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Rocha GM, Salvador B, de Souza Laino P, Santos GHC, Demoner LE, da Conceição LR, Teixeira-Amaral P, Mill GN, Ghisolfi RD, Costa ES, Longhini CM, da Silva CA, Cagnin RC, Sá F, Neto RR, Junior CD, Oliveira KS, Grilo CF, da Silva Quaresma V, Bonecker SLC, Fernandes LFL. Responses of marine zooplankton indicators after five years of a dam rupture in the Doce River, Southeastern Brazil. Sci Total Environ 2022; 806:151249. [PMID: 34715214 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.151249] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.5] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/19/2021] [Revised: 09/24/2021] [Accepted: 10/22/2021] [Indexed: 06/13/2023]
Abstract
Since November of 2015, when ore tailings from a dam rupture reached the Atlantic Ocean, researchers are trying to assess the degree of impact across the Doce River and adjacent coastal area. This study aims to use the zooplankton dynamics as a tool to evaluate the environmental impact in the coastal region, five years after the rupture, during periods of low and high river flow. Doce River flow varied from 49 to 5179 m3/s and structured the zooplankton community between periods of low and high river flow, but salinity and chlorophyll-a had stronger correlation with depth (r = 0.40 and - 0.40 respectively) than with the Doce River discharge variation along the sampling period (r < 0.2). On the other hand, inorganic particles in the water and total metal concentration (dissolved + particulate), used as tracers of the iron enriched tailing (Al, Cd, Cr, Cu, Fe, V), were correlated with fluvial discharge and showed to be the main factor driving the zooplankton community dynamics. For assessing the degree of environmental impact, we tested the ecological indexes for the zooplankton community. Margalef Richness, Pielou Evenness and Shannon-Wiener Diversity varied from 2.52, 0.40 and 1.39 (all registered during high river flow period) to 9.02, 0.85 and 3.44 (all registered during low river flow period), respectively. Along with those community indicators, we evaluated the response of representative taxonomical genera such as Paracalanus, Oikopleura and Temora, regarding the Doce River flow, and found population patterns that established a baseline for future monitoring in the region. Our results showed that the zooplankton community is more fragile when the river discharge is stronger, and this pattern is confirmed by all indicators tested.
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Affiliation(s)
- Gustavo Martins Rocha
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil.
| | - Bianca Salvador
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Pedro de Souza Laino
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Gabriel Harley Costa Santos
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Lilian Elisa Demoner
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Laura Rodrigues da Conceição
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Priscila Teixeira-Amaral
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Guilherme Nogueira Mill
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Renato David Ghisolfi
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Eduardo Schettini Costa
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Cybelle Menolli Longhini
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Cesar Alexandro da Silva
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Renata Caiado Cagnin
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Fabian Sá
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Renato Rodrigues Neto
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Camilo Dias Junior
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Kyssyanne Samihra Oliveira
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Caroline Fiório Grilo
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Valéria da Silva Quaresma
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Sérgio Luiz Costa Bonecker
- Universidade Federal do Rio de Janeiro, Departamento de Zoologia, Av. Carlos Chagas Filho, 373 - CCS, bloco A, sala A0-0850 Cid. Universitário, Ilha do Fundão 21941-902, Brazil
| | - Luiz Fernando Loureiro Fernandes
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
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Bonecker ACT, Menezes BS, Dias Junior C, Silva CAD, Ancona CM, Dias CDO, Longhini CM, Costa ES, Sá F, Lázaro GCS, Mill GN, Rocha GM, Lemos KDN, da Conceição LR, Demoner LE, Fernandes LFL, Castro MSD, Alves MM, Laino PDS, Auer PPB, Cagnin RC, Ghisolfi RD, Neto RR, Bonecker SLC. An integrated study of the plankton community after four years of Fundão dam disaster. Sci Total Environ 2022; 806:150613. [PMID: 34648830 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.150613] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 1.0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/12/2021] [Revised: 09/12/2021] [Accepted: 09/22/2021] [Indexed: 06/13/2023]
Abstract
Mining activities can affect the environment either by the tailings releasing or dams failures. The impact of the tailings can last decades and cause chronic effects due to their toxicity. The Fundão dam collapse, a relevant environmental disaster, occurred in November 2015 in Southeastern Brazil. Tailing rich in metals reached the Doce River and arrived in the Atlantic Ocean. Previous studies revealed the acute impact of the tailings in the marine planktonic community near the Doce River mouth. The current study aims to characterize the structure of planktonic assemblages in the impacted area after four years of the disaster. Sampling occurred in November 2018, January, April, and July 2019 at 32 stations located at the marine coastal area near the Doce River mouth. Our study detected high metal concentrations in the surface waters during January 2019, when the lowest diversity and abundance of phytoplankton, lowest zooplankton diversity, and low ichthyoplankton abundance were recorded. The zooplanktonic community was structured by environmental parameters and ichthyoplankton assemblages in November 2018, January and April 2019. Nutrients and metals, mainly iron from the tailing carried by the Doce River waters to the marine environment changed the plankton community, confirming the impact of the Fundão Dam collapse in the coastal area near the Doce River mouth. The phytoplankton community, influenced by the nutrients and to a lesser extent metals concentrations, was not decisive in the zooplankton community structure. The environmental variability was driven by the meteoceanographic conditions and the Doce River flow. There was a high correlation between the zooplanktonic community and ichthyoplanktonic assemblage and the environmental factors and metals. These relations indicate the impact of the tailings from the collapse of the Fundão Dam on these communities, even after four years of the Mariana disaster.
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Affiliation(s)
- Ana Cristina Teixeira Bonecker
- Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Biologia, Departamento de Zoologia, Avenida Prof. Rodolpho Rocco, 211, Prédio do CCS, Bloco A, Sala A0-084, Ilha do Fundão, 21941-909 Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
| | - Bárbara Santos Menezes
- Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Biologia, Departamento de Zoologia, Avenida Prof. Rodolpho Rocco, 211, Prédio do CCS, Bloco A, Sala A0-084, Ilha do Fundão, 21941-909 Rio de Janeiro, RJ, Brazil; Universidade Federal do Rio de Janeiro, Centro de Tecnologia, Escola Politécnica, Programa de Engenharia Ambiental-PEA, Avenida Athos da Silveira Ramos, 149, Bl. A, 2 andar, Sala DAPG, Ilha do Fundão, 21941-909 Rio de Janeiro, RJ, Brazil
| | - Camilo Dias Junior
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Cesar Alexandro da Silva
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Cintia Maria Ancona
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Cristina de Oliveira Dias
- Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Biologia, Departamento de Zoologia, Avenida Prof. Rodolpho Rocco, 211, Prédio do CCS, Bloco A, Sala A0-084, Ilha do Fundão, 21941-909 Rio de Janeiro, RJ, Brazil; Universidade Federal do Rio de Janeiro, Centro de Tecnologia, Escola Politécnica, Programa de Engenharia Ambiental-PEA, Avenida Athos da Silveira Ramos, 149, Bl. A, 2 andar, Sala DAPG, Ilha do Fundão, 21941-909 Rio de Janeiro, RJ, Brazil
| | - Cybelle Menolli Longhini
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Eduardo Schettini Costa
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Fabian Sá
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Georgette Cristina Salvador Lázaro
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Guilherme Nogueira Mill
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Gustavo Martins Rocha
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Kassia do Nascimento Lemos
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Laura Rodrigues da Conceição
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Lilian Elisa Demoner
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Luiz Fernando Loureiro Fernandes
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Márcia Salustiano de Castro
- Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Biologia, Departamento de Zoologia, Avenida Prof. Rodolpho Rocco, 211, Prédio do CCS, Bloco A, Sala A0-084, Ilha do Fundão, 21941-909 Rio de Janeiro, RJ, Brazil; Universidade Federal do Rio de Janeiro, Centro de Tecnologia, Escola Politécnica, Programa de Engenharia Ambiental-PEA, Avenida Athos da Silveira Ramos, 149, Bl. A, 2 andar, Sala DAPG, Ilha do Fundão, 21941-909 Rio de Janeiro, RJ, Brazil
| | - Mariana Magnago Alves
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Pedro de Souza Laino
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Pollyanna Pereira Borgo Auer
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Renata Caiado Cagnin
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Renato David Ghisolfi
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Renato Rodrigues Neto
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Sérgio Luiz Costa Bonecker
- Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Biologia, Departamento de Zoologia, Avenida Prof. Rodolpho Rocco, 211, Prédio do CCS, Bloco A, Sala A0-084, Ilha do Fundão, 21941-909 Rio de Janeiro, RJ, Brazil; Universidade Federal do Rio de Janeiro, Centro de Tecnologia, Escola Politécnica, Programa de Engenharia Ambiental-PEA, Avenida Athos da Silveira Ramos, 149, Bl. A, 2 andar, Sala DAPG, Ilha do Fundão, 21941-909 Rio de Janeiro, RJ, Brazil
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Fernandes LFL, Paiva TRM, Longhini CM, Pereira JB, Ghisolfi RD, Lázaro GCS, Demoner LE, Laino PDS, Conceição LRD, Sá F, Neto RR, Dias Junior C, Lemos KDN, Quaresma VDS, Oliveira KS, Grilo CF, Rocha GM. Marine zooplankton dynamics after a major mining dam rupture in the Doce River, southeastern Brazil: Rapid response to a changing environment. Sci Total Environ 2020; 736:139621. [PMID: 32485382 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.139621] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.3] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 03/11/2020] [Revised: 04/30/2020] [Accepted: 05/20/2020] [Indexed: 06/11/2023]
Abstract
Zooplankton were sampled five days after the tailings from the Samarco dam rupture reached the ocean in the coastal region at the mouth of the Doce River. This was one of the largest environmental disasters in Brazilian history, and the impacts on the marine biota are not yet fully understood. This study aimed to evaluate the zooplankton community short term responses to the metal enrichment after the tailings reached the coastal region in different scenarios. Our results showed an acute impact on the zooplankton community, which peaked in abundance (222,958.60 ind/m3) and decreased in diversity (H' = 1.23) near the river mouth. Two copepod species, Parvocalanus sp. and Oithona nana, composed up to 61% of the total abundance and they were correlated with concentrations of Fe, Pb, Cu and Zn in particulate fraction. These species feed opportunistically on nanophytoplankton, which dominated the autotroph community, possibly in response to the iron enrichment caused by the mud flow. A shift on zooplankton species composition was also observed. During the first three days, we found the presence of oceanic species in the 20 and 30 m isobaths during an incomplete upwelling event, which directly correlated with the presence of Calanoides carinatus. However, only three days later, following a cold front passage and consequent increase of water turbidity, those species were already absent, and the zooplankton community was significantly altered (PERMANOVA, df = 1, pseudo-F = 9.2247, p = .001). Zooplankton responded quickly to the environmental changes detected during our sampling period and proved to be key factors in costal monitoring, especially in dynamic oceanographic areas such as the Doce River coastal region.
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Affiliation(s)
- Luiz Fernando Loureiro Fernandes
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil.
| | - Tayná Rosa Martins Paiva
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Cybelle Menolli Longhini
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Juliano Bicalho Pereira
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Renato David Ghisolfi
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Georgette Cristina Salvador Lázaro
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Lilian Elisa Demoner
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Pedro de Souza Laino
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Laura Rodrigues da Conceição
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Fabian Sá
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Renato Rodrigues Neto
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Camilo Dias Junior
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Kássia do Nascimento Lemos
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Valéria da Silva Quaresma
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Kyssyanne Samihra Oliveira
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Caroline Fiório Grilo
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
| | - Gustavo Martins Rocha
- Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Oceanografia e Ecologia, Av. Fernando Ferrari 514, Vitória, Espírito Santo, Brazil
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