ABSTRACT The constant monitoring of water quality is fundamental for the understanding of the aquatic environment, yet it demands great financial investments and is susceptible to inconsistencies and missing values. Using a database composed of 59 sampling campaigns, performed for 12 years, on 10 monitoring stations along the Iguassu River Basin (Southern Brazil), this study presents a model, based on feed-forward neural networks, which imputed 1,370 values for 11 traditional water quality parameters, as well as 3 contaminants of emerging concern (caffeine, estradiol and ethinylestradiol). The model validation errors varied from 0.978 mg L-1 and 0.017 mg L-1 for the traditional parameters, for caffeine the validation error was of 0.212 µg L-1 and for the hormones, the errors were of 0.04 µg L-1 (E1) and 0.044 µg L-1 (EE1). The models underwent two techniques to understand the operations performed within the model (isolation and nullification), which were consistent to those explained by natural processes. The results point to the validity of modeling water quality parameters (especially the concentrations of caffeine) through neural networks, which could lead to better resource allocation in environmental monitoring, as well as improving available datasets and valuing previous monitoring efforts.

RESUMO O monitoramento constante da qualidade da água é fundamental para o entendimento dos ambientes aquáticos, mas este esforço demanda grandes investimentos financeiros, além de estar suscetível a inconsistências e falhas na obtenção dos valores. Usando uma base de dados composta por 59 campanhas amostrais, realizadas durante um período de 12 anos, em 10 estações de monitoramento ao longo da bacia do rio Iguaçú, este trabalho apresentou um modelo baseado em redes neurais artificiais que preencheu 1.370 valores para onze parâmetros tradicionais de qualidade da água. Os erros de validação do modelo variaram de 0,978 mg L-1 a 0,017 mg L-1 para os parâmetros tradicionais, enquanto para a cafeína, este erro foi de 0,212 µg L-1 e para os hormônios de 0,04 µg L-1 (E1) e 0,044 µg L-1 (EE1). Duas técnicas (isolamento e anulação) foram aplicadas nos modelos para se entender o relacionamento treinado pelo modelo entre as variáveis de entrada e saída. Os resultados apontam para a viabilidade da aplicação de redes neurais para a modelagem de parâmetros de qualidade da água (em especial, a cafeína), o que poderia levar a uma melhor alocação de recursos no monitoramento ambiental, além de expandir os bancos de dados disponíveis e valorizar os esforços despendidos para este monitoramento.

Resumo A fotodegradação é um processo importante para o metabolismo aquático, estando relacionado à transformação da matéria orgânica dissolvida (MOD). Em um reservatório de abastecimento de água, por exemplo, a MOD é um importante parâmetro, pois durante o tratamento de água pode ocorrer a formação de subprodutos de desinfecção. Assim, a compreensão e determinação das taxas de fotodegradação são especialmente relevantes em termos de gestão de recursos hídricos, uma vez que este processo influencia na transformação da MOD na coluna de água. No entanto, apesar de ser um processo relevante, poucos estudos foram realizados no hemisfério sul para a determinação das taxas de fotodegradação em reservatórios com tal característica climática. Sendo assim, realizamos experimentos de campo para caracterizar a MOD e avaliar as taxas de fotodegradação da MOD ‒ em diferentes profundidades e em dois períodos distintos de insolação ‒ por meio da aplicação de técnicas de espectroscopia de absorção na região UV-Vis e matrizes de excitação-emissão de fluorescência (MEE) combinadas com o teor de carbono orgânico dissolvido (COD). Foram encontradas baixas concentrações de MOD natural e de nutrientes no ambiente aquático. Nossos resultados indicam que as taxas de fotodegradação para um reservatório localizado em clima temperado oceânico foram proporcionais à disponibilidade de radiação solar, sendo mais representativas considerando a escala de tempo.

Abstract Photodegradation is an important process for aquatic metabolism, related to the dissolved organic matter (DOM) transformation in water. For example, in a water supply reservoir, DOM is an important parameter since it can react and form disinfection by-products during water treatment. Thus, the understanding and determination of photodegradation rates are especially relevant for water resources management since they can influence DOM transformation in the water column. However, besides its relevance, few studies were conducted in the southern hemisphere for photodegradation rates determination. Therefore, we carried out field experiments to characterize and evaluate DOM photodegradation rate ‒ at different depths and in two solar irradiation periods ‒ through the application of absorption spectroscopy techniques in the UV-Vis region and fluorescence excitation-emission matrices (EEM) combined with the dissolved organic carbon (DOC) measurement. Low concentrations of natural DOM and nutrients in the aquatic environment were measured during the field monitoring. Our results indicate that photodegradation rates for a temperate oceanic climate reservoir were proportional to the availability of solar radiation, being more representative considering the time scale.

RESUMO A crescente urbanização nos grandes centros urbanos têm contribuído de forma contínua na deterioração da qualidade das águas dos corpos hídricos receptores. Uma nova abordagem para monitoramento da qualidade d’água é o uso de cafeína como traçador de atividade antrópica em rios urbanos, uma vez que seu uso é limitado a humanos e sua metodologia de análise é menos susceptível a erros quando comparado com parâmetro tradicionais de poluição antrópica. Para analisar a possibilidade do uso da cafeína como parâmetro de qualidade da água, foram monitoradas três bacias hidrográficas (Atuba, Belém e Palmital) na grande Curitiba em 5 campanhas amostrais. A cafeína foi analisada em cromatografia líquida de alta eficiência com detector de arraste de diodo após extração em fase sólida. Parâmetros tradicionais de monitoramento de qualidade da água, como N-amoniacal, coliformes termotolerantes, demanda bioquímica de oxigênio e Ortofosfato foram analisados como comparação. Os resultados indicam que a área de estudo apresenta grande influência antrópica, provavelmente pela falta de infraestrutura, que indica a presença de efluentes domésticos não tratados. O rio mais degradado foi o rio Belém (concentrações de 23,08 µg.L-1 de cafeína). A cafeína mostrou-se uma abordagem apropriada para monitoramento ambiental, correlacionando-se com os parâmetros tradicionais, como Coliformes Termotolerantes (R = 0,7375).

ABSTRACT The growing urbanization in urban centers have continuously contributed to the deterioration of water quality in rivers. The use of caffeine as a chemical tracer for anthropic activities is an approach to the environmental monitoring of urban waterbodies, as its use is limited to humans and less susceptible to sampling error comparing to other traditional parameters for anthropic pollution. To analyze the possibility of using caffeine as a water quality parameter, the anthropic influence over three watersheds (Atuba, Belem and Palmital) from the Greater Curitiba was observed over five sampling campaigns. The caffeine was analyzed by liquid chromatography tandem diode array detection, after the solid phase extraction. Traditional parameters of water quality monitoring, such as ammoniacal nitrogen, thermotolerant coliforms, biochemical oxygen demand and orthophosphate, were measured for comparison. The results indicate anthropic influence over the basins, probably due to the lack of infrastructure, thus leading to the assumption of untreated domestic wastewater being discharged. The most degraded river was the Belem river (caffeine concentration of 23.08 µg.L-1). Caffeine presented itself as an appropriate approach for environmental monitoring, presenting a good correlation with the traditional parameters, such as for thermotolerant coliforms (R = 0.7375).

Resumo Esforços para priorizar produtos farmacêuticos em rios urbanos ainda são escassos no Brasil, mas as experiências europeia e norte-americana de gestão de produtos farmacêuticos em águas urbanas mostram que este foi um dos primeiros passos para reduzir e controlar este tipo de poluição. O objetivo principal desta pesquisa foi avaliar o caso de anticoncepcionais orais na área de abrangência do rio Belém, em Curitiba, sob a ótica das diferentes dimensões que têm sido consideradas no processo de priorização. Para isso, além da revisão da literatura, foram utilizados dados históricos sobre a concentração de hormônios contraceptivos nas águas do rio Belém, dados sobre o consumo de fármacos na área da bacia hidrográfica (coletados por meio de entrevistas realizadas por amostragem aleatória em farmácias e pelo banco de dados de medicamentos fornecido pela Prefeitura de Curitiba por meio das Unidades de Saúde) e os dados das entrevistas feitas por amostragem intencional com stakeholders locais. Os resultados mostram que, em relação ao etinilestradiol e ao estradiol, já existe um conjunto consistente de critérios que apoiam sua priorização, enquanto que a regulamentação do monitoramento periódico desses dois hormônios se mostrou viável e necessária nas águas da região.

Abstract Efforts to prioritize pharmaceutical products in urban rivers are still rare in Brazil. However, European and U.S. management experiences of pharmaceuticals in urban waters show that this has been one of the first steps necessary to reduce and control this type of pollution. The main objective of this research was to evaluate the presence of oral contraceptives in the catchment area of the Belém River in Curitiba based on the different criteria normally applied to prioritization. For this, in addition to a literature review, historical data on the concentrations of contraceptive hormones in the Belém River, data on pharmaceutical consumption in the basin (collected through interviews by random sampling in pharmacies and from the database of medicines provided by the City of Curitiba Health Units), and data from interviews conducted using intentional sampling with regional stakeholders. The results show that a consistent set of criteria supporting prioritization of ethinylestradiol and estradiol already exists, while the periodic monitoring of these two hormones has proved feasible and necessary in the waters of the region.

RESUMO Conhecer as alterações ecológicas em um reservatório é de grande relevância para estudos de impacto ambiental e avaliação de qualidade da água. Dentro desses estudos, o conhecimento da estrutura da comunidade fitoplanctônica é necessário, pois esta comunidade tem uma importância fundamental nos ecossistemas aquáticos, respondendo de forma rápida às mudanças físicas e químicas da água. O objetivo deste trabalho foi analisar a comunidade fitoplanctônica e a influência das variáveis abióticas, considerando o eixo longitudinal em quatro reservatórios de hidrelétricas em cascata do rio Iguazu, Paraná, Brasil, destacando a importância das cianobactérias. Foram amostrados quatro dos reservatórios de hidrelétricas do rio Iguazu: Foz do Areia, Salto Segredo, Salto Santiago e Salto Caxias. A contagem dos indivíduos foi realizada utilizando câmara de sedimentação tubular em microscópio invertido. Os resultados mostraram que os quatros reservatórios estão sujeitos a processos de eutrofização, apresentando intensas florações de cianobactérias, com dominância principalmente de Microcystis aeruginosa e Sphaerocavum brasiliense. Não houve gradiente longitudinal evidente relacionado ao fitoplâncton, como é esperado para reservatórios em sistema de cascata. A dominância de cianobactérias indica que o rio Iguazu está passando por um intenso processo de degradação ambiental, ameaçando a integridade das comunidades biológicas e causando sérios danos ao ecossistema como um todo.

ABSTRACT Knowing the ecological changes in a reservoir is of great relevance to study environmental impacts and assess water quality. Among these studies, the knowledge about the structure of the phytoplankton community is essential, once they represent a fundamental component of aquatic ecosystems, responding immediately to physical and chemical alterations in water. The objective of this work was to analyze the phytoplankton community and the influence of abiotic factors, along the longitudinal axis in four cascade reservoirs system of the Iguazu River, Paraná, Brazil, emphasizing the importance of cyanobacteria. Foz do Areia, Salto Segredo, Salto Santiago and Salto Caxias reservoirs were the objects of this study. The phytoplankton counting was made tubular sedimentation chamber using an inverted microscope. The results showed that the four reservoirs are under eutrophication processes, presenting intense cyanobacteria blooms, dominated mainly by Microcystis aeruginosa and Sphaerocavum brasiliense. There was no evident longitudinal gradient related to phytoplankton, as expected for reservoirs in a cascade system. The dominance of cyanobacteria shows that the Iguazu River is undergoing an intense process of environmental degradation, threatening the integrity of biological communities and causing serious damage to the ecosystem as a whole.

RESUMO Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) são poluentes orgânicos considerados persistentes e que podem causar sérios danos em alguns organismos, incluindo propriedades mutagênicas e carcinogênicas. O objetivo desse estudo foi avaliar as concentrações de HPAs em uma bacia urbanizada e utilizar relações diagnósticas para tentar distinguir fontes de contaminação. A análise de água superficial mostrou um predomínio de compostos de 3 a 4 anéis aromáticos, enquanto que para material particulado suspenso e sedimentos houve uma predominância de compostos com 4, 5 e 6 anéis aromáticos. Apesar de baixas concentrações no sedimento, avaliação de equivalentes de toxicidade mostraram valores superiores a 3 ng g-1 de sedimento para 50% das amostras, com valores de até 125.35 ng g–1. O uso de relações diagnósticas permitiu atribuir, nestes ambientes aquáticos, que os HPAs foram provenientes, principalmente, de origem pirogênicas. Mesmo assim, o uso de tais relações deve ser feito com o devido cuidado, tentando avaliar possíveis interferências de fatores de degradação.

ABSTRACT Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are considered persistent organic pollutants and can cause serious damage in some organisms, including mutagenic and carcinogenic properties. The aim of this study was to evaluate the PAH concentrations in an urban basin and use diagnostic ratios to possible distinguish sources of contamination. The surface water analysis showed predominance of compounds containing 3 to 4 aromatic rings while in suspended particulate matter and sediment there was a predominance of compounds containing 4, 5 and 6 rings. Although present in low concentrations in the sediment, assessment of toxicity equivalent factor (TEF) showed values higher than 3 ng g–1 pellet to 50% of the samples with values of up to 125.35 ng g-1. The use of diagnostic ratios allowed verifying that the main source of PAHs in these aquatic environments, are pyrogenic sources. Still, the use of such relations should be done with caution, trying to assess possible interference of degradation factors

RESUMO O desafio imposto pela lei n. 9433/97 de estabelecer mecanismos de recuperação de corpos hídricos induziu a uma dinâmica de pesquisas que pudessem garantir, não só o adequado entendimento dos instrumentos de gestão, mas a fundamentação técnica necessária à sua aplicação. Nesta pesquisa, ênfase foi dada na compreensão da dinâmica da MO em bacia hidrográfica fortemente influenciada pelas atividades antrópicas, através da análise e interpretação conjunta de informações qualitativas e quantitativas. O estudo de caso abordado foi a bacia do rio Rio Iguaçu e os resultados obtidos demonstraram grande aporte de MO lábil na RMC proveniente provavelmente de efluentes domésticos, com consequente depleção do OD e degradação da qualidade das águas. No entanto, após a região mais urbanizada há redução da concentração de MO e a indicação da predominância de material pedogênico, sugerindo que além do efeito de diluição, há menor aporte de efluentes antrópicos nesta região, o que resulta numa melhoria da qualidade das águas, representada principalmente pela recuperação da concentração do OD. A utilização conjunta dos dados quantitativos e da espectroscopia de UV-visível foi fundamental para compreender a variação nas características da MO e de suas fontes ao longo do trecho estudado.

ABSTRACT The challenge imposed by law no. 9433/97 to establish mechanisms for the recovery of bodies of water led to a dynamic of research that could guarantee not only an adequate understanding of the management instruments but also the technical basis for their application. In this research, emphasis was placed on understanding the dynamics of organic matter (OM) in a drainage basin heavily influenced by anthropogenic activities, through the analysis and interpretation of qualitative and quantitative information. The case study was the Iguaçu River basin, from its headwaters in the Metropolitan Region of Curitiba (MRC) to the municipality of União da Vitória. The results obtained showed a large deposition of labile OM in the MRC coming probably from domestic effluents, with consequent DO depletion and water quality degradation. However, after the more urbanized region, there is a reduction in the concentration of OM and the indication of the predominance of pedogenic material, suggesting that in addition to the dilution effect, there is less input of anthropogenic effluents in this region, which results in an improvement in water quality, represented mainly by the recovery of the DO concentration. The combined use of quantitative data and UV-visible spectroscopy was fundamental to comprehend the variation in the characteristics of OM and its sources along the studied section.

RESUMO O objetivo do presente estudo é o de analisar a aplicabilidade de um modelo de transporte e decaimento de carbono orgânico para a simulação da qualidade da água em rios urbanos como subsídio para atividades de planejamento e gestão de recursos hídricos. A abordagem conceitual baseia-se na hipótese de que as frações particulada, dissolvida, lábil e refratária de carbono orgânico, que diferem na sua composição em função de sua origem no sistema, apresentando distintos mecanismos de degradação e, consequentemente, no impacto em termos da depleção da concentração de oxigênio dissolvido na coluna d’água. O desenvolvimento do trabalho consistiu na determinação quantitativa e qualitativa das frações de carbono orgânico no rio Iguaçu, localizado na Bacia do Alto Iguaçu, e no desenvolvimento dos algoritmos de simulação e calibração automática do modelo proposto, denominado ROCS - Model (River Organic Carbon Simulation Model). O modelo foi estruturado em planilhas Excel, com programação estruturada em VBA (Visual Basic for Applications), considerando escoamento unidimensional em condições de regime permanente em rios. O modelo considera múltiplas entradas de cargas difusas e pontuais. A calibração é feita através de um algoritmo de otimização por colônias de partículas (PSO), utilizando como estudo de caso dados de monitoramento de qualidade da água em 6 estações de controle ao longo de 107 km do rio principal, no Rio Iguaçu, localizado em uma área de intensa urbanização da região de Curitiba- PR, com aproximadamente 3 milhões de habitantes em uma área de 3.000 km2. Os resultados indicam que a presente abordagem, considerando a simulação das frações de carbono orgânico, tem potencial para ser aplicado em modelos de gestão de recursos hídricos, como alternativas aos parâmetros de qualidade da água tradicionais previstos na legislação Brasileira.

ABSTRACT The main goal of this paper was to develop and evaluate the applicability of an organic carbon simulation model to simulate the water quality in polluted rivers. The methodological approach is based on the hypothesis that different fractions of organic carbon, such as particulate, dissolved, labile and refractory, can differently impact in the oxygen depletion due its origin and composition, and. The study was conducted at Iguassu River, located in Upper Iguassu Watershed, with a quantitative and qualitative monitoring of organic carbon fractions, the model and the automatic calibration routine development. The model was implemented in Excel spreadsheet and VBA language, considering a one-dimensional and permanent flow. Multiple diffuse and point sources can be considered during the simulation. The calibration is based on Particle Swarm Optimization algorithm, with 6 control stations in 107 km river length. The case study was developed at Iguassu River, located in a high urbanized basin in Curitiba-PR, an area about 3.000 km2 with approximately 3 million people. The results indicated that the current approach considering distinct organic carbon fractions simulations have potential to be applied in water resources planning and management models.

RESUMO Parabenos e triclosan são usados amplamente na composição de produtos farmacêuticos, cuidado pessoal, alimentos e diversos produtos de uso cotidiano. Após seu uso, o destino final destes contaminantes são os efluentes domésticos e o meio ambiente, caso não seja coletado ou tratado. A presença destes poluentes emergentes podem apresentar efeitos adversos ao meio ambiente. O objetivo desse estudo foi avaliar a ocorrência de parabenos e triclosan em ambientes de uma região subtropical, mais especificamente na Região Metropolitana de Curitiba (sul do Brasil) e avaliar possíveis efeitos desses compostos em ambientes aquáticos, através da avaliação de risco através do quociente de risco (QR). Foram coletadas amostras em 20 pontos em rios da Região Metropolitana de Curitiba, durante quatro campanhas. Para a extração dos compostos, foi utilizada a técnica de extração em fase sólida (SPE), com determinação por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS). Foram observadas elevadas concentrações de parabenos, especialmente MeP (máximo de 2875 ng L–1). Apesar das concentrações elevadas de parabenos a presença dos mesmos apresentou baixo risco para os organismos aquáticos. Quanto ao triclosan, observaram-se também elevadas concentrações (415 ng L–1), sugerindo mais uma vez que esses ambientes encontram-se impactados pela ação humana. O valor de QR permitiu avaliar que o triclosan apresentou um elevado risco para certos grupos de organismos.

ABSTRACT Parabens and triclosan compounds are widely used in pharmaceutical products, personal care, food and various products of daily use. After use, the final destinations of these contaminants are domestic effluents and the environment if not collected or treated. The objective of this study was to evaluate the presence of parabens and triclosan in environments in a subtropical region, more specifically in the metropolitan region of Curitiba (southern Brazil) and possible effects of these compounds in aquatic environments through risk assessment through the use of risk quotient (RQ). Samples were collected in 20 points for 4 campaigns. For the extraction of the compounds we used the extraction technique of solid phase extraction (SPE). The determination of the compounds was using gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS). It was observed high concentrations of parabens, especially MeP (up to 2875 ng L–1). Despite high concentrations of parabens, their presence has a low risk to aquatic organisms. Triclosan has been observed at higher concentrations (415 ng L–1), suggesting once again that these environments are impacted by human action. The RQ assessed that triclosan has a high risk for certain groups of organisms.

RESUMO O uso de lodo de esgoto na agricultura promove a reciclagem de nutrientes e de matéria orgânica, trazendo benefícios ao desenvolvimento vegetal e à conservação do solo e da água. No entanto, é crescente a preocupação com poluentes orgânicos que possam estar no lodo de esgoto. A presença de medicamentos (antibióticos, tranquilizantes, antiepilépticos), hormônios (naturais e sintéticos), perfumes, bactericidas, entre outros poluentes orgânicos, em diferentes compartimentos ambientais é uma questão emergente, devido à escassez de informações sobre o impacto potencial associado à sua ocorrência, seu destino e efeitos ecotoxicológicos. Esses compostos, denominados poluentes orgânicos emergentes, podem ser removidos durante o tratamento de esgoto por degradação, transformação biológica, volatilização e/ou sorção ao lodo. Esses processos são influenciados pelas propriedades físicas e químicas do poluente e pelas condições de tratamento do esgoto. Informações sobre características físico-químicas, como potencial de acidez e hidrofobicidade, são importantes para compreender os mecanismos de remoção e para adoção de medidas que favoreçam a remoção de tais poluentes, como por exemplo a alteração nas condições operacionais e/ou adoção de tecnologias. A presente revisão bibliográfica apresenta as características físico-químicas de poluentes orgânicos emergentes e seu potencial de sorção em lodo de esgoto.

ABSTRACT The agricultural use of wastewater sludge promotes the recycling of nutrients and organic matter, bringing benefits to the plant development and the soil and water conservation. However, there is a growing concern about organic pollutants that may be in wastewater sludge. The presence of pharmaceuticals (antibiotics, tranquilizers, antiepileptics), hormones (natural and synthetic), musk fragrances, bactericides, and other organic pollutants in various environmental compartments is an emerging issue due to the lack of information on the potential impact associated with their occurrence, their fate and ecotoxicological effects. These compounds, termed emerging organic pollutants, may be removed during sewage treatment due to degradation, biological transformation, volatilization and/or sorption onto sludge particles. These processes are influenced by the physical-chemical properties of the pollutant and the conditions of sewage treatment. Information on physical and chemical characteristics, such as potential acidity and hydrophobicity, are important for understanding the patterns of removal and to adopt measures that favor the removal of these pollutants, such as changes in operating conditions and/or adoption of technologies. This literature review presents the physico-chemical emerging organic pollutants characteristics and their potential sorption on wastewater sludge.

OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi identificar a origem da matéria orgânica dissolvida (MOD) em ambientes da planície de inundação do alto rio Paraná e sua variação sazonal e espacial. MÉTODOS: Para tal, foram utilizadas técnicas de espectroscopia ultravioleta-visível e de fluorescência. As amostras foram coletadas no período de novembro de 2007 a setembro de 2008 em seis lagoas da planície de inundação. RESULTADOS: A qualidade da MOD difere entre ambientes e também entre as estações seca e chuvosa. Os ambientes conectados ao rio Paraná apresentaram grande variação na proporção autóctone/alóctone. Macrófitas aquáticas podem representar uma contribuição importante à MOD nas lagoas Garças e Osmar. CONCLUSÕES: Em geral, ambientes conectados ao rio Paraná têm maior influência de COD autóctone, enquanto os demais têm maior influência de COD alóctone.

AIM: Our aim was to identify dissolved organic matter (DOM) main sources in environments of the Upper Paraná River floodplain and their seasonal and spatial variation. METHODS: Ultraviolet-visible and fluorescence spectroscopy were utilized. The samples were obtained from November 2007 to September 2008 in six lakes of the floodplain. RESULTS: DOM quality differs among environments and also between rainy and dry season. The environments connected with Paraná River showed a high variation on the allochthonous/autochthonous proportion. Aquatic macrophytes might represent an important contribution to DOM in Garças and Osmar lakes. CONCLUSIONS: In general, environments connected to Paraná River have a greater influence of autochthonous DOC, while the others are most influenced by allochthonous inputs.

Since the introduction of the Microbial Loop concept, many studies aimed to explain the role of bacterioplankton and dissolved organic carbon (DOC) in aquatic ecosystems. Paraná River floodplain system is a very complex environment where these subjects were little explored. The aim of this work was to characterize bacterial community in terms of density, biomass and biovolume in some water bodies of this floodplain and to verify its temporal variation and its relation with some limnological variables, including some indicators of DOC quality, obtained through Ultraviolet-visible (UV-VIS) and fluorescence spectroscopic analysis. Bacterial density, biomass and biovolume are similar to those from other freshwater environments and both density and biomass were higher in the period with less rain. The limnological and spectroscopic features that showed any relation with bacterioplankton were the concentrations of N-NH4 and P-PO4, water transparency, and some indicators of DOC quality and origin. The analysis of these relations showed a possible competition between bacterioplankton and phytoplankton for inorganic nutrients and that the DOC used by bacterioplankton is labile and probably from aquatic macrophytes.

Os microrganismos são os mais numerosos da fração biológica do solo e estão sujeitos a alterações em sua abundância e nas relações metabólicas em função de mudanças ambientais, como o aporte de poluentes ao solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade microbiana de solos da área de mineração e metalurgia de chumbo (Pb), no município de Adrianópolis (PR), a fim de gerar indicadores biológicos da qualidade desses solos. Os solos foram amostrados (0 a 5 e 5 a 10 cm) em cinco locais e em quatro épocas do ano (maio, setembro, novembro e janeiro). Os teores totais de Pb e Zn do solo foram determinados por espectroscopia de emissão atômica com plasma acoplado indutivamente, após digestão das amostras com HF e HNO3 concentrados e H2O2 30 % (v/v) em forno de micro-ondas. Para extração de formas mais disponíveis de Pb e Zn foi empregada a solução de HNO3 0,5 mol L-1 fervente. Foram estimados os seguintes atributos microbiológicos dos solos: contagem de bactérias totais (BT); contagem de bactérias esporuláveis (BESP); percentagem de bactérias esporuláveis em relação à BT; contagem de fungos; relação entre fungos e bactérias totais; respiração microbiana; biomassa microbiana; percentagem do carbono microbiano em relação ao C orgânico total do solo; e quociente metabólico. Utilizaram-se três métodos para o tratamento estatístico dos dados: diferenciação dos solos por meio da análise de componentes principais (ACP); obtenção de índice de qualidade ambiental relativo aos atributos microbiológicos (IQAMi); e análise de correlação simples. A elevada fertilidade dos solos tornou menos expressivo o efeito prejudicial dos metais pesados sobre os microrganismos. Contudo, no mês de maior estresse climático para os organismos (maio - menor temperatura), solos com maiores teores de Pb apresentaram menor população e atividade microbiana, ou seja, nessas condições as bactérias e fungos foram bons indicadores de qualidade do solo. A maior proporção de BESP nos solos mais contaminados por Pb no mês mais frio (correlação de 0,95* para maio) pode ser interpretada como mecanismo de resistência desses organismos. O IQAMi na camada de 0 a 5 cm foi mais eficiente que a ACP na separação dos solos contaminados com metais pesados: os valores decresceram em sentido oposto ao aumento nos teores de Pb dos solos. Já na profundidade de 5 a 10 cm a ACP foi mais eficiente para esse propósito.

Microorganisms are the most numerous organisms in the soil biological fraction. Their population and metabolic relations are affected by environmental changes, such as pollutant deposition on and movement into the soil. The aim of this work was to assess the soil microbial activity in a Pb mining and metallurgy plant, in Adrianópolis (PR), to determine soil biological quality indicators. The soil (layers 0 to 5 and 5 to 10 cm) was sampled once at five locations four times (May, September, November and January),approximately, 62 years after mining activity and 12 after the activity was stopped. The total Pb and Zn content in the soil was determined through inductively coupled plasma - atomic emission Spectrometry (ICP-AES), after microwave digestion of the soil samples with concentrated HF, HNO3 and 30 % (v/v) H2O2. To extract the heavy metals in bioavailable form, a boiling HNO3 0.5 mol L-1 solution was used. The following soil microbial parameters were estimated: Total Bacteria (TB); Sporulating Bacteria (SB); percentage of Sporulating Bacteria comparing to TB; Fungi; correlation between fungi and TB; Microbial respiration; Microbial Biomass; Microbial Carbon percentage compared to the soil total organic C; Metabolic quotient. Three methods were used to the statistical data analysis: (a) differentiation of the sites trough Principal Component Analysis (PCA); (b) establishment of an Environmental Quality Index (EQMI) based on microbiological parameters; and (c) simple correlation analysis. The the heavy metal effect microorganisms was minimized by the high soil fertility. However, in the month with the most unfavorable climatic conditions for the microorganisms (May - lowest temperatures), soils with the highest Pb showed reduced microorganism population and microbial activity, which means that under these conditions bacteria and fungi were good soil quality indicators. The highest SB proportion in the most Pb contaminated soils in the coldest month (0.95I correlation to May) can be interpreted as a resistance mechanism of these organisms. The environment microbial quality index (EMQI) in the 0 to 5 cm layer was more efficient than PCA in distinguishing locations with heavy metal contamination: the values decreased in the opposite sense to the increase in the soil Pb. However, in the 5 to 10 cm layer PCA was more efficient to this purpose.

A influência do manejo ou a adição de contaminante ao solo, normalmente, induz uma resposta mais rápida sobre a mesofauna do solo do que em outros atributos pedológicos, o que torna esses organismos bons indicadores de qualidade ambiental. Os objetivos deste trabalho foram identificar e quantificar os grupos de organismos da mesofauna dos solos e determinar os teores de Pb e Zn de plantas da área de mineração e metalurgia de Pb, no município de Adrianópolis (PR), de modo que fossem gerados indicadores biológicos da qualidade desses solos. Os solos selecionados apresentaram as seguintes características em relação às formas de contaminação: solo 1 - referência (mata nativa); solo 2 - resíduos incorporados ao perfil; solos 3 e 6 - próximos às chaminés da fábrica, com potencial de aporte de material particulado; e solo 5 - grande volume de rejeitos sobre o solo. Foram utilizados funis de Berlese, coletando-se amostras na profundidade de 0 a 5 cm (20 funis x 5 solos x 1 profundidade x 4 épocas = 400 amostras). Após separação da mesofauna, procedeu-se à triagem e identificação dos organismos com o auxílio de lupa. Amostras de formiga foram digeridas com HNO3 concentrado em sistema fechado de micro-ondas, e os teores de Pb e Zn foram determinados por espectroscopia de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP-AES). Plantas da família Poaceae foram coletadas em todos os solos e, após digestão das amostras da parte aérea e da raiz pelo método nítrico-perclórico, determinaram-se os teores de Pb e Zn por ICP-AES. O número total de organismos dos 21 grupos identificados e o Índice de Qualidade Ambiental da Mesofauna não foram bons indicadores do nível de contaminação dos solos por metais pesados. A ocorrência e distribuição de espécies isoladas mostraram-se mais eficientes nesse propósito. A melhor qualidade ambiental do solo 1 (teores naturais de Pb - solo de referência) foi atestada pela maior riqueza de grupos de organismos e ocorrência de representantes dos grupos Pseudoscorpiones, Mollusca e Isopoda apenas nesse solo. Os grupos Aracnídeos e Psocoptera também foram considerados bons indicadores ambientais, com incremento de suas populações nos solos com maiores teores de metais pesados (solos 2, 3 e 5), possivelmente devido à menor ocorrência de organismos competidores/predadores desses grupos. Os teores de metais pesados nos indivíduos do grupo Formicidae tiveram relação direta com os teores de Pb extraídos com HNO3 0,5 mol L-1 no solo. Quanto ao acúmulo de metais pesados nas plantas coletadas na área, com exceção do solo 1, todas as espécies encontravam-se sob efeito fitotóxico para Pb e Zn, o que sugere a proibição de pastejo na área.

The influence of soil management or the contaminant application to the soil, usually induce to a quicker response in the soil mesofauna than in other pedogenic properties; these organisms are therefore good environmental quality indicators. The aim of this study was to identify and quantify the organisms groups of the soil mesofauna and determine Pb and Zn contents in plants in the mining and metallurgy plant in Adrianópolis (PR),to originate biological indicators of the quality of these solis. At the selected locations the following contamination forms were analized: site 1 - reference (native wood); site 2 - residue incorporated in the profile; sites 3 and 6 - close to the chimneys of the plant, with potential import of particulate matter; site 5 - great waste volume covering the soil. Berlese funnels were utilized to collect samples from the 0 to 5 cm layer (20 funnels x 5 sites x 1 layer x 4 times = 400 samples). After the separation of the mesofauna, the organisms were selected and identified. Ants samples were microwave digested with concentrated HNO3 and the Pb, Cu, Ni and Zn contents were determined by inductively coupled plasma - atomic emission Spectrometry (ICP-AES). Plants from Poaceae family were collected in all sites and the Pb, Cu, Ni and Zn contents determined after nitric-perchloric digestion, using ICP-AES. The total organism number from the 21 identified groups and the Mesofauna Environmental Quality Index were not good indicators of the heavy metal contamination level of the soil. The quantity and distribution of isolated species proved more efficient for this purpose. The best environmental quality at site 1(natural Pb levels - control soil) was evidenced by the highest diversity of organism groups and occurrence of the representative groups Pseudoscorpiones, Mollusca and Isopoda in this soil. The groups Arachinida and Psocoptera were also considered good environmental indicators, with population increases at sites with higher heavy metals content (sites 2, 3 and 5), possibly because of the reduced occurrence of competitor/predator organisms. The heavy metal content in the individuals of the group of Formicidae was directly related to the soil Pb content extracted with 0.5 mol L-1 HNO3. In terms of heavy metal accumulation in native species, with exception of site 1, the soil had a phytotoxic effect of Pb and Zn on all species, suggesting that grazing should be banned.

The humic substances were extracted from sediments, water and soil close to the Lagoa dos Patos-MS. The characterization was performed through fluorescence emission. In the HSs it is possible to see strong indications of incorporation of compounds originating from lignin degradation, confirmed by fluorescence emission (EEM and synchronous spectra). These differences observed in HSs may be due to tropical regions displaying a great variety of vascular plants and aquatic macrophytes that contribute natural organic matter. The seasonality effect also causes the entrance of pedogenic material and the suspension of sediments by the action of winds.