AquaTox - AquAMiGA

ECOTOXICOLOGIA

Regina Teresa Rosim Monteiro

CENA/USP

monteiro@cena.usp.br

Ecotoxicologia

• Estuda os efeitos tóxicos de substâncias químicas ou agentes físicos sobre os organismos vivos e a interação com o ecossistema.

• Substâncias: pesticidas, hidrocarbonetos, efluentes industriais, sabões, etc.

• Agentes Físicos: partículas, calor, frio, radiação, etc.

Organismos

• Testes com organismos coletados do ambiente, sensíveis para o estudo.

• Testes com organismos no laboratório:

Organismos padronizados, protocolo de manuseio internacional, testes padronizados, sensibilidade, manejo, relevância ecológica, distribuição geográfica, custos.

Ecotoxicologia

• Para avaliação ecotoxicológica de um ambiente procura-se as fontes de emissão dos poluentes, sua transformação, difusão, adsorção, biodisponibilidade, comportamento e destino. Os riscos para os organismos incluindo o homem. É uma ação integrada do destino e efeito de substâncias tóxicas.

• Zagatto, P.A. Cap1- Ecotoxicologia IN: Ecotoxicologia Aquática, São Carlos: Rima, 2006, 464 p.

Ecotoxicogia

• A partir da segunda revolução industrial, ~1940 – aparecimento de substâncias sintéticas difícil degradação e toxicidade para diversos organismos.

• Aumento populacional;• Aumento de doenças de veiculação

hídrica;• A partir de 1960 a poluição por agentes

químicos ou degradação hídrica passa a ser fato no mundo todo.

Exemplos de toxicidade

• DDT- efeito no metabolismo de cálcio, efeitos em aves, nos humanos endurecimento das veias e artérias, nos insetos age no SNC.

• Mercúrio – Minesota, Japão industria produtora de aldeídos – Hg como catalisador, efluente contaminou cadeia trófica.

• PCBs – contaminação de óleos de cozinha-

• Floração de cianobactérias.

Tanner-grass (Brachiaria arrecta, Brachiaria subquadripara )Gramínea perene originária da ÁfricaEspécie tóxica: produz intoxicações severas no gado1977: Convênio entre o Ministério da Agricultura e a Secretaria da Agricultura-SP para erradicação da espécie no território estadual;Estudo da WWF afirma que esta espécie influencia negativamente a ictiofauna e o restante da fauna aquática já nas nascentes dos rios do Pantanal;No Estado do Paraná, a espécie é reconhecida como espécie exótica invasora (Portaria 095 do Instituto Ambiental do Paraná, de 22.05.2007).

Represa Salto Grande Americana

Fontes Pontuais ou difusas

• Efluentes, esgotos – possíveis de serem monitorados;

• Produtos lixiviados ou carreados por enxurrada da zona urbana ou rural , chuvas ácidas, são difíceis de controlar. Deve-se controlar as causas.

• São necessários o incentivo de tratamento de efluentes e esgoto, o reuso, o reaproveitamento dos resíduos.

Relação dose efeitoGradual em um indivíduo ou população, ou seja, aumenta a dose, aumenta o efeito até o efeito máximo.

Meia vida no organismoé o tempo que decorre para a concentração plasmática ou a quantidade da substância no organismo ser reduzida em 50%. É influenciada pela ligação protéica, depuração (eliminação da substância) e da velocidade de distribuição.

Termos em toxicologia

DL50 dose letal 50%dose do tóxico que causa morte em 50% da população exposta.

Problemas da DL50: mede a mortalidade com uma dose única e não a toxicidade subletal, bem como varia muito entre as espécies e as vias de exposição e não pode ser extrapolada com segurança para o ser humano

DOSEÉ a quantidade de uma substância expressa em unidades por massa corporal. Dependendo da via, a mesma dose (x mg/kg) pode ser administrada em volumes diferentes.Exemploum grama em um animal de 2 kg corresponde a uma dose de 1000 mg/ 2kg ou 500 mg/kgem relação a um adulto de 70 kg para que ingira a mesma dose: 70kg x 500 mg/kg = 35 gA dose administrada é diferente de volume administrado

dose resposta

é a fase que determina a relação entre a dose/quantidade do agente e a resposta biológica valendo-se de teste toxicológicos e epidemiológicos.

Gráfico Dose-Resposta

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15

Concentração do Xenobiótico

Efe

ito

Efeito máximo

Bioensaios

Os Bioensaios de causas e efeitos iniciaram com peixes na década de 40. Com o tempo e utilização da técnica foi necessário padronizar. Só depois de validados e com repetitividade e reprodutibilidade em vários laboratórios é que os testes podem ser recomendados. Os organismos são expostos a diferentes concentrações da substância teste e avaliados quanto aos efeitos agudos ou crônicos.

Bioensaios

• As vantagens em se utilizar um bioensaio é que diferentes organismos podem ser exposto em um período de tempo curto ou longo e estes detectarem efeitos tóxicos de pequenas concentrações ou combinações de diferentes substâncias ou condições que análises químicas não alcançam. Ou ainda amostras ambientais como águas e sedimentos naturais.

Teste Agudo e Crônicos

• Teste Agudo: observa-se efeitos rápidos ocorridos na respiração ou sistema nervoso central, duração de 1 a 5 dias, resultados em CL50 ou CE50 ou CI50 .

• Teste Crônico: observa-se efeitos por geração: no crescimento, reprodução e sobrevivência. Usa-se organismos jovens em desenvolvimento.

Objetivos:

•Monitorar a qualidade de águas ou ambiente;•Registro de produtos químicos;•Caracterizar efluentes ou resíduos sólidos;•Avaliar impacto ambiental de lançamentos de efluentes em corpos receptores;•Estabelecer limites permissíveis de lançamentos no solo;•Avaliar potencial de periculosidade e riscos ambientais.

C. xanthus

H. attenuataP.

subcapitata

D. similisL. sativa

A. cepa

Bioensaios

Concentração Efetiva CE50

Análises dos experimentos

Mortalidade e

reprodução

Inibição do crescimento

Análises dos experimentos

% de Inibição

Mutagenicidade e genotoxicidadeEstatística Kruskal-Wallis

Mortalidade e eclosão

Estatística Teste de Fischer /Classificado sua toxicidade (BARBOSA, 2000)

Teste com Algas

• A alga Selenastrum ou Pseudochircheriella capitata é de água doce, distribuição cosmopolita, unicelular. Observa-se o efeito do aumento ou diminuição do número de células (crescimento), por contagem ou por turgidez.

Teste com Minhocas

• Geralmente é utilizado para ver efeitos de substâncias aplicadas ao solo. A minhoca é importada, se alimenta de detritos orgânicos e se reproduz rapidamente.

• Organismos são criados no laboratório.

• No teste usa-se solo artificial (musgo+areia+caulin), coloca-se 10 organismos aclimatados e após 7 a 14 dias conta-se os indivíduos (%mortalidade).

Eisenia foetida

Toxicidade Aguda para Microcrustaceo

Daphnia similis Daphnia magma

Teste com Peixes

• Utiliza-se as larvas (24 h) dos peixes.

Alimentação duas vezes ao dia. Avalia-se efeito letal e sub-letal, 96h (4 dias) após aplicação do produto.

Danio rerioPaulistinha, zebrafish

Cyprinus carpioCarpa comum

Testes de Toxicidade com peixes

Teste Toxicidade Aguda com Peixes

• Aquário pra paulistinha 3l e carpa 20 a 25 l

• Avaliação após 4, 24. 48 e 92 h

• Efeitos sub-letais: perda de equilíbrio, flutuação ou agonia no fundo, natação errática, etc.

• Concentração até 100% de mortalidade

Testes de toxicidade com planta Terrestres

Germinação e crescimento• Plantas terrestres (OECD 208,

Draft 2000)• Monocotiledôneas -milho (Zea

mays) • Dicotiledôneas – soja (Glycine

max) e pepino (Cucumis sativus).

• Várias são recomendadas. • Objetivo: determinar a CL50

CI50 e CE50 de substâncias (germinação e crescimento – peso dos organismos, ao longo de 21 dias). Usa três espécies, cinco sementes cada. Luz e escuro.

Mês LC50 EC50

dez/05 1.81g/l 1.10g/l

jan/06 2.15g/l 1.25g/l

fev/06 2,74g/l 1,69g/l

mar/06 2,77g/l 1,04g/l

abr/06 3,06g/l 1,40g/l

Tabela 5 – Resultados dos testes de sensibilidade para Hydra attenuata a Na Cl

Testes de Sensibilidade

Teste de Sensibilidade de Daphnia Magna para

Na Cl.

Mês LC50

dez/05 5.33g/l

jan/06 4.50g/l

fev/06 4.49g/l

mar/06 5,06g/l

abr/06 5,33g/l

Carta Controle

Rio Corumbataí-Pastoreio

Allium cepa Elongação da raiz – agudoH. attenuata Morte ou alterações morfológica agudo e crônico S.capricornutum Número de células - crônico

D. similis , D. magna Imobilidade ou morte- agudo Tamanho do organismo, peso,

sobrevivência reprodução – crônico

Lactuca sativa Germinação e crescimento de raízes - agudo e crônico

Teste com Daphnia

Piracicaba

Rio ClaroJusante

X XRio ClaroMontante

XCorumbataíJusante

XCorumbataíMontante

X* X** X* X*AnalândiaJusante

Analândia Montante

D. similis AGUDO

5/11

D. magna CRÔNICO 5/11

( com alimentação)

D. magna AGUDO27/02 20/05 5/11

(sem alimentação)

X

             

Estaçõesnov/04 fev/05 mai/05 set/05 Dez/05 mar/06

1 >100% >100% >100% > 100% >100% >100%

2 25,9% >100% >100% > 100% >100% >100%

3 14,2% >100% >100% 96,8% >100% 86,6%

4 23,5% >100% >100% 95,3% >100% 80,7%

5 43,7% >100% >100% 96,4% 93,1% 77,1%

6 22,5% >100% >100% 25,9% 96,5% 62,5%

7 17,1%>100

% 70,1% 22,2% 57,7% 38,7%

Resultados de toxicidade para Hydra com sedimentos de rio, CL50 96 h

Crescimento –S.capricornutum

0

2

4

6

8

10

12

14

0

2

4

6

8

10

12

14

Sel

enas

trum

cap

ricor

nutu

m (10

5 mL

-1)

Piracic

aba

Jusa

nte

Rio Clar

o

Jusa

nte

Rio Clar

o

Mon

tant

e

Corum

bata

í

Jusa

nte

Corum

bata

í

Mon

tant

eAna

lândia

Jusa

nte

Analân

dia

Mon

tant

e

Água Sedimento

Controle

Raiz de Cebola

0,0

0,5

1,0

1,5

Piracic

aba

Rio Clar

o

Juan

teRio Clar

o

Mon

tant

e

Corum

bata

í

Jusa

nte

Corum

bata

í

Mon

tant

eAnalân

dia

Jusa

nte

Analân

dia

Mon

tant

eContro

le

Ra

iz (

cm

)

Dados: Médias (em Dados: Médias (em g/L) dos teores de pigmentos g/L) dos teores de pigmentos fotossintetizantes totais (clorofila-a) - excluídos os resultados fotossintetizantes totais (clorofila-a) - excluídos os resultados da coleta de 23/09/05 da coleta de 23/09/05 Fonte: SEMAE - Piracicaba

Ponto de Coleta do Corumbataí Médias dos teores de pigmentos fotossintetizantes totais (clorofila-a)

1 – Analândia – nascente 2,50 2 – Analândia – cachoeira 1,61 3 – Corumbataí – ponte 1,43

4 – Corumbataí – extraç. areia 3,48 5 – Rio Claro – ETA 3,93

6 – Rio Claro – Assistência 4,74 7 – Piracicaba – Sta Terezinha 4,24

Estado trófico em função da concentração de clorofila-aEstado trófico em função da concentração de clorofila-aEstado trófico Concentração de clorofila-a (μg/ L)

Oligotrófico 0 a 4 Mesotrófico 4 a 10 Eutrófico > 10

Algas e suas influências na qualidade das águas e nas tecnologias de tratamento - Fonte: Di Bernardo

Parâmetros Físicos e Químicos2003-2004

pH OD CE NO3 NH3

AM 7,1 8,2 24,0 0,4 0,1

AJ 7,3 7,5 23,6 0,2 0,5

CM 7,3 7,5 29,9 0,2 0,5

CJ 7,6 7,0 35,5 0,2 0,4

RCM 7,4 6,1 44,6 0,2 0,5

RCJ 7,5 4,3 138,5 0,9 0,5

Pira 7,2 5,7 141,7 0,9 0,7

Culturas na Bacia -1995

• Em seus 1.700 m2• 26% cana,• 3% citros• 24 moléculas de herbicidas utilizadas • 85% se resumem em 7 moléculas• Moléculas que possuem mobilidade no solo

alcançaram a água do rio no período das chuvas, acima de limites permitidos para consumo humano e proteção de organismos aquáticos.

Metais ou Elementos Químicos

• As fontes de contaminação por metais: estão presentes em fertilizantes, esgotos doméstico e industriais.

• Na água não foi encontrado elementos acima dos valores permitidos.

• No sedimento as concentrações são preocupantes próximo a foz do Rio.

• Nas partículas em suspensão as concentrações foram de 8 a 113 X superiores ao do sedimento, em coleta após chuva forte (nov, 2004).

Alumínio 7 mil

Ferro 5 mil

Manganês 184

Cobre 9

Cromo 5

Chumbo 4

Estrôncio 4

Níquel 3

Arsênico 0,66

cádmio 0,18

Quantidade em kg por dia de elementos transportado pelo rioAdsorvido às partículas – nov. 2004