Artículo | The treatment of municipal wastewater in the Arctic is challenging due to a variety of financial, operational, climatic and technical issues. To better understand the efficacy of current wastewater treatment in this region and the hazard posed to receiving waters, we assessed the occurrence of nutrients and contaminants (i.e., pharmaceuticals, antibiotic resistance genes) as they moved through a lagoon-based treatment system in Cambridge Bay, Nunavut, Canada. Wastewater treatment in this community is performed by the use of a lagoon-tundra wetland system that is discharged into the marine environment and is representative of current common practices throughout the region. In 2014, samples were collected before and during lagoon discharge from two locations in the main lagoon, one location downstream from the lagoon effluent and three locations offshore. Grab samples were collected to measure nutrients (e.g., total nitrogen and phosphorus) and the presence of antibiotic resistance genebearing microbes, and Polar Organic Chemical Integrative Samplers (POCIS) were deployed to collect passively organic contaminants in all locations. A total of six pharmaceuticals were detected from a screen of twenty-eight analytes during the study: atenolol, carbamazepine, clarithromycin, metoprolol, sulfamethoxazole and trimethoprim. The greatest concentrations of nutrients, antibiotic resistance genes (ARGs), and pharmaceuticals were found in sampling locations within the treatment lagoon. Offshore of the release point, we observed limited to no detection of pharmaceuticals and ARGs, but no change in total nitrogen and phosphorus from pre-release. We conclude that the current concentrations of monitored pharmaceuticals do not pose a significant hazard at this time to aquatic organisms in Cambridge Bay.

The estuarine ecosystem of Madre de Dios Lagoon (MDL), in the Caribbean Coast of Costa Rica, is exposed to contamination with pesticide residues coming from the upstream agricultural areas. Biomarkers can provide a better indication of the fitness of biota in real mixture exposure scenarios than traditional lethal dose toxicity measurements. Here, we measured biomarkers of biotransformation, oxidative stress, and neurotoxicity on Astyanax aeneus, an abundant fish species in MDL. Glutathione S-transferase activity (GST), catalase activity (CAT), lipid peroxidation (LPO), and cholinesterase activity (ChE) were measured in fish collected during seven sampling campaigns, carried out between 2016 and 2018. Pesticide residues were analyzed in surface water samples collected every time fish were sampled. Residues of 25 pesticides, including fungicides, insecticides, and herbicides, were detected. The biomarkers measured in A. aeneus varied along the sampling moments, with biotransformation and oxidative stress signals showing a coupled response throughout the assessment. Furthermore, significant correlations were established between three biomarkers (GST, LPO, and CAT) and individual pesticides, as well as between GST and LPO with groups of pesticides with shared biocide action. Among pesticides, insecticide residues had a major influence on the responses observed in fish. This work demonstrates the chronic exposure to pesticide residues in MDL and how such exposure is related to physiological responses in fish that can affect their health and potentially, the trophic networks. This early warning information should be considered to improve the protection of estuarine ecosystems in the tropics. | El ecosistema estuarino de la Laguna Madre de Dios (MDL), en la Costa Caribe de Costa Rica, está expuesto a la contaminación con residuos de pesticidas procedentes de las zonas agrícolas situadas aguas arriba. Los biomarcadores pueden proporcionar una mejor indicación de la aptitud de la biota en escenarios reales de exposición a mezclas que las mediciones tradicionales de toxicidad de dosis letales. Aquí medimos biomarcadores de biotransformación, estrés oxidativo y neurotoxicidad en Astyanax aeneus, una especie de pez abundante en MDL. Actividad glutatión S-transferasa (GST), actividad catalasa (CAT), peroxidación lipídica (LPO) y actividad colinesterasa (ChE) se midieron en peces recolectados durante siete campañas de muestreo, realizadas entre 2016 y 2018. Residuos de pesticidas se analizaron en muestras de agua superficial recolectadas cada vez que se tomaron muestras de peces. Residuos de 25 pesticidas, incluidos fungicidas, Se detectaron insecticidas y herbicidas. Los biomarcadores medidos en A. aeneus variaron a lo largo de los momentos de muestreo, con señales de biotransformación y estrés oxidativo que muestran una respuesta acoplada a lo largo de la evaluación. Además, Se establecieron correlaciones significativas entre tres biomarcadores (GST, LPO y CAT) y pesticidas individuales, así como como entre GST y LPO con grupos de plaguicidas con acción biocida compartida. Entre los plaguicidas, los residuos de insecticidas habían una influencia importante en las respuestas observadas en los peces. Este trabajo demuestra la exposición crónica a residuos de pesticidas en MDL y cómo dicha exposición se relaciona con respuestas fisiológicas en los peces que pueden afectar su salud y, potencialmente, la redes tróficas. Esta información de alerta temprana debe considerarse para mejorar la protección de los ecosistemas estuarinos. en los trópicos. | Universidad Nacional, Costa Rica | Springer, Alemania | Escuela de Ciencias Biológicas

PM2.5 and PM10 samples were collected at 4 and 14 sampling sites, respectively, located in the Metropolitan area of Costa Rica (MACR), during 2010-2011. These sites were representative of commercial, industrial and residential zones of this region. Concentrations of elemental carbon (EC) and organic carbon (OC) were analyzed using the IMPROVE thermal-optical reflectance (TOR) method. OC and EC concentrations were higher in commercial and industrial sites and showed clear seasonal variations with higher concentrations observed in the rainy season (May-November) than in the dry season (December-April), due to wind patterns in the study area. Total carbonaceous aerosol accounted for 35% of PM10 and 56% of PM2.5 mass. Good correlation between OC and EC in PM10 (R=0.89-0.75) and PM2.5 (R=0.79-0.64) indicated that they had common dominant sources of combustion such as industrial activities and traffic emissions. The annual average concentrations of estimated SOC (Secondary Organic Carbon) in the MACR PM10 samples showed values between 0.65-8.49 mg/m3, accounting for 48% and 56% of the OC in PM10 and PM2.5 respectively. Positive Matrix Factorization (PMF) identified five principal sources for OC and EC in particles: gasoline vehicles, diesel vehicles, on road traffic, wood smoke and industrial combustion. The contribution of each of the source varied between the PM10 and PM2.5 size fractions. | Se recolectaron muestras de PM2.5 y PM10 en 4 y 14 sitios de muestreo, respectivamente, ubicados en el Área Metropolitana de Costa Rica (MACR), durante 2010-2011. Estos sitios eran representativos de zonas comerciales, industriales y residenciales de esta región. Las concentraciones de carbono elemental (CE) y carbono orgánico (OC) se analizaron utilizando el método IMPROVE termoóptica reflectancia (TOR). Las concentraciones de OC y CE fueron mayores en los sitios comerciales e industriales y mostraron claras variaciones estacionales con concentraciones más altas observadas en la temporada de lluvias (mayo-noviembre) que en la estación seca (diciembre-abril), debido a los patrones de viento en el área de estudio. El aerosol carbonoso total representó el 35% de PM10 y el 56% de la masa de PM2.5. La buena correlación entre OC y EC en PM10 (R = 0,89-0,75) y PM2,5 (R = 0,79-0,64) indicó que tenían fuentes de combustión dominantes comunes como las actividades industriales y las emisiones de tráfico. Las concentraciones medias anuales de SOC (Carbono Orgánico Secundario) estimado en las muestras MACR PM10 mostraron valores entre 0.65-8.49 mg / m3, representando el 48% y 56% de la OC en PM10 y PM2.5 respectivamente. La Factorización de Matriz Positiva (PMF) identificó cinco fuentes principales de OC y EC en partículas: vehículos de gasolina, vehículos diesel, en el tráfico rodado, humo de leña y combustión industrial. La contribución de cada una de las fuentes varió entre las fracciones de tamaño PM10 y PM2.5. | As amostras de PM2.5 e PM10 foram coletadas em 4 e 14 locais de amostragem, respectivamente, localizados na área metropolitana da Costa Rica (MACR), durante 2010-2011. Esses locais eram representativos das zonas comerciais, industriais e residenciais desta região. As concentrações de carbono elementar (CE) e carbono orgânico (OC) foram analisadas usando o método IMPROVE de refletância ótica-térmica (TOR). As concentrações de OC e EC foram maiores nos locais comerciais e industriais e mostraram claras variações sazonais com maiores concentrações observadas na estação chuvosa (maio-novembro) do que na estação seca (dezembro-abril), devido aos padrões de vento na área de estudo. O aerossol carbonáceo total foi responsável por 35% da massa de PM10 e 56% da massa de PM2,5. A boa correlação entre OC e EC em PM10 (R = 0,89-0,75) e PM2,5 (R = 0,79-0,64) indicou que eles tinham fontes dominantes comuns de combustão, como atividades industriais e emissões de tráfego. As concentrações médias anuais estimadas de SOC (Carbono Orgânico Secundário) nas amostras MACR PM10 apresentaram valores entre 0,65-8,49 mg / m3, representando 48% e 56% do OC em PM10 e PM2,5 respectivamente. A Fatoração de Matriz Positiva (PMF) identificou cinco fontes principais de CO e CE em partículas: veículos a gasolina, veículos a diesel, no tráfego rodoviário, fumaça de lenha e combustão industrial. A contribuição de cada uma das fontes variou entre as frações de tamanho PM10 e PM2,5. | Universidad Nacional, Costa Rica | Universidad de Costa Rica | Instituto Nacional de Ecología, Mexico | Universidad Nacional Autónoma de México, México | Escuela de Ciencias Ambientales

Filterable PM2.5 concentrations and their chemical characterizations were analyzed for 67 boilers and 25 indirect furnaces located in the Metropolitan Area of Costa Rica from February 2014 to November 2015. The PM2.5 samples were characterized by their composition, focusing on trace elements, inorganic ions and organic and elemental carbon. The results of PM2.5 concentrations ranged from 72 to 735 mgm-3, with the highest concentrations found for sources using biomass fuel, particularly Type B boilers, and the lowest values for diesel boilers. Further speciation of fine particulate matter (PM) showed significant levels of vanadium and nickel for boilers that use heavy fuel oil (bunker); 4886 and 1942 μgm-3, respectively. Copper and manganese were the most relevant metals for biomass burning sources, due to plant absorption from the soil. As for ion concentration, sulfate presented the highest concentrations for biomass boilers and furnaces, whereas chloride only presented the highest concentrations for furnaces. To complete the balance, organic and elemental carbon (OC and EC) analyses were made, in which biomass burning sources presented values five times higher than oil fuels. A Spearman's correlation analysis was made for the data set, revealing significant relationships between heavy metals, sulfate, and fine PM with respect to heavy fuel oil. For the biomass sources, the correlations pointed to K, Na, Mn and, in some cases, oxygen. | Se analizaron las concentraciones filtrables de PM2.5 y sus caracterizaciones químicas para 67 calderas y 25 hornos indirectos ubicados en el Área Metropolitana de Costa Rica desde febrero de 2014 hasta noviembre de 2015. Las muestras de PM2.5 se caracterizaron por su composición, centrándose en oligoelementos, iones inorgánicos y carbono orgánico y elemental. Los resultados de las concentraciones de PM2.5 variaron de 72 a 735 mgm-3, con las concentraciones más altas encontradas para fuentes que utilizan combustible de biomasa, particularmente calderas Tipo B, y el valores más bajos para calderas diesel. Una mayor especiación de partículas finas (PM) mostró una significativa niveles de vanadio y níquel para calderas que utilizan fuel oil pesado (bunker); 4886 y 1942 mgm-3, respectivamente. El cobre y el manganeso fueron los metales más relevantes para las fuentes de combustión de biomasa, debido a Absorción de plantas del suelo. En cuanto a la concentración de iones, el sulfato presentó las mayores concentraciones para calderas y hornos de biomasa, mientras que el cloruro solo presentó las concentraciones más altas para los hornos. Para completar el balance, se realizaron análisis de carbono orgánico y elemental (OC y EC), en los cuales las fuentes de combustión de biomasa presentaron valores cinco veces superiores a los combustibles derivados del petróleo. La correlación de Spearman. Se realizó un análisis para el conjunto de datos, revelando relaciones significativas entre metales pesados, sulfato y PM fino con respecto al fuelóleo pesado. Para las fuentes de biomasa, las correlaciones apuntaron a K, Na, Mn y, en algunos casos, oxígeno. | As concentrações filtráveis ​​de PM2,5 e suas caracterizações químicas foram analisadas para 67 caldeiras e 25 fornos indiretos localizados na Região Metropolitana da Costa Rica de fevereiro de 2014 a novembro de 2015. As amostras de PM2,5 foram caracterizadas por sua composição, com foco em oligoelementos, íons inorgânicos e carbono orgânico e elementar. Os resultados para as concentrações de PM2,5 variaram de 72 a 735 mgm-3, com as concentrações mais altas encontradas para fontes que usam combustível de biomassa, particularmente caldeiras Tipo B, e os valores mais baixos para caldeiras a diesel. A maior especiação de partículas finas (PM) mostrou níveis significativos de vanádio e níquel para caldeiras que usam óleo combustível pesado (bunker); 4886 e 1942 mgm-3, respectivamente. O cobre e o manganês foram os metais mais relevantes para as fontes de combustão da biomassa, devido à absorção das plantas do solo. Em relação à concentração de íons, o sulfato apresentou as maiores concentrações para caldeiras e fornos a biomassa, enquanto o cloreto apresentou as maiores concentrações apenas para os fornos. Para completar o balanço, foram realizadas análises de carbono orgânico e elementar (OC e EC), nas quais as fontes de combustão de biomassa apresentaram valores cinco vezes maiores que os combustíveis derivados do petróleo. A correlação de Spearman. Uma análise foi realizada para o conjunto de dados, revelando relações significativas entre metais pesados, sulfato e MP fino em relação ao óleo combustível pesado. Para fontes de biomassa, as correlações apontaram para K, Na, Mn e, em alguns casos, oxigênio. | Universidad Nacional, Costa Rica | Universidad Autónoma Metropolitana, México | Escuela de Ciencias Ambientales

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) concentrations in PM10 and PM2.5 particles were measured at 14 monitoring sites (12 for PM10 and 2 for PM2.5), located in the Metropolitan Area of Costa Rica, from January to November 2013. High-volume air samplers with pretreated quartz filters were used to collect the particles. The analytical determination was carried out using high-performance liquid chromatography (HPLC). The most abundant PAHs were benzo[a]anthracene, indeno(1,2,3-cd)pyrene, dibenz[a,h]anthracene and acenaphthylene. Ratios obtained by correlating the concentration of some PAHs, both PM10 and PM2.5, suggest that gasoline and diesel vehicles are the main sources in the area being studied. This is consistent with the results obtained when applying the positive matrix factorization (PMF) analysis, since vehicles accounted for 62–74% of total emissions in the area; burning wood fuel was the second source of emissions, contributing between 7 and 15%; and road dust was third, with almost 8%. | Se midieron las concentraciones de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) en partículas PM10 y PM2.5 en 14 sitios de monitoreo (12 para PM10 y 2 para PM2.5), ubicados en el Área Metropolitana de Costa Rica, de enero a noviembre de 2013. Alto volumen Se utilizaron muestreadores de aire con filtros de cuarzo pretratados para recoger las partículas. La determinación analítica se realizó mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). Los HAP más abundantes fueron benzo [a] antraceno, indeno (1,2,3-cd) pireno, dibenz [a, h] antraceno y acenaftileno. Los ratios obtenidos al correlacionar la concentración de algunos HAP, tanto de PM10 como de PM2,5, sugieren que los vehículos de gasolina y diésel son las principales fuentes en el área de estudio. Esto es consistente con los resultados obtenidos al aplicar el análisis de factorización matricial positiva (PMF), ya que los vehículos representaron 62-74% de las emisiones totales en el área; la quema de leña fue la segunda fuente de emisiones, contribuyendo entre el 7 y el 15%; y el polvo de la carretera ocupó el tercer lugar, con casi el 8%. | Universidad Nacional, Costa Rica | Laboratorio de Análisis Ambiental. Facultad de Ciencias Ambientales. Universidad Nacional, Costa Rica

This study analyzed the profiles of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in filterable PM2.5 particles collected from a total of 71 boilers and 22 indirect type furnaces that burn liquid and biomass fuels in the Metropolitan Area of Costa Rica, from February 2014 to November 2015. Modified method NIOSH 5506 was used to analyze PAHs content present in the filter samples. The average concentration of PM2.5 showed values between 18 and 735 mg m−3, based on the source and fuel type used, while the total PAHs in the PM2.5 fraction ranged 1.02–592 μgm−3. For biomass boilers, the most abundant species were Benzo[g,h,i]perylene (BghiP) (35.7–46.5%), Indeno[1,2,3-cd]pyrene (IND) (20.6–27.1%), Benzo[a]pyrene (BaP) (5.2–14.7%) and Dibenzo[a,h]anthracene (DBA) (3.2–13.9%), while for liquid fuels IND (12.8–20.5%), BghiP (7.9–21.2%), Fluoranthene (Flu) (14.5–21.3%) and Pyrene (Pyr) (9.8–14.5%) prevailed. The particles from biomass furnace emissions present higher concentrations of PAHs classified by the U.S. EPA as probable human carcinogens causing a greater health risk than other fuels. Among the diagnostic concentration ratios examined, only BaP/(BaP+Chr), BaA/Chr, BaA/BaP and Pyr/BaP coefficients demonstrated codependency on the type of fuel used. | Este estudio analizó los perfiles de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) en partículas filtrables PM2.5 recolectadas de un total de 71 calderas y 22 hornos de tipo indirecto que queman combustibles líquidos y de biomasa en el Área Metropolitana de Costa Rica, de febrero de 2014 a noviembre de 2015 Se utilizó el método modificado NIOSH 5506 para analizar el contenido de PAH presentes en las muestras de filtro. La concentración promedio de PM2.5 mostró valores entre 18 y 735 mg m − 3, según la fuente y el tipo de combustible utilizado, mientras que los PAH totales en la fracción de PM2.5 variaron entre 1.02 y 592 μgm − 3. Para las calderas de biomasa, las especies más abundantes fueron Benzo [g, h, i] perileno (BghiP) (35,7–46,5%), Indeno [1,2,3-cd] pireno (IND) (20,6–27,1%), Benzo [a] pireno (BaP) (5,2–14,7%) y Dibenzo [a, h] antraceno (DBA) (3,2–13,9%), mientras que para los combustibles líquidos IND (12,8–20,5%), BghiP (7,9–21,2%) , Predominaron el fluoranteno (gripe) (14,5–21,3%) y el pireno (Pyr) (9,8–14,5%). Las partículas de las emisiones de los hornos de biomasa presentan concentraciones más altas de HAP clasificados por la EPA de los EE. UU. Como probables carcinógenos humanos y causan un mayor riesgo para la salud que otros combustibles. Entre las relaciones de concentración de diagnóstico examinadas, solo los coeficientes BaP / (BaP + Chr), BaA / Chr, BaA / BaP y Pyr / BaP demostraron codependencia en el tipo de combustible utilizado. | Este estudo analisou os perfis de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs) em partículas filtráveis ​​de PM2,5 coletadas de um total de 71 caldeiras e 22 fornos do tipo indireto que queimam combustíveis líquidos e de biomassa na Área Metropolitana da Costa Rica, de fevereiro de 2014 a novembro de 2015 O método modificado NIOSH 5506 foi usado para analisar o conteúdo de PAHs presentes nas amostras de filtro. A concentração média de PM2,5 apresentou valores entre 18 e 735 mg m − 3, com base na fonte e no tipo de combustível usado, enquanto o total de PAHs na fração PM2,5 variou de 1,02–592 μgm − 3. Para caldeiras de biomassa, as espécies mais abundantes foram Benzo [g, h, i] perileno (BghiP) (35,7-46,5%), Indeno [1,2,3-cd] pireno (IND) (20,6-27,1%), Benzo [a] pireno (BaP) (5,2–14,7%) e Dibenzo [a, h] antraceno (DBA) (3,2–13,9%), enquanto que para combustíveis líquidos IND (12,8–20,5%), BghiP (7,9–21,2%) , Fluoranteno (Flu) (14,5–21,3%) e Pireno (Pyr) (9,8–14,5%) prevaleceram. As partículas das emissões do forno de biomassa apresentam maiores concentrações de PAHs classificados pela U.S. EPA como prováveis ​​carcinógenos humanos, causando um maior risco à saúde do que outros combustíveis. Dentre as razões de concentração diagnósticas examinadas, apenas os coeficientes BaP / (BaP + Chr), BaA / Chr, BaA / BaP e Pyr / BaP demonstraram co-dependência do tipo de combustível utilizado. | Universidad Nacional, Costa Rica | Universidad Autónoma Metropolitana, México | Escuela de Ciencias Ambientales