Ecological assessment of water quality using in situ bioassays with C. riparius

Abstract

This thesis deals with the use of in situ bioassays with Chironomus riparius larvae to assess water quality and the risk of contaminants on freshwater ecosystems. These bioassays were seasonally deployed in selected sites on contaminated and reference rivers of North and Central Portugal, to evaluate their performance in assessing water quality in lotic ecosystems. Several biological responses (development, growth, survival and post-exposure feeding rate) were determined and the biotic, physical and chemical parameters were collected for each site. It was found that in situ bioassays successfully evaluated the water quality of rivers, except when nutrient pollution was present. The impact of pesticides (used worldwide in agriculture) on river and macroinvertebrates is difficult to assess due to its quick degradation. To determine pesticide water contamination effects on biological parameters of the C. riparius larvae (development, growth, survival, post-exposure feeding rate and biomass), bioassays were carried out in indoor artificial streams (contaminated with the insecticide lambda-cyhalothrin), and in rice fields (contaminated with the insecticide endosulfan and the herbicides molinate and propanil). Exposure to the insecticide in artificial streams resulted in significant impairment in growth and inhibition in development of larvae. In rice fields, only larval growth was inhibited by the insecticide. The mining industry and mine drainage from abandoned mines are often the cause of environmental damage due to its chemical impact. In situ bioassays were carried out in streams impacted by a tungsten mine and also used to monitor metal contamination variation in rivers during an environmental rehabilitation process of an abandoned goldmine. It was observed that growth and development of larvae could discriminate between high and low metal contaminated sites and could detect differences in river contamination throughout the environmental rehabilitation process.

Este trabalho debruça-se sobre a utilização de bioensaios in situ com larvas de Chironomus riparius na avaliação da qualidade da água e do risco de contaminantes nos ecossistemas lóticos. Estes foram realizados sazonalmente em locais seleccionados em rios contaminados e rios de referência no norte e centro de Portugal, para determinar a sua eficácia na avaliação da qualidade da água nos ecossistemas lóticos. Várias respostas biológicas das larvas (desenvolvimento, crescimento, sobrevivência e taxas de ingestão) foram determinadas, bem como os parâmetros bióticos, físicos e químicos de cada local. Verificou-se que os bioensaios avaliaram com sucesso a qualidade da água, com excepção dos locais com contaminação orgânica. O impacto dos pesticidas (usados em larga escala na agricultura) nos rios e macroinvertebrados, é difícil de avaliar devido à sua rápida degradação. Para determinar os efeitos dos pesticidas nos parâmetros biológicos das larvas dem C. riparius (desenvolvimento, crescimento, sobrevivência, taxa de ingestão e massa corporal), foram realizados bioensaios em rios artificiais (contaminados com o insecticida lambda-cialotrina) e em campos de arroz (contaminados com o insecticida endosulfão e os herbicidas molinato e propanil). A exposição ao insecticida nos rios artificiais resultou numa diminuição do crescimento e a uma inibição do desenvolvimento larvares. Nos ensaios realizados nos arrozais o crescimento das larvas foi apenas inibido pelo insecticida. As actividades mineiras e os efluentes provenientes de minas abandonadas provocam um grande impacto químico no ambiente. Bioensaios in situ foram realizados em habitats lóticos impactados por uma mina de tungstênio activa e utilizados para monitorizar a variação da contaminação durante um processo de reabilitação ambiental de uma mina de ouro abandonada. Verificou-se que o crescimento e desenvolvimento larvares permitiram distinguir os locais altamente contaminados dos de baixa contaminação e permitiram detectar diferenças na contaminação dos rios durante o processo de reabilitação ambiental da mina.