Dissertations / Theses on the topic 'Organochlorine pesticides'

O objetivo deste trabalho foi a seleção de bactérias capazes de biodegradar os pesticidas organoclorados dieldrin, DDD e PCP. Inicialmente, foram realizados os ensaios de tolerância visando à seleção das bactérias degradadoras; posteriormente foram realizados os ensaios de biodegradação em meio liquido utilizando a bactéria selecionada. Dentre as 14 linhagens bacterianas isoladas testadas, selecionou-se a linhagem Pseudomonas aeruginosa L2-1 por apresentar maior tolerância a todos os pesticidas. Os ensaios de biodegradação foram realizados em diferentes meios de cultura, variando-se a concentração de glicose, a fonte de nitrogênio e a presença de ramnolipídeo. Os ensaios de biodegradação foram realizados determinando-se a concentração de pesticida, a concentração de glicose, o número de células viáveis, e o pH. O meio de cultura que mais favoreceu a biodegradação dos três pesticidas foi o meio com nitrato de sódio e 0,5% de glicose, obtendo-se biodegradação de aproximadamente 50% para cada pesticida após três dias de incubação. Na ausência de glicose, o meio com nitrato de amônio e 0,1% de ramnolipídeo, favoreceu a biodegradação, obtendo-se após 14 dias de incubação 36,8% de biodegradação de dieldrin; 33,7% de DDD e 42,8% de PCP. De uma forma geral, as taxas de biodegradação pela P. aeruginosa L2-1 foram maiores em menores concentrações de glicose e na presença de ramnolipídeo. Ao alterar a fonte de nitrogênio foram observados resultados diversos sobre a taxa de biodegradação: na ausência de glicose, o nitrato de sódio favoreceu a biodegradação de PCP, enquanto o nitrato de amônio favoreceu a biodegradação de dieldrin, na presença de glicose observou-se o inverso. A taxa de biodegradação do DDD não foi significativamente alterada ao variar a fonte de nitrogênio. A bactéria selecionada P. aeruginosa L2-1 apresentou potencial para biodegradação de pesticidas organoclorados, sendo que as condições nutricionais do meio influenciaram diretamente a biodegradação.
The objective of this work was the selection of bacteria capable of biodegrading the organochloride pesticides dieldrin, DDD and PCP. Initially tolerance tests were conducted in order to select degrading bacteria subsequently, biodegradation tests were carried out in liquid medium using the selected bacteria. Among the 14 bacterial isolated strains, Pseudomonas aeruginosa L2-1 was selected due to its greater tolerance to all pesticides. The biodegradation tests were conducted on different culture media, varying the concentrations of glucose, nitrogen source and presence of rhamnolipid. Biodegradation studies were performed by measuring the concentration of pesticide, the concentration of glucose, the number of viable cell and pH during time. The best medium for the biodegradation of all three pesticides was composed of sodium nitrate and 0.5% glucose, giving approximately 50% yield after three days of incubation. In the absence of glucose, the medium containing ammonium nitrate and 0.1% rhamnolipid improved biodegradation yielding, after 14 days of incubation, 36.8% biodegradation of dieldrin; 33.7% DDD and 42.8% of PCP. In general, the biodegradation rates of pesticides by P. aeruginosa L2-1 were greater at lower concentrations of glucose and in the presence of rhamnolipid. Nitrogen source had different effects on the rate of biodegradation: in the absence of glucose, sodium nitrate favored the biodegradation of PCP, whereas ammonium nitrate favored the biodegradation of dieldrin; and in the presence of glucose, it was observed the opposite. The biodegradation rate of the DDD was not significantly altered by the nitrogen source tested. The selected bacteria, P. aeruginosa L2-1, showed potential for the biodegradation of organochloride pesticides demonstrating that nutritional conditions has a direct effect on degradation yields.

Made available in DSpace on 2016-08-10T10:44:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luiz Alberto Garcia de Oliveira.pdf: 869338 bytes, checksum: 1e25db4b21acd20727606fec690c3ed6 (MD5) Previous issue date: 2007-01-20
This work shows the results achieved for the evaluation of organochlorine pesticides residue presence in oranges consumed in Goiânia. The method employed was based on the Matrix Solid Phase Dispersion extraction, MSPD, and analyzed by high resolution gas chromatography, GC. The studied pesticides were hexachlorobenzene, atrazine, heptachlor and its epoxide, endrin, a-chlordane and g-clordane. The sample (pulp without seeds) was triturated and 0,5g otit was homogenized in 0,5g of octadecyli silane (C-18). The mixture was transferred to a polyethylene column, containing 1,0g of silica gel 60 activated by 4 hours at 120°C. Three elution solvents were tested: hexane, toluene and ethyl acetate. The recovering percentages of each one were calculated, ranging from 70% to 120%. Considering the blank sample contamination levels from 2 to 5 mg.kg-1. After the analytical parameters determination, the method was tested in commercial sample of Pêra Rio orange, and are endrin residue was found in two of the three studied samples. Those results estimated to be due to the high soil organochlorine persistence or even in the irrigation water used by those farms, since the organochlorine was prohibited in Brazil sinee he 80 s. Key
Este trabalho apresenta os resultados obtidos da avaliação da presença de resíduos de agrotóxicos organoclorados em laranjas consumidas na região de Goiânia. O método empregado baseou-se na extração por dispersão de matriz em fase sólida, MSPD (Matrix Solid Phase Dispersion), e posterior análise via cromatografia gasosa de alta resolução, GC. Os agrotóxicos estudados foram: hexaclorobenzeno, atrazina, heptacloro, e seu epóxido, metóxicloro, endrin, a-clordane, g-clordane. A amostra (polpa sem semente) foi macerada e 0,5 g da mesma foram homogeneizados em 0,5 g de octadecilsilano (C-18). A mistura foi transferida para uma coluna de polietileno contendo 1,0 g de sílica gel-60 ativada em estufa a 120°C por 4 horas. Foram testados três solventes de eluição para o método: hexano, tolueno e acetato de etila e a porcentagem de recuperação de cada um foi determinada, variando entre 70 e 109%, considerando os níveis de contaminação da amostra testemunha entre 2 e 5 mg kg-1 de amostra. Após o estabelecimento dos parâmetros analíticos, o método foi testado em amostras comerciais de Laranja Pêra Rio, tendo sido encontrado resíduo de endrin em duas das amostras estudadas. Esses resultados podem ser devidos à alta persitência dos organoclroados do solo ou mesmo na água utilizada para a irrigação dessas lavouras, já que o comércio destes produtos está proibido desde a década de 80.

Os compostos organoclorados causam grande impacto na natureza devido a três características básicas: persistência ambiental, bioacumulação e alta toxicidade. Os mamíferos marinhos estão entre os organismos mais vulneráveis à toxicidade crônica desses contaminantes porque, além de concentrá-los em grande quantidade, a fêmea transfere parte de sua carga ao filhote durante a gestação e a lactação. Assim, o presente trabalho teve como objetivos otimizar uma metodologia para determinação de organoclorados (pesticidas e PCBs) em matrizes gordurosas e verificar a ocorrência dos mesmos na gordura subcutânea de mamíferos marinhos amostrados na costa de São Paulo (Brasil) e na Ilha Rei George (Antártica). No protocolo metodológico otimizado, a extração foi realizada em extrator Soxhlet (8 h) com uma mistura de n-hexano e diclorometano. A etapa de purificação foi feita através de tratamento ácido e o extrato final analisado em cromatógrafo a gás equipado com detector de captura de elétrons (GC-ECD). A performance do método foi avaliada com material de referência certificado, enquadrando-se dentro de padrões internacionais de controle de qualidade. O limite de detecção do método foi em média 2 ng g-1. As análises apontaram DDTs e PCBs como os grupos que mais causam impacto nos cetáceos da costa de São Paulo. Isso refletiu o histórico de ambos no Brasil, tanto em indústria como em agricultura e saúde pública. Em contrapartida, HCHs e HCB não apresentaram concentrações elevadas, fato que pode ser atribuído à volatilidade dos mesmos em regiões de clima tropical. Da mesma maneira, a-clordano, g-clordano e mirex não foram detectados em níveis significativos. A foca de Weddell (Leptonychotes weddelli), habitante do continente antártico, evidenciou as menores cargas de contaminante entre os animais estudados. As toninhas (Pontoporia blainvillei) e o golfinho-nariz-de-garrafa (Tursiops truncatus) também apresentaram baixos níveis de organoclorados. Os botos-cinza (Sotalia fluviatilis) revelaram concentrações de DDT iguais ou superiores a cetáceos da Índia, país onde esse pesticida ainda não está proibido. Já o golfinho-de-dentes-rugosos (Steno bredanensis) mostrou a maior contaminação entre os animais analisados, comparável a espécies estudadas em águas costeiras de países desenvolvidos (onde os organoclorados foram muito utilizados).
Organochlorine compounds cause strong impact on the nature, as a consequence of three basic characteristics: environmental persistence, bioaccumulation, and high toxicity. The marine mammals are one of the most vulnerable organisms to the chronic toxicity of these contaminants. Besides the high concentration in the body, the female transfers part of her load to the offspring during gestation and lactation. The aim of this study was (1) the optimization of a methodology for determining chlorinated hydrocarbons (pesticides and PCBs) in fatty biological matrices and (2) the analysis of organochlorines in marine mammals blubber sampled along São Paulo coast (Brazil) and King George Island (Antarctica). According to the optimized methodology, the extraction was carried out in Soxhlet apparatus (8 h) with a mixture of n-hexane and dichloromethane. The clean-up was carried out with acid treatment and the resulting extract injected into gas chromatography coupled to electron capture detector (GC-ECD). The method performance was evaluated with certified reference material and fitted for international standards of control quality. The mean method detection limit was 2 ng g-1. DDTs and PCBs were the most concentrated organochlorines in the cetaceans from São Paulo coast. These findings reflected their past usage in Brazil by industry, agriculture, and public health. On the other hand, both HCHs and HCB were not found in high concentration likely due to their volatility in tropical climate areas. Mirex, a-chlordane and g-chlordane were not detected in elevated levels. The Weddell seal (Leptonychotes weddelli), from Antarctic continent, presented the smallest load among the studied animals. As the same way, the franciscanas (Pontoporia blainvillei) and the bottlenose dolphin (Tursiops truncatus) presented low organochlorine levels. The marine tucuxi (Sotalia fluviatilis) showed equal or higher DDT concentration than Indian cetaceans where that pesticide is still in use. The rough-toothed dolphin (Steno bredanensis) revealed the greatest contamination among the analyzed animals, comparable to species studied in the coastal waters of developed countries (where organochlorines were extensively used).

The impact of multiple anthropogenic stressors on the marine environment has increased to large extents within the past few decades. Piscivorous fish can bioaccumulate pollutans to significantly higher concentrations than those found in the water or sediments, due to the lipid solubility and resistance of these compounds to numerous degenerative processes. The use of fish from different hydrological settings as bio-indicators represents a useful complementary choice to evaluate the levels and responses of marine organisms to pollutans, and to assess the global marine status. The purpose of this project is to evaluate the role of selected pelagic (Thunnus thynnus), and benthopelagic fish species (Dentex dentex and Pagellus bogaraveo) as biomonitors of Mediterranean sea pollution through the chemical identification and quantification of persistent organic and inorganic compounds in target tissues, the investigation of toxicopathic-related pathological changes, and the putative correlation between abnormal levels of pollutants and tissue lesions. Fish were selected based on length and weight. The mean concentration of metallic elements, polychlorinated biphenyls (PCBs) and organochlorine pesticides (OCs) was calculated and compared to their acceptable levels when available. Blackspot seabreams had the highest PCB concentration, whereas OCs were highest in tunas. A different spread in distinct species was documented for the following elements: Al, K, Co, Mo, Ag, Cd, Sn, and Th. For the elements without maximum dietary limits, Fe was highest in tunas, while Th was significantly predominant in dentices. Several metals were found in quantities above the acceptable levels. Specifically, the median concentrations of Hg and Cd in the pooled species were significantly higher than their relative PTWI. Significant differences among species were reported for Se, inorganic As, Ni and Zn. Other elements (Al, Cr, Cu, Sn, Pb, and Mn) were found to be at or below the corresponding acceptable levels. Histopathology evidenced acute and chronic lesions in numerous organs, comprising muscular degeneration and necrosis, hepatic lipidosis, hepatocellular necrosis and dysplastic foci in all fish groups. Specifically, chronic lesions in liver, gills, immune and reproductive systems were common in all fish species encountered. Testicular atrophy, necrotizing branchitis, and proliferation of melanomacrophagic centers represented common findings. Although these findings revealed some differences in the patterns of histopathologic traits between pelagic and benthopelagic fishes, the overall level of histopathological injury was moderate and severe traits like neoplasms or pre-neoplastic foci were not observed. The concentrations of the other metallic elements did not influence the muscular H-indices in all species, with the exception of Na, where the interaction between concentration of Na and fish species was statistically significant. No significant differences were found between the H-indices of different species. Given the simultaneous presence of pollutans in dangerous concentrations and the putative relationship with subacute to chronic microscopic lesions, research on fish contamination and human exposure could not be framed in terms of a single contaminant. Our findings aim to encourage cross-disciplinary discussion and to establish research and monitoring priorities in order to protect the human health. Since the risks associated with high simultaneous levels of multiple compounds have not been quantified but represent a severe health hazard, monitoring data should be collected to characterize the spatial and vertical distribution of metals in seawaters across a range of marine ecosystems. Our work confirms that histopathological evaluation of target organs should be included as a tool to determine the potential consequences of chronic toxicant exposure in wild fish.

Doutoramento em Biologia
Os humanos estão permanentemente expostos a vários contaminantes ambientais que têm sido produzidos pela indústria química ao longo das últimas décadas. Para além do contacto direto com produtos onde estes contaminantes são aplicados, a exposição ocorre principalmente porque estes químicos se libertam destes materiais e acumulam-se no ambiente, tornando-se desta forma disponíveis para serem consumidos involuntariamente pelos humanos. Durante muito tempo a alimentação foi considerada como a principal via da exposição dos humanos a diversas classes de contaminantes, incluindo os poluentes orgânicos persistentes (POPs) e metais tóxicos. No entanto, a exposição através do pó em ambientes interiores surgiu como uma importante via de exposição, principalmente porque estes contaminantes se acumulam no pó e devido ao facto das pessoas passarem grande parte do seu tempo em ambientes interiores. Na presente tese, foi estudada a presença de várias classes de contaminantes ambientais em amostras de duplicados de dieta e amostras de pó doméstico, de forma a caracterizar a exposição dos humanos através da ingestão de alimentos e pó doméstico em Portugal, e a avaliar os riscos associados a esta exposição. Os contaminantes estudados incluem: retardantes de chama bromados (BFRs); retardantes de chama fosforados (PFRs); bifenilos policlorados (PCBs); pesticidas organoclorados (OCs); e os metais tóxicos chumbo (Pb) e cádmio (Cd). Os níveis de BFRs, PCBs, OCs, Pb e Cd foram determinados em amostras de duplicados de dieta fornecidas por voluntários da comunidade académica da Universidade de Aveiro. No que diz respeito aos compostos orgânicos, as concentrações obtidas foram baixas. Os BFRs foram detetados em poucas amostras de dieta, sendo que o mais detetado foi o congénere BDE 209 (67%), enquanto os BFRs emergentes – 1,2-bis (2,4,6-tribromofenoxi) etano (BTBPE), decabromodifenill etano (DBDPE) – não foram detetados. Os PCBs e os OCs apresentaram as concentrações mais elevadas e foram detetados na maioria das amostras de duplicados de dieta analisadas, sendo que os diclorodifeniltricloroetanos (DDTs) e os hexaclorociclohexanos (HCHs) foram detetados em 100% das amostras. Os valores estimados das ingestões diárias foram baixos e abaixo dos valores de referência estabelecidos para a avaliação de risco em humanos. O Pb foi detetado em todas as amostras de duplicado de dieta e o seu consumo através da ingestão de alimentos foi associado a efeitos adversos para a saúde. Para 33% dos participantes a ingestão diária estimada (EDI) foi superior à dose de referência (bench mark dose level – BMDL) associada à doença renal crónica, e para um dos participantes a EDI foi 50% mais elevado do que a BMDL associada à pressão arterial sistólica elevada. A abordagem da margem de exposição (MOE - margin of exposure) foi aplicada e indicou que em pelo menos 3,3 e 26,7% dos participantes poderão surgir efeitos cardiovasculares e nefrotóxicos, respetivamente. As concentrações de Cd foram avaliadas em amostras de duplicados de dieta fornecidas por mulheres a trabalhar ou a estudar na Universidade de Aveiro. Este metal foi também detetado em todas as amostras analisadas e 35% das participantes apresentaram ingestões semanais estimadas (EWIs) mais elevadas do que a dose semanal tolerável estabelecida, sugerindo riscos de saúde elevados. No geral, os resultados obtidos através das análises feitas em amostra de duplicados de dieta demonstraram que a ingestão de alimentos é uma importante via de exposição aos contaminantes ambientais estudados. Os níveis de PFRs, BFRs and PCBs foram monitorizados em amostras de pó doméstico de casas de Aveiro e Coimbra. Estes compostos e os seus respetivos congéneres/isómeros foram detetados num grande número de amostras, sendo que os PFRs apresentaram as concentrações mais elevadas, seguidos dos BFRs e PCBs. Apesar das frequências de deteção elevadas, os EDIs foram inferiores às doses de referência (RfDs) estabelecidas. Os BFRs, PCBs, OCs foram também analisados em amostras de pó doméstico da Covilhã. Neste estudo, as amostras de pó foram recolhidas em casas de voluntários com asma e em casa de participantes sem asma. Os congéneres/isómeros dos contaminantes avaliados foram detetados na maioria das amostras, e o grupo de BFRs apresentou as concentrações mais altas, seguido de PCBs e DDTs. No entanto, para todos os contaminantes, as ingestões diárias foram inferiores às RfDs. Estes resultados confirmam que os PFRs, BFRs, PCBs e OCs estão omnipresentes nas casas Portuguesas, no entanto, o consumo diário dos contaminantes orgânicos através da ingestão de pó doméstico é baixo. Os resultados obtidos no âmbito desta tese permitiram descrever, pela primeira vez em Portugal, os níveis dos contaminantes selecionados em amostras de duplicados de dieta e pó doméstico. Estes resultados revelaram que o risco associado à ingestão de contaminantes orgânicos através da alimentação e do pó doméstico foram baixos, ao contrário do elevado risco associado à ingestão de Pb e Cd presentes nos alimentos.
Humans are permanently exposed to environmental contaminants which have been produced for decades and with numerous applications. Besides the direct contact with the consumer products in which these contaminants are applied, the exposure occurs mainly because these chemicals are released from those materials and accumulate in the environment being available for involuntary consumption. For a long time, diet has been considered the major human exposure route for several contaminants, including persistent organic pollutants (POPs) and toxic metals. However, the indoor exposure through dust emerged as important exposure route, mainly motivated by the fact that these contaminants accumulate in dust and because people in modern society spend much of their time indoors. In this thesis, several classes of environmental contaminants were analysed in duplicate diet samples and house dust in order to characterize the human exposure through the ingestion of food and the ingestion of house dust in Portugal and to access the associated risks. The contaminants studied include: brominated flame retardants (BFRs), phosphorus flame retardants (PFRs), polychlorinated biphenyls (PCBs), organochlorine pesticides (OCs), and also the toxic metals lead (Pb) and cadmium (Cd). The levels of BFRs, PCBs, OCs, Pb and Cd were assessed in duplicate diet samples obtained from volunteers from the University of Aveiro community. Regarding the organic compounds the obtained levels were low. BFRs were detected in few duplicate diet samples, with the congener BDE 209 exhibiting the higher detection frequency (67%) while the emerging BFRs – 1,2-bis (2,4,6-tribromophenoxy) ethane (BTBPE), decabromodiphenyl ethane (DBDPE) – were not detected. PCBs and OCs exhibited higher levels and were detected in most analysed duplicate diet samples, with dichlorodiphenyltrichloroethanes (DDTs) and hexachlorocyclohexanes (HCHs) being detected in 100% of the samples. The daily dietary intakes were estimated, being low and under the established guidance values for human risk assessment. Pb was detected in all duplicate diet samples and its dietary ingestion was associated with adverse health effects. For 33% of the participants, the estimated daily intakes (EDIs) were higher than the dietary intakes related to the bench mark dose level (BMDL) derived from chronic kidney disease, and for one participant the EDI was 50% higher than the BMDL derived from elevated systolic blood pressure. The margin of exposure approach (MOE) was applied and indicated that cardiovascular and nephrotoxic effects might likely occur in at least 3.3 and 26.7% of the participants, respectively. The concentrations of Cd were assessed in duplicate diet samples provided by women working or studying in University of Aveiro. This metal was also detected in all analysed samples and 35% of the participants exhibited estimated weekly intakes (EWIs) higher than the established tolerable weekly intake (TWI), suggesting increased health risks. Overall the results from the duplicate diet study demonstrate that the ingestion of food is an important pathway of exposure to these environmental contaminants. PFRs, BFRs and PCBs were monitored in house dust samples from two cities in central Portugal (Aveiro and Coimbra). These compounds and respective congeners/isomers were detected in a large number of samples, with PFRs exhibiting the highest concentrations followed by BFRs and PCBs. Despite their high detection frequencies, the EDIs were much lower than the established reference doses (RfDs). BFRs, PCBs and OCs were also analysed in house dust samples from Covilhã, Portugal. In this study, dust samples were collected from the houses of asthmatics and non-asthmatics participants. The contaminants congeners/isomers were detected in the majority of the dust samples, and the group of BFRs exhibited the higher concentrations, followed by PCBs and DDTs, however, the daily intakes were lower than the RfDs for all contaminants. These results confirm that PFRs, BFRs, PCBs and OCs are ubiquitously present in Portuguese households, however the daily intakes of these organic contaminants through house dust ingestion is low. The results obtained under the framework of this thesis allowed describing for the first time in Portugal the levels of the selected contaminants in duplicate diet samples and in house dust samples. The results disclosed that the risk associated with the ingestion of the organic contaminants through diet and house dust was low, which contrasts with the risk associated with the ingestion of Pb and Cd through diet.