Post on 09-Jun-2015
Ecotoxicologia
Bióloga M.Sc. Lucineide Maranho
Sociedade moderna
Poluição ambiental
Saúde dos ecossistemas
Ecotoxicologia → Pesquisador francês René Truhaut em 1969
Eco do grego oîkos = casa, domicílio, habitat: ecologia
Toxicologia (ciência dos agentes tóxicos, venenos e da intoxicação)
Primeiros testes de toxicidade com despejos industriais → 1863 –1917
Testes de toxicidade aguda com organismos aquáticos → 1930
Rachel Carson – 1962 o livro Silent Spring – primeira advertência sobre os organoclorados
No Brasil – 1975 → Programa Internacional de Padronização de testes de toxicidade aguda com peixes
Toxicologia
Ciência que estuda os efeitos nocivos decorrentes da interação de substâncias químicas e de fenômenos físicos com o organismo.
EcotoxicologiaEstuda os efeitos adversos dos agentes tóxicos causados porcontaminantes naturais ou sintéticos para o ambiente, através de ensaioscom matéria viva.
Monitoramento com testes de toxicidade
Finalidade da ecotoxicologiaSaber em qual grandeza, as substâncias
químicas, isoladas ou em forma de misturas, são
nocivas, como e onde manifestam seus efeitos.
Knie, J. L. W. ; Lopes, E. W. B., 2004
A ecotoxicologia alerta para os danos ocorridos
nos diversos ecossistemas por substâncias
químicas que representam risco e, assim,
sugere a aplicação de medidas preventivas
para impactos futuros antes que ocorram graves
danos ao ambiente natural.
Perigo
Abordagem ecotoxicológica
Atividades humanas Processos naturais
Fonte de contaminação
Ecossistemas
Conseqüências ecotoxicológicas
Destino dos poluentes nos ecossistemas
Destino dos poluentes
PoluiçãoAr
Água
Solo / sedimento
Água receptor final dos poluentes
Destino dos poluentes nos ecossistemas
As propriedades físico-químicas dos xenobióticos determinam o transporte entre as diferentes fases do meio.
Transporte: processos físicos abióticosfatores bióticos
Vias de transferência entre os meios
Ar
ÁguaSolo
Biota Sedimento
AZEVEDO, F.A.; CHASIN, A.A.M. 2003
Agente Tóxico (xenobiótico, substância ou toxicante)
Qualquer substância química que, interagindo com um organismo vivo, écapaz de produzir um efeito tóxico seja este uma alteração funcional ou a morte.
A movimentação dos contaminantes nos meiosé determinada por processos físicos relacionados às propriedades químicas dos compartimentos ambientais e dos contaminantes.
Destino dos poluentes nos ecossistemas
Destino dos poluentes nos ecossistemasMecanismos de destino e transporte
ArFotólisesReações com OH-
ÁguaHidrólisesFotólisesOxidação/reduçãoBiodegradação
SoloFotólisesHidrólisesBiodegradaçãoOxidação/redução
BiotaBioacumulaçãoMetabolismo
SedimentoHidrólisesDegradação microbianaOxidação/redução
OPAS/USEPA, 1996
Consumidores primários
http://www.sacsplash.org/critters/daphnia.htm
Testes de toxicidadeMétodo utilizado para detectar e avaliar a capacidade de um agente
tóxico provocar efeito nocivo utilizando representantes bioindicadores
dos grandes grupos de uma cadeia ecológica. Produtores
Consumidores secundários
Testes de toxicidadeToxicidade – sinais, sintomas e efeitos que causam desequilíbrio orgânico.
Toxicidade aguda
Toxicidade crônica
CE50 e CL50
CENO (Concentração de Efeito Não Observado)
CEO (Concentração de Efeito Observado)
Cultivo de algas
Pseodukirchneriella subcapitata
Pimephales promelas
Danio rerio
Testes de toxicidade - Sistema teste
Microcrustáceo - Daphnia magna
Abelhas – Apis mellifera Minhocas – Eisenia foetida
Testes de toxicidade - Sistema teste
Substância teste
Substância de Referência - substância utilizada para avaliação da sensibilidade do sistema teste
Carta-Sensibilidade da cultura de Daphnia magna ao dicromato de potássio (produto Merck, Artigo nº 1.04864.0500, pureza 99,9%) em água reconstituída M4 (06/Julho/2000 a 28/Novembro/2001)
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Testes nº
CE
50;2
4h (
mg
/
+ 2s = 1,70
MÉDIA = 1,22
2s = 0,73
Faixa sensibilidade: 0,9 a 1,5 mg/L (Norma NF-T 90-301, Jan/98), 0,9 a 2,0 mg/L (Norma ISO6341-1982)
Carta de sensibilidadeCarta- Sensibilidade da cultura de Daphnia similis ao dicromato de potássio (produto Merck, artigo
nº1.04864.0500, pureza 99%) em água reconstituída MS (01/Junho/2001 a 18/Outubro/2001)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Teste nº
CE
50;2
4h (
mg
/ +2S = 0,61
Média = 0,45
-2S = 0,28
Sistemas de exposição
Sistema estático
Sistema semi estático
Sistema de fluxo contínuo
Acumulação
Bioconcentração
Biomagnificação
Depuração
Acumulação = 0,62 x 10-8µg heptacloro/µg organismo
Depuração = 0,25 x 10-8µg heptacloro/µg organismo
Acumulação = 0,12 x 10-5µg heptacloro/µg organismo
Acumulação = 0,10 x 10-5µg heptacloro/µg organismo
Fatores que influem na Toxicidade ligados ao agente químico
propriedade físico-química (solubilidade, tamanho molecular, estado físico, etc.); impurezas e contaminantes; fatores envolvidos na formulação (veículo, adjuvantes).
Fatores que influem na Toxicidade relacionados com o organismo
espécie, linhagem, fatores genéticos; fatores imunológicos, estado nutricional, dieta; sexo, estado hormonal, idade, peso corpóreo; estado emocional, estado patológico.
Fatores que influem na Toxicidade relacionados com a exposição
via de introdução;
dose ou concentração;
ambiente;
temperatura,
pressão;
radiações;
outros (luz, umidade, etc.).
Espécie “IDEAL”
Métodos fiáveis de cultura e teste
Relevância para omeio receptor
Representativa do níveltrófico a proteger
Sensível a possíveis contaminantes
Distribuição numa vastaárea geográfica
Critérios agudos e crônicos de avaliação
Fácil manuseioe cultura
Abundante e facilmente acessível
Qual a espécie mais sensível?
Um ensaio detecta todos os efeitos?
Não existe
Bateria de ensaiosDiferentes níveis tróficosDiferentes diferentes critérios de toxicidade
Metodologias para situações específicas
Teste crônico com ovos e larvas de peixes
Vista geral do teste
Larvas
Ovos
Teste agudo com minhocas
Ovos
Incubação
Organismos em exposiçãoSolo artificial
Solo artificial + solução teste
Teste agudo, por contato, com abelhas
Vista geral do teste
Aplicação da substância-teste
Teste agudo, via oral, com abelhas
Substância-teste fornecida como alimento
Teste agudo com microcrustáceos
Cultivo
Teste crônico com microcrustáceos
Concentrações-teste
Incubação
Avaliação
Toxicidade aguda paraDanio rerio avaliaçãoamônia
Resolução CONAMA nº 357
↑ ou ↓ do crescimento
pHIETOD
Algas
Fábricas de Curtumes, fábricas de reciclagem de papel, vacarias, etc
↑ ou ↓ do crescimentopHIETOD
Microcrustáceos
Monitoramento da qualidade do ar utilizandoliquens como bioindicadores
www.copesul.com.br/.../cap06/pagina04.html
Monóxido de Carbono (CO)Dióxido de Enxofre (SO2)Etano, Etileno, Propano, Butano, Acetileno, PentanoDióxido de Carbono (CO2)
Éter
menor densidade que a água
alterações da eficácia de tratamentodas águas nas Estações de tratamentode águas residuais
Com base nestes dados deecotoxicidade, deve-se evitar aentrada de éter nas águas etambém nos solos.
O ensaio vai detectar o grau de contaminação de uma amostra de solo com resíduos de petróleo.
Tradescantia pallida
contagem de micronúcleos em células mães de grãos de pólen
determinar a capacidade de substâncias causarem danos ao material genético
freqüência elevada de micronúcleos nas análises é o indicador de que as substâncias afetam a planta.
Monóxido de Carbono (CO)Dióxido de Enxofre (SO2)Etano, Etileno, Propano, Butano, Acetileno, PentanoDióxido de Carbono (CO2)
Diluição da amostra
Fator de diluição
(FD)
Amostra (mL)
Água de diluição
(mL)
Volume final (mL)
Conc. da solução
teste (%)
Controle - - 50 50 -1:1 1 50 - 50 1001:2 2 25 25 50 501:3 3 16,67 33,33 50 33,341:4 4 12,50 37,50 50 25
Exemplo de preparo de diluições-teste a partir de uma amostra ambiental
Fator de diluição (FD) Fator de toxicidade (FT)
KNIE, J. L. W., LOPES, E. W. B., 2004
Toxicidade aguda de efluentes industriais para Daphnias e peixes
KNIE, J. L. W., LOPES, E. W. B., 2004
Autores defendem:
Experimento ex-situ: trabalhar com um experimento de laboratório émais confiável, pois a temperatura, luminosidade e outros parâmetrosfísico-químicos de exposição são fáceis de serem controlados e de seestimar o efeito do xenobiótico em estudo.
Experimento in-situ: as variáveis não podem ser controladas, comotemperatura, pH, disponibilidade de alimento, e a perda de organismos.Nestes as variantes são bem mais difíceis de serem interpretadas e ocusto é muito elevado
Ótima
Boa
Regular
Ruim
Péssima
Níveis atuais de qualidade
ZAGATTO, P.A , 1999
Monitoramento CETESB - Rio Tietê
As fases da intoxicação
1. Fase de exposição: dependeda via de introdução,freqüência e da duração daexposição, concentração doxenobiótico, das propriedadesfísico-químicas do agente e defatores relacionados àsuscetibilidade individual.
2. Fase de toxicocinética: processos desde a disponibilidade química até aconcentração do toxicante nos órgãos alvo (absorção, distribuição,armazenamento, biotransformação e eliminação de substâncias inalteradase/ou metabólitos.
As fases da intoxicação
3. Fase de toxicodinâmica: mecanismos de interação entre o toxicante e
os sítios de ação do organismo. Efeitos nocivos decorrentes da ação tóxica.
Intoxicação arsênico
As fases da intoxicação
4. Fase clínica: sinais, sintomas e alterações detectáveis por provas diagnósticas que caracterizam os efeitos deletérios ao organismo.
As fases da intoxicação
Fases da intoxicaçãoExposição Toxicocinética Toxicodinâmica Clínica
Processo de transporte:
• Absorção Natureza da ação
Vias de introdução • Distribuição
• Eliminação
• Biotransformação
Toxicante Toxicidade Intoxicação
Disponibilidade química
Biodisponibilidade Sinais e sintomas
Fonte: AZEVEDO, F.A.; CHASIN, A.A.M., 2003
Principais efeitos deletérios
Interações entre os agentes tóxicos sobre os organismos
- Efeito aditivo: soma dos efeitos de cada tóxico.- Efeito sinérgico: efeito combinado maior que o
efeito das partes.
- Potenciação: uma substância aumenta a toxicidade
da outra.
- Antagonismo: interferência mútua ou simples
MATERIAL DE APOIO:
JONSSON, C. M. CASTRO, V. L. Bioindicadores e biomarcadores deagroquímicos no contexto da relação saúde-ambiente – JMA - 10/10/05.Disponível em: www.cnpma.embrapa.br. Acesso em 18 de abril de 2007.
MARANHO, L.A. Biomagnificação do Heptacloro num modelo de simulaçãoem condições ex-situ. 2006. 63 p. Dissertação (mestrado em Ecologia deAgroecossistemas) – Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz,Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2006.
Obrigada!
lmaranho@cena.usp.br