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Na última década, os μplásticos tornaram-se um dos principais problemas de poluição nos oceanos, cursos de água e rios, atraindo atenção devido aos efeitos nocivos que provocam no meio ambiente e na saúde. Os métodos atuais para quantificação de μplásticos incluem imagiologia hiperespectral, espectroscopia de Raman e espectroscopia de infravermelho por transformadade Fourier (FTIR). No entanto, estes equipamentos são volumosos, dispendiosos e requerem pessoal altamente treinado pelo que não podem ser aplicados para deteção in-situ.Este sensor visa revolucionar o paradigma das estratégias portáteis e in-situ para deteção de μplásticos, baseado em Lab-on-a-chip (LoC) e optoacústica em infravermelho (IR) num único dispositivo. Propõe-se uma plataforma com multissensores LoC para colocação massiva em ambientes subaquáticos para identificação e quantificação μplásticos in-situ. Cada dispositivo deve ser preciso, portátil, autónomo, barato e de fácil operação.

The presence of microplastics in aquatic environments has raised concerns about their abundance and potential hazards to aquatic organisms. This review provides insight into the problem that may be of alarm for freshwater fish. Plastic pollution is not confined to marine ecosystems; freshwater also comprises plastic bits, as the most of plastic fragments enter oceans via rivers. Microplastics (MPs) can be consumed by fish and accumulated due to their size and poor biodegradability. Furthermore, it has the potential to enter the food chain and cause health problems. Evidence of MPs s ingestion has been reported in >150 fish species from both freshwater and marine systems. However, microplastic quantification and toxicity in freshwater ecosystems have been underestimated, ignored, and not reported as much as compared to the marine ecosystem. However, their abundance, influence, and toxicity in freshwater biota are not less than in marine ecosystems. The interaction of MPs with freshwater fish, as well as the risk of human consumption, remains a mystery. Nevertheless, our knowledge of the impacts of MPs on freshwater fish is still very limited. This study detailed the status of the toxicity of MPs in freshwater fish. This review will add to our understanding of the ecotoxicology of microplastics on freshwater fish and give subsequent research directions. Resumo A presença de microplásticos em ambientes aquáticos levantou preocupações sobre sua abundância e perigos potenciais para os organismos que vivem nesse meio. Esta revisão fornece informações sobre o problema que pode ser alarmante para os peixes de água doce. A poluição plástica não se limita aos ecossistemas marinhos; a água doce também contém pedaços de plástico, já que a maioria dos fragmentos de plástico entra nos oceanos por meio dos rios. Os microplásticos (MPs) podem ser consumidos pelos peixes e acumulados devido ao seu tamanho e baixa biodegradabilidade. Além disso, tem o potencial de entrar na cadeia alimentar e causar problemas de saúde. Evidências de ingestão de MPs foram relatadas em mais de 150 espécies de peixes de sistemas de água doce e marinhos. No entanto, a quantificação e a toxicidade de microplásticos em ecossistemas de água doce foram subestimadas, ignoradas e não relatadas tanto quanto em comparação com o ecossistema marinho. No entanto, sua abundância, influência e toxicidade na biota de água doce não são menores que nos ecossistemas marinhos. A interação de MPs com peixes de água doce, bem como o risco de consumo humano, permanece um mistério. Todavia, nosso conhecimento sobre os impactos das MPs em peixes de água doce ainda é muito limitado. Este estudo detalhou o status da toxicidade de MPs em peixes de água doce. Esta revisão aumentará nossa compreensão da ecotoxicologia de microplásticos em peixes de água doce e fornecerá direções de pesquisa subsequentes.

Microplastic (MP) pollution is a serious threat to the terrestrial and marine environment, posing a serious threat to all living beings. Therefore, there is an urgent need to find cheap, safe, and environmentally friendly solutions to alleviate the problem.This study aimed to assess the potential of a marine bacteria community and two of its isolates to biodegrade petroleum-based polyethylene terephthalate (PET) plastic bottles and bio-based polyethylene terephthalate (BPET) plastic bags. Ultraviolet (UV) treated microplastic films (∼2 mm2), were exposed to the consortium of bacteria and isolates for 90 and 45 days, respectively. Negative (MP without inoculum) and positive (bacterial inoculum, without any MP) controls were used in parallel. During the incubation period, samples were taken every two weeks or monthly to analyse bacterial growth, the pH, and changes in the polymer functional groups using Fourier Transform Infrared spectroscopy − Attenuated TotalReflectance (FTIR-ATR). The Chemical Oxygen Demand (COD) of microplastic was also measured at the beginning and at the end of the experiments. At the end of the incubation period, MP particles were subjected to scanning electron microscopy (SEM). Bacterial growth showed a statistically significant increase in the samples inoculated with marine bacteria as compared with the negative controls. The absorbance of peaks characteristic of the PET and BPET significantly decreased in the samples containing bacteria, and new peaks also appeared. Our results showed that marine bacteria have the potential to biodegrade petroleum-based and bio-based polyethylene terephthalate (BPET) MPs. These results further highlight the importance of rethinking bioplastics as an alternative to conventional plastics and how biological recycling can provide “green route” remedial solutions for PET microplastic polluted environment and consequently decreasing the environmental footprint of plastics. A poluição por microplásticos (MPs) é uma séria ameaça para o ambiente terrestre e marinho, representando um risco para todos os seres vivos. Portanto, há uma necessidade urgente de encontrar soluções baratas, seguras e ecológicas para aliviar o problema da poluição por MPs, e diminuir a pegada ambiental dos plásticos. Este estudo teve como objetivo avaliar o potencial de uma comunidade de bactérias marinhas e dois isolados para biodegradar garrafas de polietileno tereftalato (PET), e sacos plásticos feitos a partir de polietileno tereftalato de origem biológica (BPET). Filmes destes microplásticos (∼2 mm2) foram tratados com luz ultravioleta e expostos a um consórcio de bactérias e aos isolados por 90 e 45 dias, respectivamente. Controles negativos (MPs sem inóculo) e positivo (inóculo bacteriano, sem qualquer MP) foram usados em paralelo. Durante o período de incubação, foram coletadas amostras cada duas semanas ou mensalmente para analisar o crescimento bacteriano, o pH e as mudanças nos grupos funcionais dos polímeros, usando espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier − Reflectância Total Atenuada (FTIR-ATR). A Demanda Química de Oxigênio (DQO) dos microplásticos também foi medida no início e no fim das experiências No final do período de incubação, as partículas de MP foram ainda submetidas a microscopia eletrônica de varredura (MEV). O crescimento bacteriano apresentou um aumento estatisticamente significativo nas amostras inoculadas com bactérias marinhas em relação aos controles negativos. A absorbância dos picos característicos do PET e BPET diminuiu significativamente nas amostras contendo bactérias, e novos picos também apareceram. Os resultados mostraram que as bactérias marinhas apresentam um potencial para biodegradar PET MPs à base de petróleo e de orígem biológica. Estes resultados destacam a importância de repensar os bioplásticos como uma alternativa aos plásticos convencionais, e como a reciclagem biológica pode fornecer soluções corretivas de “rota verde” para ambientes poluídos por microplásticos (mais particularmente, de PET MPs) e, consequentemente, diminuir a pegada ambiental dos plásticos. I would like to extend my sincere thanks to Prof. Bjørn Grung, Coordinator of the Erasmus Mundus Master in Quality in Analytical Laboratories (EMQAL) Program, for his guidance moral and material support during my studies. I would like to extend my thanks to the European Union through Erasmus Mundus Scholarship for studentship that have allowed me to conduct this thesis and the Government of the United Republic of Tanzania, Government Chemist Laboratory Authority for allowing me to take part into this master’s degree program

Durant aquest últim segle, els materials fets de plàstics han esdevingut una part essencial de les nostres vides. L'èxit d'aquests materials resideix en la seva diversitat, versatilitat i durabilitat, però també en el baix cost de producció. Això ha causat un creixement exponencial de la producció global de plàstic. La combinació de la seva incessant producció amb unes limitades polítiques de gestió de residus i baixes inversions per fer front a aquest tipus de residus ha resultat en l'acumulació de materials plàstics al medi ambient. El problema de la contaminació per plàstics, i específicament microplàstics, és saber el motiu pel qual aquests estan arribant als mars i oceans, on s'acumulen i interaccionen amb diversos organismes. Aquestes interaccions representen un risc emergent que afecta a individus a nivell cel·lular i té la capacitat d'alterar el funcionament d'ecosistemes. L'estudi de microplàstics és incipient, per la qual cosa la comunitat científica s'enfronta a la manca d'estandardització en les metodologies de mostreig, preparació de mostres i identificació. Això limita la comprensió a fons del problema, tant a escala mundial com a nivell regional. Aquesta tesi contribueix a la interpretació de la investigació sobre microplàstics als compartiments abiòtics del mar Mediterrani. Això es va dur a terme revisant la literatura existent, proporcionant la interpretació dels mètodes i la presència de microplàstics en aquesta regió. Els resultats van mostrar com les diferents metodologies estan afectant la comprensió actual de l'ocurrència, la dispersió i el destí d'aquests contaminants al Mar Mediterrani. Alhora, l'estudi conclou que és necessària la col·laboració internacional entre els països del Mediterrani. A més, aquesta tesi té com a objectiu proporcionar informació sobre la dispersió i la distribució dels microplàstics a zones de transició entre el medi terrestre i marí. Tres capítols d'aquesta tesi se centren en la investigació de la presència i propietats dels microplàstics en diferents platges del Mediterrani i al Delta de l'Ebre, situat al Nord-oest del Mar Mediterrani. Les platges del Mediterrani atrauen milions de turistes promovent i sustentant el desenvolupament de les economies locals. Tot i això, els impactes ambientals i socials del turisme no són trivials. El nostre estudi va avaluar com varia la presència de residus a nivell estacional com a conseqüència del turisme. Els resultats van mostrar una variació estacional seguint l'augment de visitants a les platges. El predomini de fibres, sobre qualsevol altre tipus de microplàstics, ressalta el paper de la deposició atmosfèrica com a font de residus d'origen antropogènic. L'estudi proposa recomanacions per ajudar en futurs esforços de monitorització. Els estudis al delta de l'Ebre se centren en i)l'estuari i ii)el prodelta del riu. Les troballes del primer estudi mostren el paper del riu Ebre com a font de microplàstics al Mediterrani. Tot i això, les altes concentracions trobades als sediments indiquen el potencial de l'estuari com a àrea d'acumulació d'aquests contaminants. Al segon estudi, amb l'objectiu d'avaluar com s'acumulen (taxa d'acumulació) i quin és el destí ambiental dels microplàstics al fons marí, es va investigar la presència de microplàstics en un testimoni de sediment marí. Els resultats van indicar que la presència de microplàstics als sediments del prodelta de l'Ebre ha augmentat amb el temps, mostrant que la massa segrestada de petits microplàstics segueix una tendència exponencial similar a la taxa de producció global de materials plàstics. En general, els resultats d'aquesta tesi manifesten la creixent acumulació de microplàstics al medi marí, emfatitzant el paper dels sediments bentònics com un important reservori d'aquests contaminants. En menos de un siglo, los materiales plásticos se han convertido en una parte esencial de nuestras vidas. El éxito de estos materiales reside en su diversidad, versatilidad y durabilidad, pero también en su relativo bajo coste de producción. Esto ha causado crecimiento exponencial en la producción global de plástico. La combinación de su incesante producción con limitadas políticas de gestión de residuos y bajas inversiones para hacer frente a este tipo de residuos ha resultado en la acumulación de materiales plásticos en el medio natural. El problema de la contaminación por plásticos, específicamente microplásticos, es severo porque estos contaminantes están llegando al medio marino, donde se acumulan, interaccionando con diversos organismos representando un riesgo emergente que afecta desde individuos a nivel celular hasta alterar el funcionamiento de ecosistemas. El campo de investigación de la contaminación por microplásticos es incipiente, por lo que la comunidad científica se enfrenta a la falta de estandarización en las metodologías de muestreo, preparación de muestras e identificación, lo que limita la comprensión precisa del problema a escala mundial o regional. Esta tesis contribuye a la interpretación de la investigación sobre microplásticos en los compartimentos abióticos del mar Mediterráneo. Esto se llevó a cabo con la revisión detallada de la literatura, proporcionando la interpretación de los métodos y la presencia de microplásticos en esta región. Los resultados mostraron cómo las diferentes metodologías están afectando a la comprensión actual de la ocurrencia, dispersión y destino de estos contaminantes en el Mar Mediterráneo. Al mismo tiempo, el estudio afirma la necesidad de una colaboración internacional, entre los países del Mediterráneo. Además, esta tesis tiene como objetivo proporcionar información sobre la dispersión y el destino ambiental de los microplásticos en zonas de transición, que representan la interfaz entre el medio terrestres y marinos. Tres capítulos de esta tesis se centran en la investigación de la presencia y propiedades de los microplásticos a lo largo de diferentes playas del Mediterráneo y en el Delta del Ebro, Noroeste del Mar Mediterráneo. Las playas del Mediterráneo atraen a millones de turistas promoviendo y sustentando el desarrollo de las economías locales; sin embargo, los impactos ambientales y sociales del turismo no son triviales. Nuestro estudio evaluó la variación estacional en la presencia de residuos como consecuencia del turismo. Los resultados mostraron una variación estacional siguiendo el aumento de visitantes a las playas. El predominio de fibras, sobre otro tipo de microplásticos, resalta el papel de la deposición atmosférica como fuente de basura antropogénica. El estudio propone recomendaciones para ayudar en futuros esfuerzos de monitoreo. Los estudios en el delta del Ebro se centran en i)el estuario y ii)el prodelta del río. Los hallazgos del primer estudio muestran el papel del río Ebro como fuente de microplásticos al Mediterráneo. Aunque las altas concentraciones encontradas en los sedimentos indican el potencial del estuario como área de acumulación de estos contaminantes. En el segundo estudio con el objetivo de evaluar la tasa de acumulación de los microplásticos en el fondo marino y su destino ambiental una vez enterrados en los sedimentos, se investigó la presencia de microplásticos en un testigo de sedimento marino. Los resultados indicaron que la presencia de microplásticos en los sedimentos del prodelta del Ebro ha aumentado con el tiempo, mostrando que la masa secuestrada de pequeños microplásticos sigue una tendencia exponencial similar a la tasa de producción global de materiales plásticos. En general, los resultados de esta tesis manifiestan la creciente acumulación de microplásticos en el ambiente marino, enfatizando el papel de los sedimentos bentónicos como un importante reservorio de estos contaminantes. In less than a century, plastic materials have become an indispensable part of our societies. Their diversity, versatility, and durability promoted their success, besides the reasonable low price of their manufacturing rapidly led to an exponential growth in their global production. This tendency is analogous to the pace at which plastics are discarded. All in all, their rapid production, in combination with the poor policies and low investments to cope with plastic wastes, has resulted in these pollutants accumulating in the natural environment. Concern over plastics, specifically microplastics, is severe when entering, accumulating, and interacting in the marine environment. These pollutants represent an increasing risk, from damaging at the individual cellular level to altering the ecosystem's function. The microplastic research community is dealing with a lack of standardization on sampling, sample preparation, and identification methodologies which jeopardize the accurate comprehension of the microplastic pollution issue at global or regional scales. This thesis contributes to the interpretation of the microplastic research in the abiotic compartments of the Mediterranean Sea, with a detailed literature review and interpretation of the methods and presence of microplastics in this region. The results showed how different methodologies shape our current understanding of these pollutants' occurrence, dispersion, and fate in the Mediterranean Sea. The study also highlights the future perspectives of microplastic research in the basin while claiming the need for an inter-basin collaboration to strengthen the efforts to address this demanding challenge. Besides, this thesis aims to provide insights into the dispersion and fate of microplastics in transitional environments, the interface between land and marine environments. These areas represent a crucial role in understanding the microplastic fluxes entering the marine environment and, in their potential, as depositional areas preventing these pollutants from reaching the marine realm. In particular, three chapters investigate the microplastic occurrence and properties along different Mediterranean beaches and in the Ebro Delta (NW Mediterranean Sea). The Mediterranean beaches, every year, attract millions of tourists promoting and sustaining the development of the local economies; however, the environmental and social impacts are not trivial. The study evaluated the seasonal variation of micro-litter as an effect of tourism on a large geographical and time scale. The results showed a seasonal variation as an effect on the increase of visitors to the beaches, but the predominance of fibers emphasized the role of atmospheric deposition as a source of anthropogenic litter. The study also shows the challenges of monitoring micro-litter at high resolution on a large geographical scale, providing recommendations for further efforts. The studies in the Ebro Delta targeted i)the estuary to investigate the dispersion of the microplastic across the different environmental compartments and ii)the prodelta of the river to assess the accumulation of microplastics over time. The first study's findings showed the Ebro River's role as a source of microplastics to the Mediterranean Sea, but the relevant concentrations of microplastics found in the benthic sediments indicated their potential as accumulation areas. The second study elaborated on these conclusions, aiming to assess the rate at which microplastics are sequestered on the seafloor, and their fate once buried within the sediments. To address these questions, the presence of microplastics was investigated in a sediment core combining palaeoceanographic approaches and microplastic analytical methods. The presence of microplastics in the sediments of the Ebro prodelta has increased over time, showing the sequestered mass of small microplastics mimics the global plastic production. Overall, the results reported in this dissertation provide further evidence of the increasing accumulation of microplastics in the marine environment, emphasizing the benthic sediments' role as a major reservoir of these pollutants.

Aquesta tesi analitza la ingestió de microdeixalles / ítems d'origen antròpic (AIs), (microlpàstics i fibres d'origen antròpic (AFs)) de diversa composició (sintètiques i de cel·lulosa) en espècies de peixos d'interès comercial de diferents hàbitats com el roger (Mullus barbatus), una espècie demersal i el seitó (Engraulis encrasicolus), una espècie pelàgica a diferents localitats del litoral català (Blanes, Barcelona y Tarragona). La ingestió de microdeixalles es produeix al seu medi natural en ambdues espècies, tant actualment (en 2018 y 2019, per a rogers y seitons, respectivament) així como fa 12 anys (de mostres obtingudes durant el 2007). Els AIs s'han trobat en el 50% dels digestius analitzats en ambdues espècies, amb valors mitjans generals de 1.48 AIs/ind (SD=1.98) en rogers i 1.07 AIs/ind (SD=1.50) en seitons. Aquests valors representen un increment del 46% (rogers) i un 30% (seitons) en el percentatge de peixos que ingereixen AIs quan es comparen els individus de Barcelona del últims anys amb els obtinguts durant el 2007. Els AIs trobats als digestius dels peixos es van identificar mitjançant inspecció visual i es van classificar morfològicament. Després de la selecció segons les seves característiques morfològiques, es va realitzar la identificació de la seva composició mitjançant tècniques espectroscòpiques (µ-RAMAN, FTIR y µ-FTIR). En ambdues espècies, les fibres (AFs) foren les més abundants, especialment en els rogers en els que les fibres representen el 95 %. En aquesta espècie, les fibres estaven composades principalment per cel·lulosa (67%) i tereftalat de polietilè (31%), amb una longitud mitjana de 2.50 mm (SD = 2.24). Les AFs de seitons (54 % del total d'ítems trobats) també estaven composades per cel·lulosa (42.97 %) i plàstic (10.9 %), però a més es trobaren partícules (46 %) composades per fragments y films sintètics (polietilè, polipropilè y poliamida). Tanmateix, els nostres resultats revelen diferències geogràfiques al llarg de l'àrea d'estudi amb nivells més alts d'ingesta d'AIs en peixos obtinguts a prop de l'àrea de Barcelona en ambdues espècies. Finalment, se han analitzat els potencials efectes negatius de l'exposició a aquests contaminants avaluant l'estat general de salut dels peixos a través de diferents indicadors, des de els més específics, com bio-marcadors enzimàtics o alteracions histològiques, fins als més generals, como els índexs de condició o infestació parasitaria. Malgrat s'han trobat algunes alteracions histològiques en ambdues espècies, així com diferències en alguns bioindicadors entre les diferents localitats, no se ha trobat relació entre aquestes i la y la presència y/o abundància d'AIs. Paral·lelament, amb la finalitat de determinar la importància del comportament alimentari i la temperatura en la ingestió d'AFs així com els possibles efectes negatius, s'han obtingut exemplars de sardina (Sardina pilchardus) del medi natural i s'han mantingut en condicions de laboratori para ser exposats a est tipus de contaminació. Els nostres resultats demostren que quan las sardines s'alimenten mitjançant filtració (mode d'alimentació menys selectiu), ingereixen més fibres (4.95 fibres/ind (SD=3.43)) en comparació amb del nombre de fibres que ingereixen quan s'alimenten mitjançant la captura selectiva d'aliment (0.6 fibres/ ind (SD=1.04)). A més, després de la ingestió, les fibres viatgen al llarg del tracte digestiu d'aquests peixos fins la seva expulsió total, sense evidències de retenció o acumulació al llarg del temps. La ingestió d'aquestes fibres plàstiques sembla no afectar la condició corporal de les sardines, però sí qe ho fa el comportament alimentari mitjançant la filtració. Finalment, sembla que la temperatura més alta afecta el patró d'expulsió de fibres, especialment en les sardines que s' alimenten mitjançant la filtració, de manera que els canvis en el medi ambient, como el canvi climàtic, podrien actuar como un factor sinèrgic y contribuir negativament a la ingesta d'AIs. Ésta tesis analiza la ingestión de microbasuras/ ítems de origen antrópico (AIs), (microplásticos y fibras antropogénicas (AFs)) de diferente composición (sintéticos y de celulosa), en especies de peces de interés comercial de diferentes hábitats como el salmonete (Mullus barbatus) una especie demersal y el boquerón (Engraulis encrasicolus) una especie pelágica en diferentes localidades del litoral catalán (Blanes, Barcelona y Tarragona). La ingestión de microbasuras se produce en ambas especies en su medio natural, tanto actualmente (en 2018 y 2019, para salmonetes y anchoas respectivamente) así como 12 años antes (en muestras obtenidas durante 2007). Los AIs aparecieron en el 50% de los digestivos analizados de ambas especies, con valores medios generales de 1.48 AIs/ind (SD=1.98) para salmonetes y 1.07 AIs/ind (SD=1.50) para boquerones. Éstos valores representan un incremento de un 46% (salmonetes) y un 30% (boquerones) en el porcentaje de peces que ingieren AIs comparando los individuos de Barcelona de los últimos años con los obtenidos durante 2007. Los AIs encontrados en los digestivos de los peces se identificaron mediante inspección visual i clasificaron morfológicamente. Tras su selección en función de sus características morfológicas, se procedió a la identificación de su composición mediante técnicas espectroscópicas (µ-RAMAN, FTIR y µ-FTIR). En ambas especies, las fibras (AFs) fueron las más abundantes, especialmente en los salmonetes en los que las fibras representan el 95 %. En esta especie, las fibras estaban compuestas principalmente por celulosa (67%) y tereftalato de polietileno (31%), con una longitud media de 2.50 mm (SD = 2.24). Las AFs de boquerones (54 % del total de ítems encontrados) también estaban compuestas por celulosa (42.97 %) y plástico (10.9 %), pero además se encontraron partículas (46 %) compuestas por fragmentos y films sintéticos (polietileno, polipropileno y poliamida). Asimismo, nuestros resultados revelan diferencias geográficas a lo largo del área de estudio con niveles más altos de ingesta de AIs en peces recolectados en los alrededores de Barcelona en ambas especies. Finalmente, se han analizado los potenciales efectos negativos de la exposición a estos contaminantes evaluando el estado general de salud de los peces a través de diferentes indicadores, desde los más específicos, como biomarcadores enzimáticos o alteraciones histológicas, hasta los más general, como índices de condición o infestación parasitaria. Aunque se han encontrado algunas alteraciones histológicas en ambas especies, así como diferencias en algunos bioindicadores entre las distintas localidades, no se ha encontrado relación entre éstas y la presencia y/o abundancia de AIs. Paralelamente, con el fin de determinar la importancia del comportamiento alimentario y la temperatura en la ingestión de AFs así como sus posibles efectos negativos, se han obtenido ejemplares de sardina europea (Sardina pilchardus) del medio natural y se han mantenido en condiciones de laboratorio para ser expuestos a este tipo de contaminación. Nuestros resultados demuestran que cuando las sardinas se alimentan por filtración (modo de alimentación menos selectivo), ingieren más fibras (4.95 fibras/ind (SD=3.43)) en comparación con el número de fibras que ingieren cuando se alimentan mediante la captura selectiva de alimentos (0.6 fibras/ ind (SD=1.04)). Además, después de la ingestión, las fibras viajan a lo largo del tracto digestivo de éstos peces hasta su total expulsión, sin evidencia de retención o acumulación en el tiempo. La ingestión de estas fibras plásticas parece no afectar la condición corporal de las sardinas, pero sí el comportamiento alimentario por filtración. Finalmente, parece que las temperaturas más altas afectan el patrón de expulsión de fibras, especialmente en las sardinas que se alimentan por filtración, por lo que los cambios en el medio ambiente, como el cambio climático, podrían actuar como un factor sinérgico y contribuir negativamente a la ingesta de AIs. The present thesis analyses the ingestion of micro-litter / anthropogenic items (AIs), including microplastics but also anthropogenic fibres (AFs) of different origin (synthetic and cellulose based), in the demersal red mullet (Mullus barbatus) and the foraging pelagic European anchovy (Engraulis encrasicolus) in different locations along the Catalan coast (Blanes, Barcelona and Tarragona). These commercial species are target species for monitoring this type of pollution in different habitats in the Mediterranean Sea. We show how the ingestion of micro-litter occurs in both fish species in their natural environment, not only recently (in samples obtained from fishing vessels in 2018 and 2019, for red mullets and European anchovies respectively) but also 12 years ago (in samples obtained during 2007). AIs were present in 50% of the analysed digestive tracts in both fish species, with a general mean values of 1.48 AIs/ind (SD=1.98) for red mullets and 1.07 (SD=1.50) for European anchovy. The percentage of fish ingesting AIs have been increased in 46% and 30% for red mullets and European anchovies, respectively, comparing individuals from Barcelona in recent years with those obtained during 2007. AIs were screened from digestive tract of fish and were morphological categorised by visual inspection. After their selection based on their morphological features, polymer identification was performed by using spectroscopic techniques (µ-RAMAN and FTIR and µ-FTIR). In both fish species, the most abundant shape were AFs, especially in red mullets in which fibres represent the 95 % of the total items. In this species, the fibres were mainly composed by cellulose (67%) and polyethylene terephthalate (31%), with a mean length of 2.50 mm (SD = 2.24). AFs in European anchovy (54 % of the total items found) were also composed by cellulose (42.97 %) and plastic (10.9 %), but particles (46 %) composed by fragments and films of synthetic polymers (such as polyethylene, polypropylene, and polyamide) were also found. Moreover, our results reveal geographical differences along the study area with higher levels of ingestion of AIs in fish collected in the surrounding area of Barcelona in both fish species. Likewise, the potential effects of exposure to these pollutants have been analysed by evaluating the general health status of the target species using different indicators and at different levels, from more specific, such as enzyme biomarkers or histological alterations to a more general level, such as condition indices or parasitic infestation. Although some histological alterations have been found in both fish species, as well as differences in some bioindicators among the different locations, no relationship has been found between these and the presence and/or abundance of AIs. On the other hand, in order to determine the importance of feeding behaviour and temperature in the ingestion of AFs and also its potential negative effects, specimens of European sardine (Sardina pilchardus) have been obtained from the natural environment and have been kept under laboratory conditions and exposed to this type of pollution. Our results demonstrated that when sardines were feeding by filtration (less selective feeding mode), they ingest more fibres (4.95 fibres/ind (SD=3.43)) compared to the number of fibres they ingest when feeding by catching food selectively (0.6 fibres/ind (SD=1.04)). Moreover, after ingestion, fibres travel throughout the digestive tract of sardines until their total egestion, with no evidence of retention or accumulation over time. The ingestion of these plastic fibres seems to not impoverish the body condition of sardines, but feeding behaviour by filtering. Finally, higher temperatures seem to affect the pattern of fibre expulsion, especially in filter-feeding sardines, thus, changes in the environment such us climate change might act as a synergistic factor and contribute negatively to the AIs ingestion.

[ES] Los microplásticos (MPs) son partículas de material plástico menores que 5 mm que están siendo identificadas en el agua, tierra y aire. La presencia de estos contaminantes emergentes en el medio ambiente supone una preocupación global actualmente, ya que no se sabe con exactitud su concentración y composición debido a la falta de protocolos de cuantificación e identificación estandarizados en los diferentes medios donde se encuentran. Igualmente, se desconoce el alcance de los efectos negativos que podrían provocar en el medio ambiente. La presente tesis estudia la presencia de microplásticos en diferentes corrientes de agua residual y natural, así como en fangos de depuración generados en las estaciones depuradoras de aguas residuales. El objetivo principal de la tesis consiste en evaluar diferentes protocolos para la extracción de microplásticos contenidos en muestras con diferentes características, así como su cuantificación e identificación. Para ello, se propusieron metodologías para la extracción de microplásticos en matrices con elevada carga orgánica (licor mezcla, fango digerido anaeróbicamente y fango deshidratado) y también en efluentes residuales, así como en aguas naturales tratadas (potables) y sin tratar. Asimismo, se evaluaron los posibles efectos de la presencia de microplásticos en un proceso de depuración mediante un reactor biológico de fangos activos, así como la distribución de estas micropartículas en el fango y en el efluente depurado. Además, se contempló también la posible fragmentación de microplásticos en nanoplásticos (NPs) en un sistema de depuración de aguas residuales y, por lo tanto, también se evaluaron los posibles efectos de los nanoplásticos en la biomasa de los fangos activos. Se observó que cuanto mayor era la concentración de carga orgánica en una muestra más difícil era el proceso tanto de purificación de la muestra como de identificación de microplásticos. Por lo tanto, para las muestras de fango fue necesario aplicar protocolos más complejos de extracción de microplásticos. La peroxidación, demostró ser un tratamiento eficaz de todas las muestras estudiadas, resultando en la reducción de la materia orgánica y en la mejora de la identificación visual. En los ensayos con el reactor biológico se observó una acumulación significativa de microplásticos en el licor mezcla (fango activo) frente al efluente. Esta acumulación de microplásticos en el fango puede suponer la contaminación de los suelos agrícolas cuando estos son aplicados como fertilizantes. Con el objetivo de mitigar la contaminación de suelos agrícolas por microplasticos presentes en fangos, se propuso el uso de la técnica de ultrasonidos para la extracción de estas micropartículas presentes en el licor de mezcla. Mediante esta técnica, cantidades significativas de microplasticos fueron separadas de la matriz orgánica de los fangos, que es la que se aplica al campo. Finalmente, se estudió la presencia de microfibras en aguas naturales y potables mediante a técnica de tinción con Rojo Nilo con el objetivo de investigar la viabilibilidad y limitaciones de este método. Se observó que la emisión de fluorescencia, por parte de microfibras vírgenes y microfibras separadas de estas muestras de agua, puede manifestar diferentes comportamientos de fluorescencia lo cual podría estar relacionado con el grado de degradación de los materiales de las microfibras., [CA] Els microplàstics (MPs) són partícules de material plàstic menors que 5 mm que estan siguent identificades en l'aigua, terra i aire. Actualment, la presència d'aquests contaminants emergents en el medi ambient suposa una preocupació global, ja que no se sap amb exactitud la seua concentració i composició a causa de la falta de protocols de quantificació i identificació estandarditzats en els diferents medis on es troben. Igualment, es desconeix l'abast dels efectes negatius que podrien provocar en el medi ambient. La present tesi estudia la presència de microplàstics en diferents corrents d'aigua residual i natural, així com en fangs de depuració generats en les estacions depuradores d'aigües residuals. L'objectiu principal de la tesi consisteix a avaluar diferents protocols per a l'extracció de microplàstics continguts en mostres amb diferents característiques, així com la seua quantificació i identificació. Per a això, es van proposar metodologies per a l'extracció de microplàstics en matrius amb elevada càrrega orgànica (licor mescla, fang digerit anaeróbicamente i fang deshidratat) i també en efluents residuals, així com en aigües naturals tractades (potables) i sense tractar. Així mateix, es van avaluar els possibles efectes de la presència de microplàstics en un procés de depuració mitjançant un reactor biològic de fangs actius, així com la distribució d'aquestes micropartícules en el fang i en l'efluent depurat. A més, es va contemplar també la possible fragmentació de microplàstics en nanoplásticos (NPs) en un sistema de depuració d'aigües residuals i, per tant, també es van avaluar els possibles efectes dels nanoplásticos en la biomassa dels fangs actius. Es va observar que com més gran era la concentració de càrrega orgànica en una mostra, més difícil era el procés tant de purificació de la mostra com d'identificació de microplàstics. Per tant, per a les mostres de fang va ser necessari aplicar protocols més complexos d'extracció de microplàstics. La peroxidació, va demostrar ser un tractament eficaç de totes les mostres estudiades, resultant en la reducció de la matèria orgànica i en la millora de la identificació visual. En els assajos amb el reactor biològic es va observar una acumulació significativa de microplàstics en el licor mescla (fang actiu) enfront de l'efluent. Aquesta acumulació de microplàstics en el fang pot suposar la contaminació dels sòls agrícoles quan aquests són aplicats com a fertilitzants. Amb l'objectiu de mitigar la contaminació de sòls agrícoles per microplàstics presents en fangs, es va proposar l'ús de la tècnica d'ultrasons per a l'extracció d'aquestes micropartícules presents en el licor de mescla. Mitjançant aquesta tècnica, quantitats significatives de microplàstics van ser separades de la matriu orgànica dels fangs, que és la que s'aplica al camp. Finalment, es va estudiar la presència de microfibres en aigües naturals i potables mitjançant a tècnica de tinció amb Rojo Nil amb l'objectiu d'investigar la viabilibilitat i limitacions d'aquest mètode. Es va observar que l'emissió de fluorescència, per part de microfibres verges i microfibres separades d'aquestes mostres d'aigua, pot manifestar diferents comportaments de fluorescència la qual cosa podria estar relacionada amb el grau de degradació dels materials de les microfibres., [EN] Microplastics (MPs) are particles of plastic material smaller than 5 mm that are being identified in water, soil, and air. The presence of these emerging contaminants in the environment is currently a global concern since their concentration and composition are unknown exactly due to the lack of standardized quantification and identification protocols in the different media where they are found. Likewise, the extent of the negative effects that they could cause in the environment is unknown. This thesis studies the presence of microplastics in different streams of wastewater and natural water, as well as in sewage sludge generated in wastewater treatment plants. The main objective of the thesis is to evaluate different protocols for the extraction of microplastics contained in samples with different characteristics, as well as their quantification and identification. For this, methodologies were proposed for the extraction of microplastics in matrices with a high organic load (mixed liquor, anaerobically digested sludge, and dehydrated sludge) and also in wastewater, as well as in treated (potable) and untreated natural waters. Likewise, the possible effects of the presence of microplastics in a depuration process using an activated sludge biological reactor were evaluated and the distribution of these microparticles in the sludge and in the final effluent. In addition, the possible fragmentation of microplastics into nanoplastics (NPs) in a wastewater treatment system was also considered and, therefore, the possible effects of nanoplastics on the biomass of activated sludge were also evaluated. It was observed that the higher the concentration of organic load in a sample, the more difficult the process of both sample purification and microplastic identification. Therefore, for the sludge samples, it was necessary to apply more complex microplastic extraction protocols. Peroxidation proved to be an effective treatment for all the samples studied, resulting in the reduction of organic matter and the improvement of visual identification. In the tests with the biological reactor, a significant accumulation of microplastics was observed in the mixed liquor (activated sludge) compared to the effluent. This accumulation of microplastics in the sludge can lead to the contamination of agricultural soils when they are applied as fertilizers. To mitigate the contamination of agricultural soils by microplastics present in sludge, the use of the ultrasound technique was proposed for the extraction of these microparticles present in the mixed liquor. Through this technique, significant amounts of microplastics were separated from the organic matrix of the sludge, which is what is applied to the field. Finally, the presence of microfibers in natural and drinking water was studied using the Nile Red staining technique to investigate the feasibility and limitations of this method. It was observed that the fluorescence emission by virgin microfibers and microfibers separated from these water samples can show different fluorescence behaviors which could be related to the degree of degradation of the microfiber materials., Authors thank the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities for the financial support (Reference of the project: RTI2018-096916-B-I00)

This research was funded by the Government of the Region de Murcia (Spain) by the Fundacion Seneca (project 20950/PI/18). The Fundacion Seneca had no role in the design of the study and collection, analysis, and interpretation of data and in writing the manuscript., Background: Metformin hydrochloride is a biguanide derivative that has been widely used to treat type 2 diabetes in humans. In veterinary medicine, metformin has shown increasing potential for diabetes treatment in different species, such as equids, dogs, cats and rabbits. It is highly hydrophilic, with incomplete gastrointestinal absorption and very large variability in absolute bioavailability between species, ranging from 4% in equids to 60% in humans. Metformin also shows a short half-life of approximately 2 h in dogs, cats, horses and humans. The objectives of this study were to evaluate a poly (lactic acid) (PLA) metformin microparticle formulation to test in rabbits and conduct a pharmacokinetics study of intravenous ( SIV) and oral solution ( SPO) metformin administration and oral PLA microparticle ( SPLA) administration to rabbits to evaluate the improvement in the metformin pharmacokinetics profile. Results: Metformin-loaded PLA microparticles were characterized by a spherical shape and high encapsulation efficiency. The results from Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy suggested the presence of interactions between metformin and PLA. X-Ray diffraction (XRD) analysis corroborated the results from the differential scanning calorimetry (DSC) studies, showing that metformin is present in an amorphous state within the microparticles. Physicochemical characterization suggested that PLA and metformin hydrochloride interacted within the microparticles via hydrogen bonding interactions. The pharmacokinetic study in rabbits showed sustained-release characteristics from the prepared microparticles with a delay in the time needed to reach the maximum concentration ( Tmax), decreased Cmax and bioavailability, and increased mean residence time (MRT) and half-life compared to the pure drug solution. Conclusions: Metformin-loaded PLA microparticles showed optimal and beneficial properties in terms of their physicochemical characteristics, making them suitable for use in an in vivo pharmacokinetic study. The pharmacokinetic parameters of the metformin microparticles from the in vivo study showed a shorter Tmax, longer MRT and half-life, decreased Cmax and the prolonged/sustained release expected for metformin. However, the unexpected decrease in bioavailability of metformin from the microparticles with respect to the oral solution should be evaluated for microparticle and dose design in future works, especially before being tested in other animal species in veterinary medicine., Government of the Region de Murcia (Spain) by the Fundacion Seneca 20950/PI/18

The increase in production, consumption and inadequate disposition of plastics has generated an accumulation of these elements in marine ecosystems, which have become important microplastics sinks (< 5 mm). The objective of this research was to determine the temporal and spatial differences in the density, distribution, and type of microplastics in the sediments of Buenaventura Bay. For this purpose, sediment samples were collected in the internal estuary (close to the rivers) and in the external estuary (with a greater marine influence). Samples were obtained in the dry, transition, and rainy season for the years 2015 and 2019. Microplastics were extracted by density separation method, each particle was classified and measured by optical microscopy. Density ranged from 11 to 1,354 particles/kg, with averages of 194.9 ± 51.3 and 359.6 ± 88.0 particles/kg for the years 2015 and 2019, respectively, reporting an increase of 84.4 %. The internal estuary presented a higher density in both years and the fibers constituted the most common form of microplastic particles, with 63.7 % for 2015 and 56.03 % for 2019. The presence and increasing accumulation of microplastics generates risks and adverse effects for the marine communities; additionally it coul compromise the food safety for coastal human populations. RESUMEN El aumento de la producción, consumo y la inadecuada disposición de plásticos, han generado una acumulación de estos en los ecosistemas marinos, los cuales se han convertido en importantes sumideros de microplásticos (< 5 mm). El objetivo de esta investigación fue determinar diferencias espaciales y temporales en distribución, densidad, y tipo de microplásticos en los sedimentos de la Bahía de Buenaventura. Para esto, se tomaron muestras de sedimento en el estuario interno, cercano a los ríos, y externo, con mayor influencia marina. Las muestras se tomaron en las épocas seca, de transición y de lluvia para los años 2015 y 2019. Los microplásticos fueron extraídos mediante el método de separación por densidad; cada partícula fue clasificada y medida por microscopía óptica. La densidad fluctuó entre 11 y 1 354 partículas/kg, con promedios de 194,9 ± 51,3 y 359,6 ± 88,0 partículas/kg para los años 2015 y 2019, respectivamente, mostrando un incremento de 84,4 %. El estuario interno presentó mayor densidad en ambos años y las fibras constituyeron la forma más común de partículas: 63,7 % en 2015 y 56,03 % en 2019. La presencia y creciente acumulación de microplásticos genera riesgos y efectos adversos para las comunidades marinas; adicionalmente podría comprometer la seguridad alimentaria de las poblaciones humanas costeras.

Plastic waste is recognised as a global threat to ecosystems. Microplastics may enter the food chain directly or indirectly in contaminated water or prey, respectively. Totally, 47 fishes from the inside and outside of aquaculture cages were analysed from Leros, a Greek island situated on the Aegean Sea. In addition, 11 samples of seawater were collected around aquaculture cages. The microplastics quantified were identified through a stereomicroscope and confirmed by a hot needle test. The results showed that in seawater and fish samples, fibres were the predominant type of microplastics, the main size was between 0.5 to 2 mm. Blue was the principal colour in fish and black was the principal colour in seawater samples. Furthermore, aquaculture and wild fishes are exposed to direct intake of microplastics from the seawater. This project demonstrates that the contamination and bioaccumulation of microplastics represent a real danger along the food chain. Os resíduos de plástico são reconhecidos como uma ameaça global para os ecossistemas. Os microplásticos podem entrar na cadeia alimentar direta ou indiretamente em água ou presa contaminada, respetivamente. No total, 47 peixes de dentro e fora das jaulas flutuantes de aquacultura foram analisados. Provenientes de Leros, uma ilha grega situada no Mar Egeu. Além disso, 11 amostras de água do mar foram recolhidas próximo das jaulas da aquacultura. Os microplásticos quantificados foram identificados através de um estereomicroscópio e confirmados pelo teste da agulha quente. Os resultados mostram que na água e nos peixes as fibras foram o tipo de microplásticos predominante, o tamanho principal foi de 0,5 a 2 mm. O azul foi a cor principal em peixes e o preto a cor principal nas amostras da água do mar. Adicionalmente, os peixes de aquacultura e selvagens estão expostos à ingestão directa de microplásticos da água do mar. Este projeto demonstra que a contaminação e bioacumulação de MPs representam um perigo real ao longo da cadeia alimentar.

[ES] Los microplásticos están extendidos heterogéneamente por todo el mundo, se acumulan a largo plazo contaminando desde las regiones más superpobladas de la tierra y sus costas hasta lugares prístinos y profundidades oceánicas. Un microplástico es una partícula, fragmento, fibra, pellet o esfera compuesta por material plástico, con una dimensión lineal entre 1μm-5mm. Entre otras, la acuicultura es considerada una fuente directa de entrada de microplásticos al medio y en consecuencia a los organismos producidos, ya que la mayoría de las instalaciones y del equipamiento empleado está constituido por diferentes materiales plásticos. El objetivo de este estudio es realizar una revisión sistemática que analice la información disponible acerca del efecto de los microplásticos en las especies acuícolas de interés comercial (algas, equinodermos, crustáceos, moluscos y peces) y las posibles correlaciones entre su presencia así como el posible riesgo para la salud humana por su consumo. Los resultados obtenidos son muy diversos, ya que dependen del tipo de polímero, su tamaño, concentración, tiempo de exposición, formato (fibras, fragmentos, pellets, microperlas, etc.); del método y protocolo de análisis utilizado; y también depende de la especie analizada e incluso del momento de su ciclo vital (larvas, juveniles o adultos). En conclusión, con el continuo aumento de los microplásticos en el medio ambiente, es necesario realizar una investigación sistemática para evaluar el impacto de los microplásticos en las especies acuícolas de valor comercial y su posible efecto en la salud humana., [EN] Microplastics are globally ubiquitous heterogeneously distributed, reaching and accumulating from the most overpopulated regions on earth and its coasts to pristine locations and ocean depths. A microplastic is a particle, fragment, fibre, pellet or sphere composed of plastic material, with a linear dimension between 1μm-5mm. Among many others, aquaculture is considered a direct source of microplastics entering the environment and consequently the organisms produced, as most of the facilities and gear used are made of different plastic materials. The aim of this study is to carry out a systematic review of the available information on the effect of microplastics on commercially valued aquaculture species (algae, echinoderms, crustaceans, molluscs and fish); as well as the possible correlations between their presence and the potential risk to human health from their consumption. The results obtained are very diverse, as they depend on the polymer type, its size, concentration, exposure time, format (fibres, fragments, pellets, microbeads, etc.), the analysis method and protocol used, as well as the species analysed and even on the moment of its life cycle (embryos, juveniles or adults). In conclusion, with the continuous increase of microplastics in the environment, systematic research to asses the impact of microplastics on commercially valued aquaculture species and their possible effect on human health.

La contaminación por plásticos está causando daños irreparables en el planeta y se agrava cada día. Los microplásticos (MPs) son un contaminante peligroso de interés mundial que amenaza a los organismos, los ecosistemas acuáticos y la salud pública. En este estudio experimental, elegimos como modelo animal de agua dulce a la langosta de río Procambarus clarkii, por ser una especie invasora exitosa, cosmopolita y muy tolerante condiciones extremas de nuevos ambientes, e investigamos la composición del microbioma del tracto intestinal de 12 individuos en tres condiciones: muestreados directamente del medio ambiente y en condiciones de laboratorio, expuestos con o sin MPs en los alimentos, utilizando PCR-DGGE y secuenciación de alto rendimiento del gen 16S rRNA, para determinar su efecto en el microbioma. Determinamos que Firmicutes, Proteobacteria, Bacteroidota y Actinobacteria eran los filos predominantes en la microbiota intestinal y desempeñaban papeles importantes en las funciones intestinales de digestión, absorción e inmunidad de P. clarkii. Tras 96 horas de exposición a los MPs, se observó una evidente disbiosis de la microbiota intestinal, como un aumento de las Alfaproteobacterias y las Actinobacterias. Además, se pudo evidenciar un aumento en la abundancia de los géneros Klebsiella, Acinetobacter, Hydromonas, Pseudomonas, Gemmobacter y Enterobacter. La mayoría de estos géneros se encuentran también en la microbiota intestinal de los humanos y causan infecciones debido a su resistencia a los antibióticos, por lo que podrían considerarse como microorganismos potencialmente perjudiciales para la salud de P. clarkii. Además, la abundancia de la clase Clostridia y Bateroides disminuyó en las muestras con MP, siendo microorganismos cruciales para el desarrollo del sistema inmune y para la prevención de patógenos, por lo que el desequilibrio podría ser un indicador de alguna alteración de la salud en P. clarkii. En general, estos resultados revelan una diferencia significativa en la riqueza (p=0,028) de las comunidades bacterianas intestinales tras el consumo de MPs en comparación con las muestras sin MPs, lo que favorece la abundancia de bacterias oportunistas y una posible transferencia de bacterias entre MPs a la microbiota intestinal del cangrejo de río, pudiendo afectar también a la salud de otros animales acuáticos y alterar los ecosistemas. UCR::Vicerrectoría de Investigación::Sistema de Estudios de Posgrado::Ciencias Básicas::Maestría Académica en Biología

Submitted by sapientia repositorio (repositorio@ualg.pt) on 2021-04-16T16:02:26Z No. of bitstreams: 1 Victor_Choquet_62042_These.pdf: 1702499 bytes, checksum: 8e2d3b153de3e6a41f691e336dcb5700 (MD5) Made available in DSpace on 2021-04-16T16:02:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Victor_Choquet_62042_These.pdf: 1702499 bytes, checksum: 8e2d3b153de3e6a41f691e336dcb5700 (MD5) Previous issue date: 2020-12-16

[ES] Como resultado del crecimiento de la producción de plástico en los últimos años, hay un crecimiento masivo de residuos plásticos. La mayoría de estos residuos de plástico terminan en el medio ambiente, lo que resulta perjudicial para el mismo. Por esta razón, en los últimos años, hay muchos estudios sobre cómo estos plásticos dañan el medio ambiente. Este trabajo se centra en los microplásticos, que son partículas de plástico de un tamaño inferior a 5 mm. Estas micro partículas están presentes en la mayoría de las aguas, incluidos océanos, mares, ríos, lagos, plantas de tratamiento de aguas residuales e incluso agua del grifo. A través de esta revisión, se ha estudiado qué son los microplásticos, cómo pueden clasificarse y cuál es su historia. Para hacerlo, se estudia la historia de los plásticos, ya que es importante conocer primero los plásticos, para finalmente comprender qué son y de dónde provienen los microplásticos. Además, se estudia cuáles son los efectos que estos microplásticos pueden tener en el medio ambiente, centrándose primero en los efectos en los ecosistemas y, a continuación, en los efectos sobre los organismos vivos. Este estudio se centra principalmente en el medio ambiente acuático. También se estudian cuáles son los métodos de análisis de microplásticos, siguiendo un procedimiento, desde la toma de muestras, el procesamiento de muestreo, cómo medir su forma y tamaño, así como hallar su color y estudiar cómo encontrar la composición química de estos microplásticos. Finalmente, se ha realizado una investigación de estudios sobre microplásticos, principalmente en medios acuáticos., [EN] As a result of the growth of plastic production in recent years, there is a massive growth of plastic waste. Most of this plastic waste ends up in the environment, resulting prejudicial to it. For this reason, in recent years, there are many studies on how these plastics damage the environment. This work focuses on microplastics, which are plastic particles of a size smaller than 5 mm. These micro particles are present in most waters, including oceans, seas, rivers, lakes, sewage treatment plants, and even tap water. Through this review, it has been studied what microplastics are, how can they be classified and which is their history. To make it, the history of plastics is studied, since it is important first to know plastics, to finally understand what they are and where the microplastics come from. In addition it is studied what are the effects that these microplastics can have in the environment, focusing first on the effects on ecosystems, and then the effects on living organisms. This study focuses mainly on the aquatic environment. It is also studied which are the methods of analysis of microplastics, following a procedure, from taking of samples, the sampling processing, how to measure their shape and size, as well as find their color, and studying how to find the chemical composition of these microplastics. Finally, it has been done a research of studies about microplastics, mainly in aquatic media.

Marine pollution has attracted increasing attention from scientists and the public in recent years due to its impacts on marine life. Studies have focussed on presence of plastics and metal contaminants in both the water and biota. Links between microplastics and metals in different ares of the environment are often overlooked. Analyses have focussed on many areas of coastal waters and the open ocean but, despite being located within the North Atlantic Gyre, Bermuda has never been studied for plastic presence. Therefore a sequence of impacts of marine pollution were analysed in the water and fishes of Bermuda to provide an overview of the country’s marine pollution situation. Surface trawls were used to determine plastic density in the ocean. This ocean plastic was then evaluated for its bioavailability of metal contaminants. Eight species of fish across three trophic levels were analysed for microplastics present in their guts. Two of these species were selected to investigate the level of metal contaminants in fish tissue. All species and 32% of individual fish contained plastic in their guts. Evidence of biomagnification of microplastics by trophic levels and length was found. Microplastics were confirmed as a vector for metals into fish as they are biovailable on injested microplastic particles. Illegal levels of Cd were found in all fish as well as some containing dangerous Pb and Cr levels. Cd showed a positive correlation with fish length whereas Pb showed a negative one. The presence of plastic and metals across species and trophic levels may pose a threat to their health and consumption of these fish and their predators causes concern of potential impacts on humans. These risks should be evaluated in future studies, focusing on higher trophic levels to improve understanding of the affects of marine pollution on ecosystems and humans. A poluição marinha tem atraído uma atenção crescente de cientistas e do público nos últimos anos devido ao seu impacto ambiental cada vez mais percetível. Um dos exemplos é o plástico é omnipresente no ambiente marinho, onde a sua introduçãotem vindo a aumentar continuamente nos últimos anos. Isso significa que a quantidade de plástico que chega ao oceano e, portanto, a incidência do impacto na vida marinha também está a aumentar, na forma de macro como de microplásticos levando à ingestão de plástico. Os estudos têm-se concentrado sobre a quantificação da presença de plásticos e contaminantes dissolvidos, incluindo metais na água e em organismos, incluindo peixes. O plástico encontrado e quantificado em vários locais do mundo tem sido ingerido por vários organismos marinhos. A ingestão de plástico pode causar problemas na saúde dos organismos, como danos internos e bloqueio gástrico, mas também impactos secundários associados aos metais e poluentes orgânicos que são absorvidos na sua superfície. As propriedades dos microplásticos encontrados no oceano, nomeadamente a sua grande superfície em relação ao volume e a degradação que sofrem devido às condições ambientais, tornam provável a adsorção de metais na sua superfície. Estes metais podem então ser acumulados nos tecidos dos peixes. Se acumulados em grandes quantidades, metais não essenciais podem interferir nos processos metabólicos, reduzindo a saúde do animal. A ligação entre o modo pelo qual a poluição afeta diferentes aspetos do oceano são frequentemente negligenciados. O plástico presente na água do mar que foi ingerido pelo peixe, e os contaminantes existentes na superfície desse plástico podem ser acumulados nos seus tecidos dependem um do outro, mas poucos estudos os vinculam. A deteção e quantificação dos plásticos têm-se concentrado em muitas áreas da zona costeira e do oceano aberto, mas, apesar de estarem localizadas no Gyre do Atlântico Norte, o plástico presente nas Bermudas nunca foi estudado na água ou em peixes da zona. Portanto, uma abordagem multifacetada para analisar a poluição marinha provocada pelos plásticos foi projetada para avaliar o impacto na água e nos peixes das águas das Bermudas para fornecer uma visão geral da situação da poluição marinha no país. As redes de arrasto de superfície foram usadas para determinar a densidade do plástico na superfície do oceano, tanto em locais costeiros como no exterior da ilha das Bermudas. Foram amostrados três locais onde foi avaliado quanto a biodisponibilidade de seis contaminantes metálicos (Zn, Cu, Cr, Cd, Pb e Ni), digerindo-o numa solução projetada para imitar as condições intestinais de um peixe. A solução foi então analisada usando Espectrofotometria de Absorção Atômica (EAA). Oito espécies de peixes em três níveis tróficos, variando de pequenos peixes planctivoros a predadores pelágicos maiores, foram recolhidos e dissecados quanto à presença de plástico no seu trato intestinal. O conteúdo intestinal foi digerido em hipoclorito de sódio e analisado ao microscópio para identificar a presença de plástico. Duas dessas espécies, Decapterus macarellus e Harengula humeralis, comercialmente mais valiosas e frequentemente consumidas por seres humanos nas Bermudas e no mundo todo, foram selecionadas para investigar o nível de contaminantes metálicos no tecido muscular dos peixes. Essa é a parte do peixe que é consumido pelos seres humanos, representando, portanto, o maior risco. Amostras de tecido muscular de 17 peixes foram digeridas em ácido nítrico e os níveis de metais analisados através do uso de EAA. O plástico encontrado na superfície do oceano variou entre 30.000 a 130.000 partículas / km2, 89% das quais eram microplásticas. Não foi encontrada diferença significativa entre os locais offshore e costeiros. Todas as oito espécies de peixes e 32% dos peixes individuais continham plástico, 92% dos quais eram microplásticos. A espécie que ingeriu mais plástico foi D. macarellus, uma espécie de alimentação superficial e de um grupo trófico de nível médio. As partículas encontradas foram menores que 14 mm, portanto é pouco provável que causem bloqueio gástrico, mas ainda podem causar lesões no intestino e efeitos secundários de contaminantes associados. O número de peças microplásticas encontradas no intestino dos peixes aumentou com o comprimento e o nível trófico. Essa bioacumulação e causa preocupação para espécies maiores e potencialmente para os seres humanos que frequentemente consomem esses peixes. A análise da EAA mostrou que contaminantes metálicos aderidos a partículas microplásticas ou adicionados durante a fabricação estão biodisponíveis para os peixes após digestão no intestino, permitindo que eles se acumulem nos tecidos do peixe. Os metais foram encontrados nos tecidos musculares de todos os peixes analisados. Níveis acima do valor legal de Cd foram encontrados em todos os peixes, e alguns que continham níveis perigosos de Pb e Cr. O Cd mostrou uma correlação positiva com o comprimento dos peixes, enquanto o Pb mostrou uma correlação negativa. Todos os outros metais não tiveram relação significativa com o comprimento do peixe. Os metais não essenciais, como Cd e Pb, têm a capacidade de afetar os processos metabólicos em peixes. Se os níveis de poluição continuarem a aumentar, a acumulação de metais nos peixes pode ter efeitos nocivos para a saúde e ter impacto no meio ambiente em geral. O consumo desses peixes em grandes quantidades pelos seres humanos pode potencialmente colocar as pessoas em risco de terem problemas de saúde associados a altos níveis de Pb e Cd, incluindo funções cerebrais e renais reduzidas. Os padrões na densidade microplástica na superfície do oceano foram difíceis de determinar, portanto considera-se que uma amostragem mais frequente ajudaria a revelar padrões espaciais ou temporais que poderiam ajudar a compreender o impacto do plástico ao redor das Bermudas. Tendo comprovado a presença de detritos plásticos e contaminantes metálicos no ambiente e na biota das Bermudas, pode dizer –se que esses aspetos devem ser analisados em maior profundidade no futuro para determinar em que medida estão a afectar o ambiente marinho como um todo. A presença de microplásticos e metais nas espécies e nos níveis tróficos pode representar uma ameaça à sua saúde humana devido ao consumo de peixes e seus predadores, causando preocupação de possíveis impactos sobre os seres humanos. Estudos adicionais sobre peixes comercialmente valiosos de níveis tróficos mais elevados apresentariam uma visão mais clara da ameaça a que os seres humanos estão expostos pelo consumo de peixes contaminados. Uma compreensão mais ampla dessas questões permitiria aos governos implementar leis apropriadas que visem proteger a saúde humana e a saúde dos oceanos como um todo.

Made available in DSpace on 2020-12-09T14:46:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 7393_15791.pdf: 11830886 bytes, checksum: 9f8b1bd8aa0dd90d0939a239a5340580 (MD5) Previous issue date: 2020-03-06

Microplastic content (MPs) in mussels (Mytilus spp.) from two areas of the north coast of Spain was measured for the first time. Additionally, a comparison of microplastic levels observed in mussels digested with nitric acid and with potassium hydroxide was carried out. The average microplastic concentration in mussels digested with nitric acid was significantly lower than that observed in mussels digested with potassium hydroxide (p < 0.05). The average concentration of microplastics in mussels from the Cantabrian Sea (2.55±2.80 MPs g–1 WW) was slightly higher than that in mussels from the Ria of Vigo (1.59±1.28 MPs g–1 WW). Both in the Ria of Vigo and in the Cantabrian Sea the observed pattern of pollution was fitted to the one expected. Consequently, mussels have been confirmed as suitable sentinel organisms for microplastic pollution., Se midió por primera vez el contenido en microplásticos (MPs) presente en mejillones (Mytilus spp.) procedentes de dos áreas de la costa del norte de España. Además, se llevó a cabo una comparación de los niveles de microplásticos observados en mejillones digeridos con ácido nítrico y con hidróxido de potasio. La concentración promedio de microplásticos que se observó en los mejillones digeridos con ácido nítrico fue significativamente inferior a la observada en los mejillones digeridos con hidróxido de potasio (p

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Oceanografia, Florianópolis, 2019. Microplásticos (MPs) receberam considerável atenção da comunidade científica porsua alta capacidade de dispersão e acúmulo em vários ambientes. Os microplásticosrepresentam um risco para a biota devido ao seu tamanho e similaridade com itensalimentares, pela capacidade de acúmulo nos organismos, causando danos físicos,pelos aditivos adicionados nas etapas de manufatura que podem ser liberados damatriz polimérica e pela sua capacidade de concentrar poluentes orgânicos. Dezpraias arenosas ao longo da Ilha de Santa Catarina foram amostradas para avaliar avariabilidade espacial na distribuição, composição, padrão de acúmulos e possíveisfontes de microplásticos. Todo material coletado foi analisado quanto à forma, cor,tamanho e estágio de degradação por processamento digital de imagens obtidas porlupa binocular e composição polimérica por espectrofotômetro de infravermelho portransformada de Fourier (FT-IR) com refletância total atenuada (ATR). Os pelletsforam avaliados visualmente quanto ao grau de intemperismo (amarelamento eerosão) e quanto ao grau de oxidação pela formação de grupamentos que indicam adegradação polimérica. A concentração de MPs variou de 1,33 a 127,3 itens m-2 nalinha de deixa e de 0 a 37,33 itens m-2 na porção pós praia. Destaca-se aimportância dos ventos, energia das ondas e orientação da praia na distribuição dosmicroplásticos Sugere-se que os pellets chegam à Ilha de Santa Catarina depois deuma curta permanência no oceano e também não ficaram no litoral por um longoperíodo de tempo. Abstract: Microplastics (MPs) have received considerable attention from the scientific community for their high dispersion and accumulation capacity in various environments. MPs pose a risk to biota due to their size and similarity to food items, they may accumulate in organisms, resulting in physical harm; they can also leach contaminants such as plastic additives and concentrate hydrophobic persistent organic pollutants. Ten sandy beaches along Santa Catarina Island were sampled to study spatial variability in the distribution, composition, weathering pattern and possible sources of MPs. All material collected was analyzed for shape, color, size and degradation stage by digital processing of images obtained by stereomicroscope and polymer composition was estimated by Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FT-IR) with attenuated total reflectance (ATR). Pellets were visually evaluated for the degree of weathering (yellowing and erosion) and the degree of oxidation by the formation of peaks that indicate polymeric degradation. The concentration of MPs ranged from 1.33 to 127.3 particles m-2 in the strandline and from 0 to 37.33 particles m-2 in the backshore portion. The importance of winds, wave energy and beach orientation in the distribution of microplastics is highlighted. It is suggested that pellets arrive in Santa Catarina Island after a short period in the ocean and have not been on the coast for a long time.

Texto completo del documento Heterotrophic microbes with the capability to process considerable amounts of organic matter can colonize microplastic particles (MP) in aquatic ecosystems. Weather colonization of microorganisms on MP will alter eco logical niche and functioning of microbial communities remains still unanswered. Therefore, we compared the functional diversity of biofilms on microplastics when incubated in three lakes in northeastern Germany differing in trophy and limnological features. For all lakes, we compared heterotrophic activities of MP biofilms with those of microorganisms in the surrounding water by using Biolog® EcoPlates and assessed their oxygen consumption in microcosm assays with and without MP. The present study found that the total biofilm biomass was higher in the oligo-mesotrophic and dystrophic lakes than in the eutrophic lake. In all lakes, functional diversity profiles of MP biofilms consistently differed from those in the surrounding water. However, solely in the oligo-mesotrophic lake MP biofilms had a higher functional richness compared to the ambient water. These results demonstrate that the functionality and hence the ecological role of MP-associated microbial communities are context-dependent, i.e. different environments lead to substantial changes in biomass build up and heterotrophic activities of MP biofilms. We propose that MP surfaces act as new niches for aquatic microorganisms and that the constantly in creasing MP pollution has the potential to globally impact carbon dynamics of pelagic environments by altering heterotrophic activities. Los microbios heterótrofos con capacidad para procesar cantidades considerables de materia orgánica pueden colonizar partículas microplásticas (MP) en los ecosistemas acuáticos. El tiempo de colonización de los microorganismos en las MP alterará el nicho ecológico y el funcionamiento de las comunidades microbianas sigue sin respuesta. Por lo tanto, comparamos la diversidad funcional de las biopelículas sobre microplásticos cuando se incuban en tres lagos del noreste de Alemania que difieren en trofeo y características limnológicas. En todos los lagos, comparamos las actividades heterótrofas de las biopelículas de MP con las de los microorganismos en el agua circundante mediante el uso de Biolog® EcoPlates y evaluamos su consumo de oxígeno en ensayos de microcosmos con y sin MP. En el presente estudio se comprobó que la biomasa total de las biopelículas era mayor en los lagos oligo-mesotróficos y distróficos que en el lago eutrófico. En todos los lagos, los perfiles de diversidad funcional de biofilms de MP difieren sistemáticamente de los del agua circundante. Sin embargo, sólo en el lago oligo-mesotrófico lago oligo-mesotrófico las biopelículas de MP tenían una mayor riqueza funcional en comparación con el agua del entorno. Estos resultados demuestran que la funcionalidad y, por tanto, el papel ecológico de las comunidades microbianas asociadas a MP dependen del contexto, es decir, que los diferentes entornos provocan cambios sustanciales en la acumulación de biomasa y en las actividades heterótrofas de las biopelículas de MP de las biopelículas de MP. Proponemos que las superficies de las MP actúan como nuevos nichos para los microorganismos acuáticos y que el aumento constante de la contaminación por MP tiene el potencial de impactar globalmente en la dinámica del carbono de los ambientes pelágicos alterando actividades heterótrofas. Universidad Nacional, Costa Rica. Instituto Regional de Estudios en Sustancias Tóxicas

Mestrado em Toxicologia e Ecotoxicologia Submitted by Carla Jesus (cjesus@ua.pt) on 2018-01-31T10:56:33Z No. of bitstreams: 1 Dissertação 1.pdf: 3834881 bytes, checksum: a6aca77ef2658224e85693a730aa199e (MD5) Made available in DSpace on 2018-01-31T10:56:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação 1.pdf: 3834881 bytes, checksum: a6aca77ef2658224e85693a730aa199e (MD5) Previous issue date: 2017

Mestrado em Toxicologia e Ecotoxicologia Plastics are considered one of the main environmental pollutants, especially in aquatic ecosystems. Most plastics are dumped into the environment without any treatment, which contributes to their dispersion, particularly in the form of small particles or fragments (microplastics). The aquatic environment, and in particular the oceans, are the final location for the deposit of large quantities of plastics, of various particles sizes and chemical constituents. Exposure of organisms to microplastics can result in physical (blockage or damage of the digestive tract) and chemical contamination (release of toxic compounds), which can lead to deleterious consequences. The presence of microplastics in the marine environment can also occur by direct introduction in the medium, in the form of microspheres used in cosmetics. Ecotoxicological effects of microplastics have led some cosmetic producers to offer viable alternatives to plastic microspheres, such as paraffin beads. However, the viability of such alternatives requires knowledge of the toxic properties of paraffin particles when in comparison with those posed by microplastic spheres. So, the main objective of this study was to evaluate the potential toxic effects of paraffin microparticles on key physiological processes of the marine mollusc Mytilus spp.. To attain this objective, this work assessed the acute effects of three densities (5, 20 and 80 mg/l) of four size ranges of paraffin particles (100-300 μm, 300-500 μm, 400-850 μm and 800-1200 μm) on mussels exposed for 96 h with and without food. The here-quantified toxicological parameters were the activities of four enzymes involved in metabolism (Glutathione-S-transferases, GSTs), and antioxidant defense (catalase, CAT; glutathione reductase, GRed; and glutathione peroxidase, GPx). In general, smaller microparticles (100-300 μm) caused nearly no effects on the activity of the four enzymes tested. On the contrary, larger particles (800-1200 μm), caused effects on every enzymatic activity. GRed activity was the least affected by the exposure, while GSTs was the most affected parameter. The effect of particle density was mainly observed for the treatment without food supply, and this influence was more significant for the highest particle density (80 mg/l). Overall, data obtained in this work suggest that, in the densities close to those found today in the environment, it is not possible to anticipate toxic effects on redox equilibrium and biotransformation metabolism in mussels. Os plásticos são considerados um dos principais poluentes ambientais, principalmente em ecossistemas aquáticos. Grande parte dos plásticos são libertados no ambiente sem qualquer tratamento, o que contribui para a sua dispersão ambiental, particularmente na forma de pequenas partículas ou fragmentos (microplásticos). O ambiente aquático, e em particular os oceanos, é a localização final para o depósito de grandes quantidades de plástico, com partículas de vários tamanhos e com vários constituintes químicos. A exposição dos organismos aos microplásticos pode resultar em contaminação física (bloqueio ou danos no sistema digestivo) e química (libertação de compostos tóxicos), o que pode levar a consequências nocivas. A presença de microplásticos em meio marinho pode ocorrer também por introdução direta no meio, na forma de microesferas utilizadas em cosméticos. Os efeitos ecotoxicológicos dos plásticos levaram alguns produtores de cosméticos a oferecer alternativas viáveis às microesferas de plástico, tais como partículas de parafina. No entanto, a viabilidade desta alternativa carece de um profundo conhecimento das propriedades ecotoxicológicas das partículas de parafina em comparação com as esferas de microplásticos. Assim sendo, o principal objetivo deste estudo foi avaliar os potenciais efeitos tóxicos de micropartículas de parafina em processos fisiológicos chave no molusco marinho Mytilus spp.. Para atingir este objetivo, este trabalho avaliou os efeitos agudos de três densidades (5, 20 e 80 mg/l) e quatro gamas de tamanho de partículas de parafina (100-300 μm, 300-500 μm, 400-850 μm and 800-1200 μm) em mexilhões expostos durante 96 h na presença e na ausência de alimento. Os parâmetros toxicológicos avaliados foram as atividades de quatro enzimas envolvidas no metabolismo (glutationa-S-transferases, GSTs) e defesas antioxidantes (catalase, CAT; glutationa redutase, GRed; e glutationa peroxidase, GPx). No geral, partículas mais pequenas (100-300 μm) quase não causaram efeito nas atividades das quatro enzimas testadas. Pelo contrário, partículas maiores (800-1200 μm) causaram efeitos em todas as atividades enzimáticas. A atividade de GRed foi a menos afetada pela exposição, enquanto que a atividade das GSTs foi o parâmetro mais afetado. O efeito da densidade das partículas foi maioritariamente observado para o tratamento sem alimento, e esta influência foi mais significativa para a densidade de partículas mais elevada (80 mg/l). No geral, os dados obtidos neste trabalho sugerem que, em densidades próximas às que são encontradas atualmente no ambiente, não é possível antecipar efeitos tóxicos ao nível do equilíbrio redox e de metabolismo de biotransformação em mexilhões.

Tese de mestrado, Ecologia Marinha, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017 Submitted by Teresa Boa (tdboa@fc.ul.pt) on 2018-02-27T15:05:40Z No. of bitstreams: 1 ulfc124347_tm_Cheila_Alexandre.pdf: 1165762 bytes, checksum: 44a36ea919c53b8d43197afc2d757f94 (MD5) Made available in DSpace on 2018-02-27T15:05:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ulfc124347_tm_Cheila_Alexandre.pdf: 1165762 bytes, checksum: 44a36ea919c53b8d43197afc2d757f94 (MD5) Previous issue date: 2017

CNPq Estuários são considerados ambientes importantes por promover refúgio, alimentação, reprodução e crescimento, além de servir como possíveis habitats de berçário para muitas espécies de peixes. Estudos sobre os padrões de movimento da comunidade ictioplanctônica dentro do ecossistema estuarino são de grande importância para entender como as espécies utilizam os recursos disponíveis para completar os seus ciclos de vida através das variações temporais e espaciais das diferentes fases ontogenéticas. Entretanto, a complexidade hidrodinâmica dos estuários não só influencia os organismos vivos, mas também materiais inanimados, tais como os detritos plásticos, atuando em sua retenção ou transporte para outros ambientes. Os detritos plásticos, associados ao aumento da urbanização das bacias hidrográficas, se originam principalmente em terra devido ao descarte impróprio, acidental ou desastres naturais. Durante seu tempo na terra, no mar ou nos estuários, os plásticos se fragmentam em microplásticos (< 5 mm). Flutuações sazonais de larvas de peixes e detritos plásticos (< 5mm) e suas quantidades em relação ao seston (organismos vivos e partículas não-vivas) foram estudadas ao longo do gradiente de salinidade do estuário do Rio Goiana (Resex Acaú-Goiana PE/PB) (Entre Abril, 2012 até Março, 2013). Além disso, a influência lunar na distribuição de larvas de peixes, zooplâncton e detritos plásticos (< 5 mm 5 mm. Micro e macroplásticos contaminaram todos os 12 canais de maré estudados. A densidade de fragmentos plásticos é similar à do terceiro táxon mais abundante, R. bahiensis (4,8 ind 100m-3). C. edentulus e R. bahiensis mostraram forte correlação com a lua quarto crescente, quando há menos zooplâncton. A lua quarto crescente também teve uma influência positiva nas altas densidades de micro filamentos plásticos nos canais. Anchovia clupeoides, Diapterus rhombeus, U. lefroyi e microplásticos duros tiveram associação com diferentes fases da lua, ocorrendo quando copépoda calanoida, larva de Caridae e zoé de U. cordatus foram abundantes nos canais. Cynoscion acoupa, G. oceanicus e A. brasiliensis, tiveram forte associação com a lua cheia, quando protozoé de Caridae e megalopa de U. cordatus também estavam altamente disponíveis, bem como plásticos duros e moles > 5mm, e tintas de barco e plásticos moles < 5mm. As fases da lua influenciaram a assembléia faunal e a poluição por plástico, mudando suas composições entre diferentes estágios de marés dentro dos canais da porção inferior do estuário do Rio Goiana. Esses resultados reforçam a importância do canal principal e dos canais de maré para proteção e estratégias alimentares. Além disso, a assembleia de larvas de peixes do estuário do Rio Goiana inclui muitas espécies que ocorrem no sistema como juvenis e adultos, confirmando o uso do estuário como berçário.