Effects of copper in sediments on benthic macroinvertebrate communities in tropical reservoirs

EnglishCopper (Cu) is an essential trace element but can be toxic to biota when present above a certain threshold concentration. There are many anthropogenic sources of copper, which can accumulate in sediments. Benthic macroinvertebrates (BMI) are organisms that inhabit the sediments, so they can be good indicators of sediment toxicity. The objective of this work was to test BMI community responses to a range of Cu concentrations in sediments. For this purpose, we used mouthpart alterations and bioaccumulation as endpoints. Sediment samples were collected, and in situ analyses of water variables were conducted at nine sampling points distributed along three interconnected reservoirs of the Cantareira System in Sao Paulo State, Brazil. Copper concentrations were determined in the sediments, chironomid larvae and oligochaetes. The resultsindicated that contamination of the sediments collected from the Paiva Castro reservoir was sufficient to cause Cu bioaccumulation in larval Chironomidae. No bioaccumulation was observed in oligochaetes or in any of the organisms from control locations. A linear model, rather than the logistic model generally considered in dose-response assays, best fitted the observed mouthpart alterations and Cu concentrations. Extrapolation of the model indicated that a Cu concentration of 58.60 mg/Kg, instead of the proposed PEL value of 108 mg/Kg, would be sufficient to cause observable alterations in 50% of the Chironomidae larvae. Moreover, our results showed that Cu levels higher than 13 mg/Kg can cause adverse effects in BMI communities and that the levels found in the Paiva Castro reservoir (15.19-41.18 mg/Kg) were sufficient for bioaccumulation in chironomids. portuguesO Cu e um elemento traco essencial que pode tornar-se toxico para a biota quanto ocorre em concentracoes acima de determinados valores. Ha diferentes fontes antropicas deste metal que acaba por se acumular nos sedimentos. Os macroinvertebrados bentonicos (BMI) sao organismos que vivem nos sedimentos e sao considerados bons bioindicadores. Para tanto, alteracoes em pecas bucais, consideradas neste estudo como qualquer alteracao observavel, e bioacumulacao, foram as respostas biologicas analisadas. Amostras da agua e dos sedimentos foram coletadas em nove pontos amostrais distribuidos ao longo de tres reservatorios do Sistema Cantareira, Sao Paulo, SP, Brasil. As concentracoes de Cu nos sedimentos, larvas de Chironomidae e Oligochaeta foram determinadas. Os resultados indicam que os sedimentos do reservatorio Paiva Castro estao contaminados por Cu em concentracoes suficientes para provocar bioacumulacao em larvas de Chironomidae. Nao foi observada bioacumulacao em Oligochaeta ou nas amostras controle. Foi obtido um modelo linear ao inves do modelo logistico, geralmente utilizado em ensaios de dose-resposta, relacionando as alteracoes em pecas bucais com as concentracoes de Cu nos sedimentos. A extrapolacao do modelo indica que concentracoes da ordem de 58.60 mg/Kg, valor bem inferior ao proposto para PEL de 108 mg/Kg, ja seriam suficientes para provocar efeitos observaveis em 50% das larvas. Ademais, nossos resultados demonstram que niveis de Cu acima de 13 mg/Kg podem ocasionar efeitos adversos sobre a comunidade BMI e que, alem disso, as concentracoes registradas no Paiva Castro (15.19-41.18 mg/Kg) ja sao suficientes para resultar em bioacumulacao em quironomideos.