Acute and chronic toxicity of sediment samples from Guanabara Bay (RJ) during the rainy period

Abstracts

Guanabara Bay is a marine-estuarine environment of high ecological and socio-economic importance, subject to a variety of environmental impacts. Sediment is the eventual repository for most substances introduced into water bodies and may, therefore, provide an integrated measure of the environmental quality, which can be assessed by many different approaches. In this project, the quality of sediments from Guanabara Bay was evaluated by the ecotoxicological approach: whole-sediment toxicity tests, using Tiburonella viscana, and porewater, elutriate and sediment-water interface chronic toxicity tests, using embryos of Lytechinus variegatus, were applied. Sediments were collected at 14 sampling stations, distributed across the bay. Chronic tests showed significant toxicity in most of the sediment samples. Sediments from stations 1, 2, 3, 6, 8, 10, 11, 12 and 15 showed acute toxicity as well. The results of the different tests were well correlated, and their integration showed that the sediments analyzed were considered unsuitable for aquatic life, resulting in the environmental degradation of Guanabara Bay. In this context, the control of pollution sources and multi-purpose management are required to improve the environmental quality.

bioassays; Tiburonella viscana; Lytechinus variegatus; sediment; Toxicity; Guanabara Bay

A Baía de Guanabara é um ambiente marinho-estuarino de grande relevância ecológica e sócio-econômica, e sujeita a uma ampla gama de impactos ambientais. O sedimento é o principal destino para a maioria das substâncias introduzidas nos corpos d'água, podendo fornecer uma medida integrada da qualidade ambiental, a qual pode ser avaliada por várias abordagens. Neste projeto, a qualidade de sedimentos da Baía de Guanabara foi por uma abordagem ecotoxicológica, por meio de testes de toxicidade aguda de sedimento integral, utilizando Tiburonella viscana, e testes de toxicidade crônica de água intersticial, elutriato e interface sedimento-água, utilizando embriões de Lytechinus variegatus. Os sedimentos foram coletados em 14 estações de amostragem. Nos testes crônicos houve efeitos significativos na maioria das amostras, enquanto os sedimentos coletados nas estações 1, 2, 3, 6, 8, 10, 11, 12 e 15 apresentaram também toxicidade aguda. Houve grande concordância entre os resultados dos diferentes testes, e sua integração mostrou que os sedimentos analisados encontram-se inadequados à vida aquática, indicando degradação ambiental na baía da Guanabara. Nesse contexto, o controle das fontes poluidoras e o gerenciamento dos múltiplos usos da baía devem ser implementados, no sentido da melhora da qualidade ambiental.

boensaios; Tiburonella viscana; Lytechinus variegatus; sedimento; Toxicidade; Baía de Guanabara

• ABESSA, D. M. S.; CARR, R. S.; RACHID, B. R. F.; SOUSA, E. C. P. M.; HORTELANI, M. A.; SARKIS, J. E., 2005. Influence of a Brazilian sewage outfall on the toxicity and contamination of adjacent sediments. Mar. Pollut. Bull., v. 50, p. 875-885, 2005.
• ABESSA, D. M. S.; CARR, R. S.; SOUSA, E. C. P. M.; RACHID, B. R. F.; ZARONI, L. P.; PINTO, Y. A.; GASPARRO, M. R.; BÍCEGO, M. C.; HORTELLANI, M. A.; SARKIS, J. E. S.; MUNIZ, P. Integrative ecotoxicological assessment of a complex Tropical Estuarine System. In: HOFFER, T.N. (Ed.) Marine Pollution: New Research. New York: Nova Science Publishers, 2008. Chapter 4, p.125-159.
• ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. Norma Técnica NBR Nº. 15350: 2006. Ecotoxicologia aquática – toxicidade crônica de curta duração – método de ensaio com ouriço-do-mar (Echinodermata; Echinoidea). São Paulo: 2006. 17 p.
• ADAMS, W. J.; KIMERLE, R. A.; BARNETT, J. W. Sediment quality and aquatic life assessment. Environ. Sci. Technol., v. 26, n. 10, p. 1864-1875, 1992.
• AMADOR, E. S. Baía de Guanabara e ecossistemas periféricos: Homem e Natureza. Ribeirão Preto, SP: Reproarte Gráfica e Editora, 1997. 539 p.
• ANDERSON, B. S.; HUNT, J. W.; PHILIPS, B. M.; FAIREY, R.; PUCKETT, H. M.; STEPHENSON, M.; TABERSKI, K.; NEWMAN, J.; TJEERDEMA, R. S. Influence of a sample manipulation on contaminant flux and toxicity at the sediment-water interface. Mar. environ. Res., v. 51, p. 191-211, 2001.
• BAPTISTA-NETO, J. A.; SMITH, B. J.; McALLISTER, J. J. Heavy metal concentrations in surface sediments in a nearshore environment, Jurujuba Sound, Southeast Brazil. Environ. Pollut., v. 109, p. 1-9, 2000.
• BAPTISTA-NETO, J. A.; CRAPEZ, M.; VILELA, C. G.; McALLISTER, J. J. Concentration and bioavailability of heavy metals in sediments from Niterói harbour/S.E. Brazil. J. coast. Res., v. 21, n. 4, p. 811–817, 2005.
• BAPTISTA-NETO, J. A.; GINGELE, F. X.; LEIPE, T.; BREHME, I. Spatial distribution of heavy metals in surficial sediments from Guanabara Bay: Rio de Janeiro. Braz. Environ. Geol, v. 49, p. 1051–1063, 2006.
• BERTOLETTI, E.; BURATINI, S. V.; PRÓSPERI, V. A.; ARAÚJO, R. P. A; WERNER, L. I. Selection of relevant effect levels for using bioequivalence hypothesis testing. J. Braz. Soc. Ecotoxicol, v. 2, n. 2, p. 139-145, 2007.
• BORGES, A. C.; DIAS, J. C.; MACHADO, W.; PATCHINEELAM, S. R. Distribuição espacial de ferro, cobre e chumbo em sedimentos de manguezal em um gradiente de degradação na baía de Guanabara (Estado do Rio de Janeiro). Química Nova, v. 30, p. 66-69, 2007.
• CARR, R. S.; NIPPER, M. G. (Ed.). Porewater toxicity testing: biological, chemical, and ecological considerations. Pensacola, FL.: SETAC Press, 2003. 346 p.
• CARR, R. S.; BIEDENBACH, J. M.; NIPPER, M. G. Influence of ammonia, pH, dissolved organic carbon and other potentially confounding factors on sea urchin porewater toxicity tests. Archs environ. Contamin. Toxicol., v. 51, p. 573-579, 2006.
• CARREIRA, R. S.; WAGENER, A. L. R.; READMAN, J. W. Sterols as markers of sewage contamination in a tropical urban estuary (Guanabara Bay, Brazil): space–time variations. Estuar. coast. Shelf Sci., v. 60, p. 587–598, 2004.
• CESAR, A.; MARÍN, A.; MARÍN-GUIRAO, L.; VITA, R. Amphipod and sea-urchin tests to assess the toxicity of Mediterranean sediments: the case of Portmán Bay. Scientia mar., v. 68, p.205-213, 2004.
• CETESB - Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental. Água do mar: teste de toxicidade crônica de curta duração com Lytechinus variegatus LAMARCK, 1816 (Echinodermata: Echinoidea) - método de ensaio. Norma técnica L5.250. São Paulo, 1999. 22 p.
• CETESB - Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental. Relatório de qualidade das águas litorâneas do estado de São Paulo: balneabilidade das praias 2006 - São Paulo, 2007. CD ROM (365 p.). (Série: Relatórios/Secretaria de Estado do Meio Ambiente, São Paulo, ISSN 0103-4103).
• CHAPMAN, P. M.; WANG, F.; GERMANO, J. D.; BATLEY, G. Pore-water testing and analysis: the good, the bad and the ugly. Mar. Pollut. Bull., v. 44, p. 359-366, 2002.
• ENVIRONMENT CANADA. Canadian sediment quality guidelines for the protection of aquatic life Summary tables, 1999. < http://www.ec.gc.ca>
• KFOURI, P. B. P.; EICHLER, B. B.; EICHLER, P. B.; PEREIRA, E. R. M.; FIGUEIRA, R.; ABESSA, D. M. S.; SOUSA, E. C. P. M. Toxicidade dos sedimentos da Baía de Guanabara - RJ determinada pela ocorrência das associações de foraminíferos bentônicos e testes com anfípodos Tiburonella viscana In: CONGRESSO SOBRE PLANEJAMENTO E GESTÃO DAS ZONAS COSTEIRAS DOS PAÍSES DE EXPRESSÃO PORTUGUESA, 2./ CONGRESSO DA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ESTUDOS DO QUATERNÁRIO, 9./ CONGRESSO DO QUATERNÁRIO DOS PAÍSES DE LÍNGUA IBÉRICA, 2., 2003, Recife, PE. Anais.. 2003, p. 1-4.
• KJERFVE, B.; RIBEIRO, C. H. A.; DIAS, G. T. M.; FILIPPO, A. M.; QUARESMA, V. S. Oceanographic characteristic of an impacted coastal bay: Baía de Guanabara, Rio de Janeiro, Brasil. Cont. Shelf Res, v. 17, p. 1609-1643, 1997.
• LOURENÇO, S. O.; BARBARINO, E.; NASCIMENTO, A.; FREITAS, J. N. P.; DINIZ, G. S. Tissue nitrogen and phosphorus in seaweeds in a tropical eutrophic environment: What a long-term study tells us. J. appl. Phycol., v. 18, p. 389–398, 2006.
• MACIEL-SOUZA, M. C.; MACRAE, A.; VOLPON, A. G. T.; FERREIRA, P. S.; MENDONÇA-HAGLER, L. C., Chemical and microbiological characterization of mangrove sediments after a large oil-spill in Guanabara Bay – RJ – Brazil. Braz. J. Microbiol., v. 37, p. 262-266, 2006.
• MARQUES-JÚNIOR, A. N.; CRAPEZ, M. A. C.; BARBOZA, C. D. N. Impact of the Icaraí sewage outfall in Guanabara Bay, Brazil. Braz. Arch. Biol. Technol., v. 49, n. 4, , p. 643-650, 2006.
• MELO, S. L. R.; ABESSA, D. M. S. Testes de toxicidade com sedimentos marinhos utilizando anfípodos. In: NASCIMENTO, I. M.; SOUZA, E. C. P. M.; NIPPER, M. (Ed.). Métodos em ecotoxicologia marinha: Aplicações no Brasil. São Paulo: Artes Gráficas e Indústria, 2002. p. 163-178.
• MENICONI, M. F. G.; GABARDO, I. T.; CARNEIRO, M. E. R.; BARBANTI, S. M.; DA SILVA, G. C.; MASSONE, C. G. Brazilian oil spills chemical characterization – case studies. Environ. Forensis, v. 3, p. 303-321, 2002.
• NIPPER, M. G. The development and application of sediment toxicity tests for regulatory purposes. In: WELLS, P. G.; LEE, K.; BLAISE, C. Microscale testing in aquatic toxicology: advances, techniques and practice. Boca Raton, FL: CRC Press, 1997. v. 43, p. 631-646.
• PARANHOS, R.; PEREIRA, A. P.; MAYR, L. M. Diel variability of water quality in a tropical polluted bay. Environ. Monit. Assess, v. 50, p. 131-141, 1998.
• PRÓSPERI, V. A.; ARAÚJO, M. M. S. Teste de toxicidade crônica com Lytechinus variegatus, Lamarck 1816, e Echinometra lucunter, Linnaeus 1758 (Echinodermata: Echinoidea). In: NASCIMENTO, I. M.; SOUZA, E. C. P. M.; NIPPER, M. (Ed.). Métodos em Ecotoxicologia marinha: Aplicações no Brasil São Paulo: Artes Gráficas e Indústria , 2002. p. 99-110.
• RIBEIRO, C. H. A.; KJERFVE, A. E. B. Anthropogenic influence on the water quality in Guanabara Bay, Rio de Janeiro, Brazil. Reg. environ. Changes, v. 3, p. 13–19, 2002.
• SARDA, N.; BURTON, G. A. Ammonia variation in sediments: spatial, temporal and method-related effects. Environ.Toxicol. Chem., v. 14, n. 9, p. 1499–1506, 1995.
• SWARTZ, R. C.; DEBEN, W. A.; JONES, J. K. P.; LAMBERSON, J. O.; COLE, F. A. Phoxocephalid amphipod bioassay for marine sediment toxicity. SYMPOSIUM ON AQUATIC TOXICOLOGY AND HAZARD ASSESSMENT, 1985. Proceedings… v. 7, p. 284-307, 1985.
• U.S. EPA – United States Environmental Protection Agency. Evaluation of dredged material proposed for ocean disposal – testing manual. Army Corps of Engineers, EPA 503/8-91/001, 1991. 214 p.
• U.S. EPA – United States Environmental Protection Agency. Methods for assessing the toxicity of sediment-associated contaminants with estuarine and marine amphipods 1994. (EPA/600/-94/025).
• U.S. EPA – United States Environmental Protection Agency. Short-term methods for estimating the chronic toxicity of effluents and receiving waters to west coast marine and estuarine organisms First edition, 1995. (EPA/600/R-95-136).
• VILELA, C. G.; BATISTA, D. S.; BAPTISTA-NETO, M. C.; McALLISTER, J. J. Benthic foraminifera distribution in highly polluted sediments from Niterói Harbor (Guanabara Bay), Rio de Janeiro, Brazil. An. Acad. Bras. Ciênc., v. 76, n. 1, p. 161-171, 2004.
• WEST INC; GULLEY, D. TOXSTAT 3.5. Wyoming: University of Wyoming, 1995.
• WINGER, P. V.; LASIER, P. J. A Vacuum-operated pore-water extractor for estuarine and fresh-water sediments. Archs environ. Contamin. Toxicol., v. 21, n. 2, p. 321-324, 1991.
• ZAKREWSKI, S. F. Principles of environmental Toxicology American Chemical Society, 1991. 270 p.
• ZAR, J. H. Biostatistical analysis 3 rd. ed. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1996. 662 p.

Publication Dates

• Publication in this collection
  31 Aug 2010
• Date of issue
  June 2010

History

• Reviewed
  25 Nov 2009
• Received
  03 Mar 2009
• Accepted
  05 Mar 2010