ABSTRACT The aim of this study was to determine the toxicity of agricultural soils in areas with mining activities on worm Eisenia foetida. Total concentrations of As, Cu, Zn, Pb, and soluble As and Cu, pCu+2, granulometry, organic matter, pH and conductivity in the collected soil were determined. Toxicity was determined using bioassays of avoidance behavior and reproduction. The results show that the total concentrations of metals in soil have the following decreasing order: Cu > Zn > Pb > AS. Of the 14 soils studied, the two with highest concentrations of total copper had effect on the avoidance behavior of E. foetida. Soils with the highest percentage of organic matter and clay caused the lowest percentages of avoidance behavior. The production of cocoons was similar in most soils, except three in which it was significantly lower (p < 0.05); regarding juvenile production no significant variation (p > 0.05) was observed, except for one soil. These variables were inversely correlated to the concentration of total and soluble copper. In conclusion, most soils do not contain bioavailable chemical agents that provoke toxicity or affect the capacity of E. foetida both for habitat selection or reproduction. Avoidance behavior and reproduction were inversely related. Reproduction decreased in soils where evasion was higher. So the alternative use of bioassays of avoidance behavior, as an early warning tool, is suggested for monitoring soils that may contain potential toxic agents.

RESUMEN El objetivo de este estudio fue determinar la toxicidad de suelos agrícolas cercanos a zonas con actividad minera sobre la lombriz Eisenia foetida. Con este fin se determinaron en los suelos colectados las concentraciones totales de los metales As, Cu, Zn, Pb, y solubles de As y Cu, pCu+2, granulometría, materia orgánica, conductividad y pH. La toxicidad se determinó a través de bioensayos agudos de conducta de evasión y crónicos de reproducción. Los resultados muestran que las concentraciones totales de estos metales en los suelos tienen el siguiente orden decreciente: Cu > Zn > Pb > As. De los 14 suelos estudiados, los dos que presentaron las mayores concentraciones de cobre total afectaron el comportamiento de evasión de E. foetida. Por otra parte, los suelos con mayor porcentaje de materia orgánica y arcilla presentaron los menores porcentajes de evasión. La producción de capullos fue similar en la mayoría de los suelos, a excepción de tres, en los que fue significativamente menor (p < 0.05), en tanto que la producción de juveniles -con excepción de un suelo- no exhibió variación significativa [p > 0.05]). La producción de capullos y juveniles se relacionó inversamente con las concentraciones de cobre total y soluble. En conclusión, la mayoría de los suelos no contiene agentes químicos biodisponibles que provoquen toxicidad o afecten la capacidad de selección del hábitat ni la reproducción en E. foetida. Las variables de comportamiento de evasión y reproducción se relacionaron inversamente. Se sugiere el uso alternativo de bioensayos de comportamiento de evasión, como herramienta de alerta temprana en el monitoreo de suelos que puedan contener agentes tóxicos potenciales.

The agricultural soils of the Aconcagua river basin in zones near to mining centers are characterized by having high copper concentrations. This is a risk for terrestrial organisms like plants. The studies of toxicity in plants on these kind of soils are few. We still do not know if these soils can provoke genotoxicity in plants. According to this, the aim of this investigation was to evaluate the genotoxicity and phytotoxicity of agricultural soils near to mining centers in the Aconcagua river basin (central Chile). In order to do this, Vicia faba seeds were exposed to extracts of contaminated soils by 144 h. At the end of the experiments, the germination percentage, root growth, micro-nuclei frequency and mitotic index of the seeds were determinated. The soils with the higher concentrations of total copper were 2 and 3, with 7658 y 789 mg/kg respectively. Significant inhibition in the germination porcentage in the soil 3 was observed. The higher percentage of inhibition in the mitotic index was in soils 2 and 4. A significative relationship between this parameter and the soluble copper concentration in soils was observed (R² = 0.67, p < 0.05). Soils 2 and 3, which have high copper concentrations,, are genotoxic and they would be a risk to plants growing in these kind of soils.

Los suelos agrícolas de la cuenca del río Aconcagua, en zonas cercanas a centros mineros se caracterizan por tener altas concentraciones de cobre. Esto puede ser un riesgo para los organismos expuestos. Los estudios de toxicidad en organismos vegetales que se asientan sobre estos suelos son pocos, no se sabe si pudieran provocarles efectos de genotoxicidad. De acuerdo con lo anterior, el objetivo de este trabajo fue evaluar la fitotoxicidad y la genotoxicidad de los suelos agrícolas cercanos a centros mineros en la cuenca del río Aconcagua (Chile central). Para ello, las semillas de Vicia faba fueron expuestas a extractos de cuatro suelos contaminados por 144 h. Al final de los experimentos se determinó el porcentaje de germinación, el crecimiento de la raíz, la frecuencia de micronúcleos y el índice mitótico de dichas semillas. Los suelos con las mayores concentraciones de cobre total fueron el 2 y el 3, con 7658 y 789 mg/kg, respectivamente. Los resultados muestran una inhibición significativa en la germinación de las semillas en el suelo 3. El mayor porcentaje de inhibición del índice mitótico fue en los suelos 2 y 4, se observó una relación significativa entre este parámetro y las concentraciones de cobre solubles en los suelos (R² = 0.67, p < 0.05). Los suelos 2 y 3 con concentraciones altas de cobre provocan genotoxicidad y podrían ser un riesgo para el crecimiento de diversas especies de plantas en estos suelos.

The aim of this study was to evaluate the effect of a commercial formulation of Methomyl on the reproduction in Daphnia obtusa. Neonates (<24 h) were exposed to concentrations of insecticide (1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 µg L-1) for a period of 21 days. The results showed a significant decrease in the number of molts, total neonates, fertility and sex ratio index. Significant regressions were found between reproductive parameters and concentrations of the insecticide: molts (R² = 0.96), fertility (R² = 0.97), number of female neonates born per female (R² = 0.90), and the number of male neonates born per female (R² = 0.94). Embryotoxicity was also observed; the number of neonates born with malformations increased in the highest concentrations of Methomyl 90 SP® tested. In conclusion, Methomyl 90 SP® inhibits reproduction of D. obtusa. However, a clear effect as an endocrine disrupter was not observed. This insecticide is embryotoxic; it causes malformations in neonates of Daphnia obtusa.

El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de una formulación comercial de Metomil sobre la reproducción en Daphnia obtusa. Para ello, neonatos de D. obtusa (<24 h) fueron expuestos a concentraciones del insecticida (1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 µg L-1) por un período de 21 días. Los resultados mostraron una disminución significativa en el número de mudas, recién nacidos totales, fertilidad e índice de proporción de sexos. Se encontraron regresiones significativas entre algunos parámetros reproductivos y las concentraciones del insecticida: mudas (R² = 0.96), fertilidad (R² = 0.97), número de neonatos hembras por hembra (R² = 0.90) y el número de recién nacidos machos (R² = 0.94). También se observó embriotoxicidad, el número de neonatos nacidos con malformaciones aumentó en las concentraciones más altas de Metomil 90 SP® probadas. En conclusión, el Metomil inhibe la reproducción de D. obtusa, aunque no se observó en forma clara un efecto como disruptor endocrino. Este insecticida es embriotóxico, ya que provoca malformaciones en los neonatos de Daphnia obtusa.

Marine algae are an important source of antioxidant compounds (phenols and polyphenols), generated as defense mechanisms against stress factors (UV radiation, temperature, herbivory). The aim of this study was to evaluate the strategy of adaptation to the effect of ultraviolet B radiation (UV-B, 280-315 nm) in the marine microalga Chlorella sp. through, the production of polyphenols and total antioxidant capacity. Chlorella sp. cultures were exposed to UV-B radiation (470 μW cm-2) over increasing time periods. We evaluated the total antioxidant capacity DPPH, total polyphenols, chlorophyll-a and b, and cell densities in exposed and unexposed cultures. The results indicated that UV-B caused a decrease in cell density in cultures irradiated for the first time (1st stage), with a significant increment (P < 0.05, lower than the control) in the 2nd and 3rd stages only through the 4th stage (day 7), corresponding to a dose of 16,920 J m-2. The production of total phenols increased significantly (P < 0.05) for the IVth extract with respect to the control, confirming that the exposure to UV-B caused a reaction in the microalgae, generating higher levels of photoprotector substances. Total antioxidant capacity and total polyphenols did not show a significant correlation (R² = 0.72) due to the lack of specificity of the DPPH assay for this type of antioxidant, but a very similar trend was observed. Although the amounts of antioxidant compounds were not high, their synthesis corresponded to the response developed by the microalgae Chlorella sp. against UV-B radiation. The exposure of the microalga Chlorella sp. to incremental doses of UV-B radiation, repeated over time, caused a response in the form of increasing antioxidant defenses.

Las algas marinas son una fuente importante de compuestos antioxidantes (fenoles y polifenoles), generados como mecanismos de defensa frente a factores de estrés (radiación UV, temperatura, herbívora). El objetivo de este trabajo es evaluar la estrategia de adaptación al efecto de la radiación ultravioleta B (RUV-B, 280-315 nm) en la microalga marina Chlorella sp. mediante la producción de polifenoles y capacidad antioxidante total. Se expusieron cultivos de Chlorella sp. fueron expuestos a radiación UV-B (470 μW cm-2) por periodo de tiempos ascendentes. Se evaluó la capacidad antioxidante total DPPH, polifenoles totales, clorofila-a y b así como la densidad celular en cultivos expuestos y no expuestos. Los resultados indicaron que la RUV-B genera una disminución de la densidad celular en los cultivos irradiados por primera vez (1ª etapa), existiendo un aumento significativo (P < 0,05 inferior al control) en la 2ª y 3a etapa sólo hasta la 4a etapa (día 7), correspondiente a una dosis de 16920 J m-2. La producción de fenoles totales se incrementó significativamente (P < 0,05) para el extracto IVa respecto al control, confirmando que la exposición frente a la RUV-B provoca una respuesta de las microalgas, generando mayores niveles de sustancias fotoprotectoras. La capacidad antioxidante total y fenoles totales no presentó una correlación significativa (R² = 0,72), dada la no especificidad del método DPPH para este tipo de antioxidantes, pero sí una tendencia muy similar. Aunque las cantidades de compuestos antioxidantes no fueron elevadas, su síntesis corresponde a la respuesta desarrollada por la microalga Chlorella sp. frente a RUV-B. La exposición de la microalga Chlorella sp. a dosis incrementales de RUV-B, repetidas en el tiempo provoca la respuesta mediante del incremento de las defensas antioxidantes.

In this work, the effect of copper and zinc on green alga Pseudokirchneriella subcapitata was evaluated through catalase activity, lipid peroxidation by TBARS essay, growth rate, and the chlorophyll-a concentration. Catalase activity increased significantly (P < 0.05) in comparison to the control at 0.1 mg L-1 copper and 0.075 mg L-1 zinc, whereas the damage to the cell membrane expressed as nmols/10(6)cell of malondialdehyde increased significantly (P < 0.05) at 0.025 mg L-1 copper and 0.1 mg L-1 zinc. On the other hand, a significant (P < 0.05) decrease in chlorophyll-a concentration was found at 0.075 mg L-1 of both metals. The results showed that catalase activity, lipid peroxidation, and chlorophyll-a concentration were more sensitive to metals than the growth rate.

En este trabajo, se evaluó el efecto del cobre y zinc en la alga verde Pseudokirchneriella subcapitata a través de la actividad catalasa, peroxidación lipídica por el ensayo TBARS, tasa de crecimiento y concentración de clorofila-a. La actividad catalasa aumentó significativamente (P < 0,05) en comparación al control en 0,1 mg L-1 y 0,075 mg L-1 de cobre y zinc respectivamente, mientras que el daño en la membrana celular expresado en nanomols/10(6) células de malondialdehído aumentó significativamente en 0,025 mg L-1 y 0,1 mg L-1 de cobre y zinc respectivamente. Por otra parte, hubo una disminución significativa (P < 0,05) en la concentración de clorofila-a en ambos metales a 0,075 mgL-1. Los resultados mostrados en actividad catalasa, peroxidación lipídica y concentración de clorofila-a son parámetros más sensibles que la tasa de crecimiento a los metales.

Copper toxicity in soil was evaluated using biomarkers of oxidative stress (catalase enzyme activity, superoxide dismutase and lipid peroxidation) in the earthworm Eisenia foetida. Agricultural topsoils from mining areas of the Aconcagua river basin were collected. Total copper concentrations were in the range of 94-959 mg kg-1, while the exchangeable copper concentrations were in the range of 46-2225 µg kg-1. Earthworms exposed to soil with exchangeable copper concentrations above 32 µg kg-1 showed an increase in catalase activity. Parameters of antioxidant activity were more sensitive than the weight change and thus can be used as appropriate biomarkers in Eisenia foetida.

The Aconcagua River basin (Central Chile) is one of the most important agricultural areas in the country. However, several copper (Cu) mining operations are located in the basin. The objective of the study was to determine Cu toxicity for the earthworm Eisenia fetida (Savigny 1826) in the agricultural soils of the basin. We determined the production of cocoons and juveniles of earthworms in the studied soils. The soils differed in the concentrations of organic matter (OM, range 2-6%), pH (range 7.3-8.3), texture (from loamy sand to clay loam), and total Cu concentrations (range 230-960 mg kg-1). Concentrations of Cu and OM in the soils were the variables that determined the earthworms’ biological response. In contrast, pH and texture did not affect this response. Cocoon and juvenile production decreased considerably in soils with elevated Cu concentrations (>500 mg kg-1), regardless of OM concentrations. Cocoon production decreased in the soils with Cu concentrations below 500 mg kg-1 when OM concentrations were below 3.5%. In contrast, cocoon production did not vary when OM concentrations were above 3.5%. The same effect of OM was observed on juvenile production. In this case, the threshold for OM concentration was 2.5%. It was concluded that it is important to consider OM concentrations in order to predict the biological response of earthworms in these soils.

La cuenca del Río Aconcagua (Chile Central) es una de las más importantes áreas agrícolas en el país. Por otro lado, varias industrias de la minería de cobre (Cu) se encuentran ubicadas en esta cuenca. El objetivo del estudio fue determinar la toxicidad de Cu para la lombriz Eiseniafetida (Savigny 1826) en los suelos agrícolas de la cuenca. Se determinó la producción de capullos y juveniles de la lombriz en suelos estudiados. Los suelos se diferenciaron por las concentraciones de materia orgánica (MO, rango 2-6%), pH (rango 7,3-8,3), textura (entre arenoso franca y franco arcillosa) y concentraciones totales de Cu (rango 230-960 mg kg-1). Las concentraciones de Cu y MO en los suelos fueron las variables que determinaron la respuesta biológica de las lombrices. En contraste, pH y textura no afectaron a esta respuesta. La producción de capullos y juveniles disminuyó considerablemente en suelos con altas concentraciones de Cu (> 500 mg kg-1), independientemente de las concentraciones de MO. La producción de capullos disminuyó en suelos con concentraciones de Cu inferiores a 500 mg kg-1 cuando las concentraciones de MO fueron inferiores a 3,5%. Por el contrario, la producción de capullos no varió cuando la concentración de MO fue superior a 3,5%. El mismo efecto de MO fue reconocido sobre la producción de juveniles. En este caso, el umbral crítico de la concentración de MO fue de 2,5%. Se concluye la importancia de considerar las concentraciones de MO para predecir las respuestas biológicas de lombrices en estos suelos.

In this investigation antioxidant response and toxicity of metals in receiving water effluent miner in the Blanco river in Pseudokirchneriella subcapitata was assessed. The catalase activity, lipid damage through Tbars, the growth rate of was determined. The result showed an inhibition of the growth rate of P. subcapitata which correlated with increased catalase activity and the lipid liperoxidation. These responses were correlated with the concentrations of copper and iron.

The water quality in the Limache stream was evaluated at five sampling stations during the pe-riod of low water flow. At each station, aquatic macroinvertebrates were collected and the following parame-ters were measured in situ: pH, conductivity, dissolved oxygen, and total dissolved solids. The biological oxy-gen demand, total phosphorus, and total nitrogen were determined in the laboratory. Water toxicity was deter-mined through toxicity bioassays with the microalga Pseudokirchrneriella subcapitata. Thirty-three macroin-vertebrate families were found and the dominant taxa were Dugessidae, Oligochaeta and Chironomidae. A significant correlation was found among the Family Biotic índex ChFBI, conductivity, and total dissolved solids (r = 0.92; p < 0.05). Species diversity was lowest, as was the growth rate of P. subcapitata, at the stations with the greatest anthropogenic activity and in the discharge zone of a domestic wastewater treatment plant.

Se evaluó la calidad de las aguas del estero Limache en cinco estaciones de muestreo en el período de bajo caudal. En cada estación se colectaron macroinvertebrados acuáticos, se midió in situ pH, conductividad, oxígeno disuelto, y sólidos disueltos totales. En el laboratorio se determinó la demanda biológica de oxígeno (DBO), fósforo total y nitrógeno total. También se determinó la toxicidad del agua mediante bioensayos con la microalga Pseudokirchrneriella subcapitata. Se determinaron 33 familias de macroinvertebrados, los taxa dominantes fueron Dugessidae, Oligochaeta y Chironomidae. Se encontró correlación significativa entre el índice biótico de familias (ChIBF), la conductividad eléctrica y los sólidos disueltos totales (r = 0,92; p < 0,05). La menor diversidad de especies y tasa de crecimiento de P. subcapitata fue en las estaciones con mayor actividad antrópica y en la zona de descarga del efluente de una planta de tratamiento de aguas domésticas.

The toxicity of surface waters in a zone with mining activity in the Aconcagua River was determined through growth inhibition bioassays of Pseudokirchneriella subcapitata, and correlated with heavy metal concentrations. Results show that the waters near the discharge of the mining effluent displayed toxicity during all periods of study; the molybdenum and copper concentration exceeded the norms of water quality. The correlations between the concentrations of metals and the growth rate of P. subcapitata varied in the different periods of the study; inverse and significant correlations with copper stand out in some periods.

The objective of this work was to evaluate copper and arsenic toxicity in agricultural soils, by means of standardized bioassays of chronic and acute toxicity on Eisenia foetida, and to relate E. foetida response to copper and arsenic concentrations in soils. The agricultural soils were sampled in the proximity of copper mining industries, in the Aconcagua river basin, Chile. E. foetida exposed to the studied soils exhibited a low mortality, indicating the absence of acute toxicity. Besides, a decrease in the cocoon production and juvenile development was observed, indicating the existence of chronic toxicity. Reduction in the cocoon production and juvenile development was related to soil concentrations of copper and arsenic. Both copper and arsenic reduced the cocoon production, while only arsenic diminished the juvenile development. Agricultural soils from mining areas of the basin have potentially toxic characteristics for the development of soil macrofauna.

El objetivo del trabajo fue evaluar la toxicidad del cobre y arsénico en suelos agrícolas, mediante bioensayos estandarizados de toxicidad aguda y crónica sobre Eisenia foetida y relacionar la respuesta de ésta con las concentraciones de cobre y arsénico en los suelos. Los suelos agrícolas fueram muestreados en las inmediaciones de áreas mineras en la cuenca del río Aconcagua, Chile. E. foetida expuesta a los suelos estudiados mostró una baja mortalidad, indicando la ausencia de toxicidad aguda. Además, se observó una disminución en la producción de capullos y desarrollo de juveniles, indicando la existencia de toxicidad crónica. Dicha disminución fue relacionada con las concentraciones de cobre y arsénico en los suelos. El cobre y arsénico en conjunto disminuyeron la producción de capullos, mientras que sólo el arsénico disminuyó el desarrollo de juveniles. Suelos agrícolas provenientes de áreas mineras de la cuenca poseen potenciales características tóxicas para el desarrollo de la macrofauna edáfica.

The present work evaluates the atmospheric dispersion model ISC3 in Puchuncaví, Chile, modelling the emissions of SO 2 coming from the five stations that make up the air quality network in the industrial complex of Ventanas. 24 hour average concentrations for the years 2003 and 2004 were modelled, systematic errors being diminished by using a Kalman filter. The performance of the model is evaluated using a series of statistic tools. An analysis of the sensitivity of the SO 2 rate of emission, speed and wind direction variation is made, noting that the model is sensible to these factors, being this one of the causes of the errors found in four of the five stations that measured the quality of the air. It is concluded that the Kalman filter improves model ISC3, providing results with fewer errors in the five air quality measuring stations.

El presente trabajo evalúa el modelo de dispersión atmosférica ISC3 en la comuna de Puchuncaví, modelando las emisiones de SO 2 provenientes del Complejo Industrial Las Ventanas en las cinco estaciones que conforman la red de calidad del aire de este complejo. Se modelan concentraciones horarias y promedio de 24 horas para los años 2003 y 2004, minimizando los errores sistemáticos mediante la aplicación del filtro Kalman. Se evalúa el desempeño del modelo mediante una serie de herramientas estadísticas. Se realiza un análisis de sensibilidad de la variación en la tasa de emisión de SO 2 , velocidad y dirección del viento, observando que el modelo es sensible a estos factores y siendo una de las causas de los errores obtenidos en cuatro de las cinco estaciones de calidad del aire del complejo industrial. Se concluye que el modelo ISC3 predice con menor error en la dirección del viento predominante en frecuencia, entregando un mejor ajuste para velocidades de viento elevadas en direcciones de viento menores en frecuencia. Se observa que el filtro de Kalman mejora el desempeño del modelo ISC3 entregando resultados con menor error en las cinco estaciones de calidad del aire.

ABSTRACT The toxicity of the Biobío river waters affected by the discharges of effluents from two pulp mill, was evaluated through bioassays with Chironomus piger larvae. To achieve this, several samples from the receiving waters of effluents were taken in three different locations along the river. The first, before the discharge (pre-impact), the second, in an area where the effluents were discharged (impact), and the third, after the discharge (post-impact). No toxic effects were seen on C. pigerin the receiving waters from both industries. A significant growth stimulation for the C piger larvae was observed in the receiving waters from industry A, whereas in industry B, no effect was observed. In addition, we did not find any relation between growth and adsorbible organic halogens (AOX) and extractables organic halogens (EOX) concentrations.

RESUMEN Se evaluó la toxicidad de las aguas del río Biobío afectadas por las descargas de los efluentes de dos industrias de celulosa (denominadas: industria A e industria B), a través de bioensayos con larvas de Chironomus piger. Para ello, se tomaron muestras de las aguas receptoras del efluente final de ambas industrias de celulosa en tres estaciones de muestreo en el río: la primera antes de la descarga (pre-impacto), la segunda en la zona de descarga del efluente (impacto) y la tercera después de la descarga (postimpacto). Los resultados no mostraron efectos tóxicos de las aguas receptoras de los efluentes en ambas industrias sobre C piger. En las aguas receptoras del efluente de la industria A, se observó una estimulación significativa del crecimiento de las larvas de C piger, en tanto que en las aguas receptoras de la industria B, no se observó un efecto sobre el crecimiento de las larvas. Por otro lado no se observó correlación entre el crecimiento y las concentraciones de halógenos orgánicos adsorbibles (HOA) y halógenos orgánicos extractables (HOE).