Estudos ecotoxicológicos para a cianobactéria Microcystis aeruginosa: efeitos da radiação ionizante
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Tipo de documento: | Tese |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85131/tde-23122025-144005/ |
Resumo: | As cianobactérias, ou popularmente conhecidas como algas azuis, foram essenciais para a formação da biosfera graças à sua capacidade fotossintética e, atualmente, a atenção volta-se para a sua dominância em florações tóxicas de cianobactérias que possam degradar a qualidade do corpo d\'água e oferecer riscos à saúde humana. Por este motivo, diversas tecnologias têm sido investigadas como alternativas para o aumento da eficiência do tratamento de cianobactéria e cianotoxinas, dentre elas a radiação ionizante. Deste modo, o presente estudo teve como objetivo avaliar a capacidade da aplicação da radiação ionizante, nomeadamente por feixe de elétrons e radiação gama, no extrato de Microcystis aeruginosa, com o intuito de determinar sua eficiência na degradação do carbono orgânico dissolvido e sua consequente resposta ecotoxicológica para a bactéria marinha Vibrio fischeri e Daphnia similis. Além disso, um novo ensaio de toxicidade para o anfípode Hyalella azteca foi desenvolvido como ferramenta complementar aos ensaios de toxicidade. O extrato aquoso da cianobactéria M. aeruginosa foi exposto à irradiação por feixe de elétrons e radiação gama nas doses entre 1 e 5 kGy. A radiação ionizante não alterou significativamente a concentração de carbono orgânico dissolvido das amostras nas doses de radiação testadas, mas foram observadas alterações nos valores de pH e absorbância pós tratamento, indicando possíveis modificações nos grupos funcionais nos extratos. Além disso, o meio utilizado (água ultrapura ou natural) exerceu influência fundamental na eficiência da radiação e respostas dos parâmetros físico-químicos analisados. Para a toxicidade aguda com V. fischeri, as concentrações de extrato e o meio também promoveram variações na toxicidade, indicando melhora na toxicidade da amostra à bactéria quando exposta à 500 mg·L-1 do extrato em água natural após a dose de 3 kGy. Para D. similis, os ensaios de toxicidade aguda pós tratamento por feixe de elétrons e radiação gama indicaram que todas as doses de radiação mostraram diferenças significativas em relação à amostra controle. Entretanto, um período de exposição de 21 dias demonstrou que, mesmo após o tratamento do extrato em baixas concentrações, a toxicidade persistiu quando os organismos foram expostos às concentrações máximas destas amostras. Por fim, o novo ensaio crônico para H. azteca pôde indicar efeitos no processo de muda e embriotoxicidade nas fêmeas expostas a diversos contaminantes, entre eles a cianotoxina microcistina-LR. Conclui-se que a radiação foi capaz de interagir com o extrato da cianobactéria M. aeruginosa e embora não provoque a mineralização da amostra, esta indicou possíveis alterações nas amostras, além de diminuir a toxicidade aguda para o cladócero D. similis. Desse modo, a presente tese se mostrou inovadora na integração do tratamento de cianobactérias, especificamente seu extrato, por duas técnicas de radiação ionizante e posterior determinação de toxicidade com diferentes organismos-teste. Além disso, o novo protocolo de toxicidade demonstrou-se uma alternativa promissora para a aplicação em ensaios voltados para a ecotoxicologia aquática. |
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Estudos ecotoxicológicos para a cianobactéria Microcystis aeruginosa: efeitos da radiação ionizanteEcotoxicological studies on the cyanobacterium Microcystis aeruginosa: effect of ionizing radiationDaphnia similisDaphnia similisHyalella aztecaHyalella aztecaVibrio fischeriVibrio fischericianobactériacyanobacteriaionizing radiationradiação ionizanteAs cianobactérias, ou popularmente conhecidas como algas azuis, foram essenciais para a formação da biosfera graças à sua capacidade fotossintética e, atualmente, a atenção volta-se para a sua dominância em florações tóxicas de cianobactérias que possam degradar a qualidade do corpo d\'água e oferecer riscos à saúde humana. Por este motivo, diversas tecnologias têm sido investigadas como alternativas para o aumento da eficiência do tratamento de cianobactéria e cianotoxinas, dentre elas a radiação ionizante. Deste modo, o presente estudo teve como objetivo avaliar a capacidade da aplicação da radiação ionizante, nomeadamente por feixe de elétrons e radiação gama, no extrato de Microcystis aeruginosa, com o intuito de determinar sua eficiência na degradação do carbono orgânico dissolvido e sua consequente resposta ecotoxicológica para a bactéria marinha Vibrio fischeri e Daphnia similis. Além disso, um novo ensaio de toxicidade para o anfípode Hyalella azteca foi desenvolvido como ferramenta complementar aos ensaios de toxicidade. O extrato aquoso da cianobactéria M. aeruginosa foi exposto à irradiação por feixe de elétrons e radiação gama nas doses entre 1 e 5 kGy. A radiação ionizante não alterou significativamente a concentração de carbono orgânico dissolvido das amostras nas doses de radiação testadas, mas foram observadas alterações nos valores de pH e absorbância pós tratamento, indicando possíveis modificações nos grupos funcionais nos extratos. Além disso, o meio utilizado (água ultrapura ou natural) exerceu influência fundamental na eficiência da radiação e respostas dos parâmetros físico-químicos analisados. Para a toxicidade aguda com V. fischeri, as concentrações de extrato e o meio também promoveram variações na toxicidade, indicando melhora na toxicidade da amostra à bactéria quando exposta à 500 mg·L-1 do extrato em água natural após a dose de 3 kGy. Para D. similis, os ensaios de toxicidade aguda pós tratamento por feixe de elétrons e radiação gama indicaram que todas as doses de radiação mostraram diferenças significativas em relação à amostra controle. Entretanto, um período de exposição de 21 dias demonstrou que, mesmo após o tratamento do extrato em baixas concentrações, a toxicidade persistiu quando os organismos foram expostos às concentrações máximas destas amostras. Por fim, o novo ensaio crônico para H. azteca pôde indicar efeitos no processo de muda e embriotoxicidade nas fêmeas expostas a diversos contaminantes, entre eles a cianotoxina microcistina-LR. Conclui-se que a radiação foi capaz de interagir com o extrato da cianobactéria M. aeruginosa e embora não provoque a mineralização da amostra, esta indicou possíveis alterações nas amostras, além de diminuir a toxicidade aguda para o cladócero D. similis. Desse modo, a presente tese se mostrou inovadora na integração do tratamento de cianobactérias, especificamente seu extrato, por duas técnicas de radiação ionizante e posterior determinação de toxicidade com diferentes organismos-teste. Além disso, o novo protocolo de toxicidade demonstrou-se uma alternativa promissora para a aplicação em ensaios voltados para a ecotoxicologia aquática.Cyanobacteria, commonly referred to as blue-green algae, played a fundamental role in the formation of the biosphere through their photosynthetic capacity. At present, attention is focused on their dominance in toxic cyanobacterial blooms, which have the capacity to degrade water quality and pose a risk to human health. Consequently, several technologies have been investigated as potential alternatives to enhance the efficiency of cyanobacteria and cyanotoxin treatment, including ionizing radiation. The present study aimed to evaluate the capacity of ionizing radiation, namely electron beam and gamma radiation, in Microcystis aeruginosa extract, in order to determine its efficiency in degrading dissolved organic carbon and its consequent ecotoxicological response to the marine bacteria Vibrio fischeri and Daphnia similis. Furthermore, a novel toxicity test for the amphipod Hyalella azteca was developed as an additional tool to complement existing toxicity tests. The aqueous extract of the cyanobacterium M. aeruginosa was exposed to electron beam irradiation and gamma radiation at doses ranging from 1 to 5 kGy. The effects of ionizing radiation on the dissolved organic carbon concentration of the samples were not significant at the radiation doses that were tested. However, changes in pH and absorbance values were observed after treatment, indicating modifications in the functional groups of the extracts. Additionally, the medium used (ultrapure or natural water) exerted a substance influence on the efficiency of radiation and the responses of the physical-chemical parameters analyzed. In regard to the acute toxicity of V. fischeri, the concentrations of the extract and the medium exhibited variations, suggesting an enhancement in the toxicity of the sample to the bacteria when exposed to 500 mg·L-1 of the extract in natural water following a dose of 3 kGy. For D. similis, acute toxicity tests after treatment with electron beam and gamma radiation indicated that all radiation doses showed significant differences compared to the control sample. However, a 21-day exposure period demonstrated that, even after treating the extract at low concentrations, toxicity persisted when organisms were exposed to the maximum concentrations of these samples. Finally, the new chronic test for H. azteca was able to indicate effects on the molting process and embryotoxicity in females exposed to various contaminants, including the cyanotoxin microcystin-LR. It emerged from the study that radiation was capable of interacting with the extract of the cyanobacterium M. aeruginosa. While it did not result in mineralization of the sample, it indicated potential alterations in the samples and, concomitantly, reduced acute toxicity to the cladoceran D. similis. Consequently, this thesis was innovative in its integration of the treatment of cyanobacteria, specifically its extract, using two ionizing radiation techniques and subsequent toxicity determination with different test organisms. Furthermore, the novel toxicity protocol has emerged as a promising alternative for implementation in aquatic ecotoxicology tests.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPBorrely, Sueli IvoneSilva, Thalita Tieko2025-09-19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85131/tde-23122025-144005/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPReter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-12-23T18:54:02Zoai:teses.usp.br:tde-23122025-144005Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-12-23T18:54:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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