depósitos arseníferos, onde a atividade de mineração aumenta o risco de contaminação por elementos tóxicos. A primeira etapa desse trabalho teve por objetivo avaliar as concentrações de metais tóxicos em água e sedimento em cursos dágua na bacia do Rio Doce e Rio Das Velhas, no entorno de empreendimentos de mineração, com atenção voltada para os riscos de contaminação humana nestes locais. A segunda etapa teve por objetivo comparar a comunidade fitoplanctônica entre pontos impactados e de referência, para avalição da qualidade ambiental. Em uma terceira etapa experimental, utilizou-se como organismo-teste a cianobactéria Synechococcus nidulans (Pringsheim) Komárek proveniente de curso dágua em área de mineração, para estudar a toxicidade e bioacumulação do As e verificar a possibilidade de utilizar cianobactérias como agentes de bioacumulação de As e/ou biotransformação de formas de As inorgânico em formas orgânicas. Para isso, cultivou-se S. nidulans em meio de cultivo BG-11 sob exposição ao As(III) e As(V). Foram utilizadas as técnicas de Espectroscopia de Absorção de Raios X (XAFS) para os estudos do comportamento intracelular do As e Espectrometria de Massas com Plasma Indutivamente Acoplado (HPLC-ICP-MS) para especiação química. Quanto à contaminação por metais tóxicos nas águas destacaram-se a contaminação por As e manganês (Mn). Além desses elementos, no sedimento foram encontrados outros metais tóxicos como o cádmio na bacia do Rio Doce. Por se tratar de uma zona rural, onde é comum a utilização direta das águas, a população local está sob o risco de contaminação por exposição crônica. Entre os grupos de organismos fitoplanctônicos, Zignematophyceae e Bacillariophyceae se destacaram com maiores riqueza e abundância associadas aos pontos de referência, e Euglenophyceae associada a locais com altas concentrações de nutrientes. As diferenças na composição e estrutura da comunidade fitoplanctônica indicaram seu potencial como bioindicadora da qualidade ambiental. A cepa de S. nidulans demonstrou elevada resistência aos oxiânions de As(III) e As(V). Por meio das taxas de crescimento em função da concentração de As, foram determinadas as EC50 sob exposição ao As(V) de 2642,97 mg/l e As(III) de 6,64 mg/l. Neste trabalho verificou-se que as cianobactérias são resistentes a concentrações de As muito elevadas em relação àquelas encontradas nos pontos amostrados. Utilizando-se a técnica de XAFS demonstrou-se que o principal sítio de ligação do As(III) são os grupos sulfidrila, com a formação do complexo As(GS)3. Em estudo de longo tempo de exposição (30 dias) ao As(III) e As(V) a biotransformação de As(V) em As(III) e compostos orgânicos de As foram observadas, sendo que a espécie predominante intracelularmente foi As(V) sob exposição a ambas espécies químicas. Proporções elevadas de As inorgânico intracelular foi encontrado em S. nidulans, indicando seu potencial como agente de biotransformação de As e a participação dessa espécie de cianobactéria na geoquímica desse elemento. Assim, foram apresentadas contribuições para esclarecer a dinâmica de penetração e do comportamento intracelular do As em S. nidulans, uma cepa de cianobactéria proveniente de um local contaminado.The Iron Quadrangle is a region in Minas Gerais state rich in arsenic (As) in soils and sediments, where mining activity increases the risk of contamination by toxic elements. In the present study, the first step was to evaluate the concentrations of toxic metals in water and sediment in streams in the Rio Doce and Rio Das Velhas basin in the vicinity of mining areas, with attention focused on the risks of human contamination at these sites. The second step was to compare the phytoplankton community between impacted and reference sites to evaluate environmental quality. In a third step, the cyanobacterium Synechococcus nidulans (Pringsheim) Komárek, collected and isolated form a stream in a mining area, was used as a test organism to study As toxicity, bioaccumulation and speciation, in order to verify the possibility of using cyanobacteria as agents to remove As oxyanions from aqueous solution or to biotransform inorganic As into organic forms. S. nidulas was cultivated in culture media BG-11 under exposure to As(III) and As(V). The X-ray Absorption Spectroscopy (XAFS) was used to investigate intracellular As binding sites and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (HPLC-ICP-MS ) was used for As chemical speciation. In the water from sampled points, it was observed contamination by the toxic metals As and manganese (Mn). In addition to these elements, other toxic metals were found in the sediments, such as cadmium (Cd) in the Rio Doce basin. Because it is a rural area where direct use of water is common, the local population is at risk of contamination by chronic exposure. Among the groups of phytoplanktonic organisms, Bacillariophyceae and Zignematophyceae stood out with greater richness and abundance associated with reference sites and Euglenophyceae associated with higher nutrients concentrations sites. The differences in the composition and structure of the phytoplankton community indicated its potential as bioindicator of environmental quality. S. nidulans showed high resistance to As(III) and As(V) oxyanions. The EC50 were determined upon exposure to As(V) =2,642.97 mg/l and As(III)= 6.64 mg/l. In the present study, it was found that cyanobacteria are resistant to very high concentrations of As compared to those found in the sampled points. As(III) seems to easily interact with cell wall components than As (V), which results in greater cell penetration. Using XAFS technique, it was demonstrated that sulfhydryl groups are the primary binding site of As(III), forming As(GS)3 complex. In long-term exposure (30 days) to As(III) and As(V), S. nidulans reduced As(V) to As(III) and produced organic compounds of As, indicating the involvement of S. nidulans in As biogeochemistry and its potential to be tested as an agent of arsenic biotransformation. Thus, contributions were presented to clarify the dynamics of As penetration and intracellular behavior in S. nidulans, a cyanobacteria strain isolated from a site contaminated with As and other toxic elements.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGEcologiaEcologiaConservação e Manejo da Vida SilvestreAvaliação da qualidade ambiental no entorno de áreas de mineração e análise da exposição da cianobactéria Synechococcus nidulans a oxiânions de arsênioinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALtese_maione___entregue.pdfapplication/pdf4737423https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-9MCH4T/1/tese_maione___entregue.pdf5a862208e271c1616ff69a39e06fed56MD51TEXTtese_maione___entregue.pdf.txttese_maione___entregue.pdf.txtExtracted texttext/plain203048https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-9MCH4T/2/tese_maione___entregue.pdf.txtef80c9512e9dab3d322fedcdb22d5b66MD521843/BUOS-9MCH4T2019-11-14 07:06:49.717oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUOS-9MCH4TRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T10:06:49Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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