4-toxicologia ambiental - alunos.pdf

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TOXICOLOGIA AMBIENTAL

ECOTOXICOLOGIA

TOXICOLOGIA AMBIENTALECOTOXICOLOGIA

Parâmetros:a) A saúde da população depende da saúde de outros organismos.b) Tanto agentes tóxicos de origem antropogênica ou natural podem causar

danos.

Objetivos da Ecotixicologia: Conhecer os AT ambientais para a realização deum controle adequado, visando minimizar danos às populações.

A poluição ambiental pode ser:a) Contaminação do ar, água e solo.b) Desfiguração da paisagem.c) Erosão, degradação de monumentos.d) Contaminação dos alimentos.

Estudo dos efeitos adversos dos poluentesquímicos ambientais em organismos vivos

TOXICOLOGIA AMBIENTAL

ECOTOXICOLOGIAárea especializada da Toxicologia

Ambiental que estuda os impactosdas substâncias químicas na

dinâmica de populações em umecossistema (conjunto dos

relacionamentos que os organismosvivos e o ambiente mantêm entre si,

em harmonia)

ECOTOXICOLOGIACaracterização, entendimento e

prognóstico dos efeitos deletérios deprodutos químicos, isolados ou em

misturas, produzidos pelo ser humano nomeio ambiente

Urbanização e industrialização

EcotecnologiaModelosecotoxicológicos

Engenharia ecológicaLegislaçao ambiental

Poluiçãoglobal

Poluição noecossistema

local

Emissõesdiretas Emissõesindiretas

Propagandapositiva ounegativa?

ECOTOXICOLOGIA

Estudo da influência dos fatores bióticos(organismos vivos e suas características)e abióticos (caraterísticas do ambiente)

sobre a resposta aos poluentes

- Sistemas muitocomplexos



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TOXICOLOGIA AMBIENTAL/ECOTOXICOLOGIA

O estudo dos agentes tóxicos

Exige conhecimento de propriedades físico-químicas

Ar

Solo Água

Biota Sedimento

Figura- Vias de transferência entre os meios

Classes de SQs antropogênicas mais comuns

1. Praguicidas2. Íons inorgânicos3. Solventes Orgânicos4. Substâncias Radioativas5. Produtos Farmacêuticos


Principais propriedades envolvidas namovimentação dos contaminantes nos diversoscompartimentos ambientais

1. Polaridade (coeficiente de partição: K ow) ehidrossolubilidade

2. Pressão de vapor- volatilidade3. Densidade da substância4. Estabilidade da molécula: degradação


Distribuição, bioacumulação,bioconcentração e biomagnificação

1. Distribuição: local onde se encontra determinadopoluente (organismo, água, ar, solo); localizaçãofinal de uma SQ em um organismo após suadispersão no meio

2. Bioacumulação: mais geral, está relacionado aoacúmulo (Ex: DDT em tecidos gordurosos)

* Relação com a absorção (via e velocidade) e com aeliminação, hidrofobicidade, fatores ambientais,físicos e biológicos


Bioacumulação pode ser de forma direta(Bioconcentração) ou de forma indireta (Biomagnificação)

TOXICOLOGIA AMBIENTAL/

ECOTOXICOLOGIA

CH 3

CH 3

CH3

CH 3

Fator de concentração*=Concentração da SQem um organismo/

Concentração da SQ noambiente que o

circunda* Válido quando a única fonte para

o organismo é a difusão

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

Bioacumulação pode ser de forma direta(Bioconcentração) ou de forma indireta (Biomagnificação)


ECOTOXICOLOGIA

CH 3

CH 3

CH3

CH 3

CH3 CH3

CH3

CH3

CH3 CH3

CH 3

CH 3 CH 3

CH 3

CH 3

CH 3



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Diclorodifeniltricloroetano (DDT)-biomagnificação

Transporte no meio aquoso

- Nas águas superficiais: contaminantes na forma desolução ou suspensão


Transporte no meio aquoso

- Distância percorrida pelo contaminante depende:estabilidade química, estado físico e fluxo do corpod’água, densidades (contaminação com petróleo: fração mais leve

atinge ou permanece na superfície e a fração mais pesada sesedimenta).

- Substâncias hidrofílicas se distribuem ao longo dasuperfície, e substâncias lipofílicas se associam aomaterial particulado.

- Sedimento de rios, lagos e mares: geralmente formadopor compostos orgânicos adsorvidos em partículas


Transporte na atmosfera


Figura- Camadas da atmosfera

Transporte na atmosfera

- Depende: - do estado físico,- da movimentação das massas de ar.

- Processos de remoção do ar: - deposição seca,- deposição úmida,- reações químicas (ex:fotólise)obs: A velocidade de

deposição seca depende da

partição do composto entre a

fase de vapor e a fase particulada


ECOTOXICOLOGIA Transporte no solo- Compartimento de porosidade variada (preenchido por gases e

líquidos).

- Movimentação por difusão por intermédio dos fluidos.- Velocidade de difusão depende: - peso molecular

- concentração da SQ- pH e constituintes do solo


Figura- representação do solo e lençol freático

Obs: se o contaminante tem alta PV e baixa afinidade com os constituintes do solo, sofre rápida volatilização. Se é hidrossolúvel é facilmente lixiviada.



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Degradação das substâncias químicas nos diversoscompartimentos ambientaisDecomposição de moléculas orgânicas em moléculas menores. Tem

influência direta na toxicidade (aumentando ou diminuindo).

- Degradação abióticaa) químicas (hidrólise e reações de oxi-redução).b) fotólise: - direta.

- indireta.c) adsorção/complexação com

constituintes orgânicos


Degradação das substâncias químicas nos diversos

compartimentos ambientais

- Degradação biótica (biodegradação): Mecanismo mais importantepara orgânicos. Resulta em CO2, H2O e biomassa microbiana.Pode ser aeróbia ou anaeróbia.

Variáveis influentes:a) Temperatura.b) pH.c) concentração do contaminante.d) concentração de microorganismos viáveis.e) tempo de adaptação (entre a exposição e o início da degradação).f) presença de nutrientes para o crescimento microbiano.g) teor de água.


DESTINO DAS SUBSTÂNCIAS QUÍMICASNOS DIVERSOS COMPARTIMENTOS AMBIENTAIS

Solo: fotól ise , h idró lise ,biodegradação, reações deoxidação/ redução

Ar: fotólise, reação comOH,reaçãocom ozônio

Biota: bioacumulação,metabolismo

Água: hidrólise, fotólise,reações de oxidação/redução,biodegradação

Sedimento: hidrólise,biodegradação, reaçõesde oxidação/ redução

Mecanismos de transformação edegradação molecular

Transformação= conversão em metabólitos, porenzimas específicas nas mais variadas espécies

(bactérias, algas, fungos, plantas)-Compreensão desse processo= avaliação do risco e

remediação do ambiente- Fenômeno complexo (variabilidade intra- e inter

espécies)

˃ Velocidade, ˂ risco expressivo a um ecossistema

Mecanismos de transformação e

degradação molecularPrincipais enzimas envolvidas no metabolismo de

poluentesFase I Fase II

Álcool e aldeído desidrogenases Glutationa transferase

Citocromo P450-monooxigenases

Metiltransferase

Flavina- monooxigenases* Sulfotransferase

Monoamino oxidase Tioltransferase

Xantina oxidase Glicuronosiltransferase

Esterases Acetiltransacetilase

*(não atuam como oxidantes de C e não são induzidas por poluentes)

Mecanismos de transformação edegradação molecular

Monoxigenases=principal sistema (Ex: hidroxilação,desaminação, formação de epóxido, desalquilação

Metilação= dimunição da solubilidade dos poluentes emágua

Conjugação com glutationa= indução (hidrocarbonetospolicíclicos) pode modular a toxicidade de poluentes



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DDT- transformação no ambienteRespostas bioquímicas e fisiológicas

de organismos expostos

Qual a estratégia dosorganismos

(resistência) frente àsadversidades do

ambiente?

Percepção,sinalização e

resposta* (proteção)

Respostas bioquímicas e fisiológicasde organismos expostos

Os estudos bioquímicos permitem:

-Analisar a relação entre a exposição, efeitosprimários e consequências;

- obter informações sobre mudançasprovocadas quando acionados os mecanismosde proteção celular;

- obter informações sobre possível mecanismode ação.

Respostas bioquímicas e fisiológicasde organismos expostos

EXPOSIÇÃO A POLUENTES

Absorção e biocumulação Células- alvo

Processo patológico

Doença

Processo adaptativo

Efeitos na reprodução e nocrescimento

Efeitos na população

Efeitos no ECOSSISTEMA

Ecossistema pode serinfluenciado, por exemplo

por:

-Poluição aquática;-Poluição atmosférica;-Mudanças no relevo;

-Mudanças quali equantitativas de espécies(adição de poluentes ou

extrativismo)

Efeitos nas populações, comunidades e

ecossistemas decorentes da exposição apoluentes-Mudança no balanço entre as

espécies coexistentes (alteração nabiodiversidade);

* Efeitos visíveis- possibilidade dereversão?

-Efeitos agudos- Efeitos crônicos

* Fatores intrínsecos (característica daespécie), extrínsecos (fatores ambientais,alteração da disponibilidade do poluente e

tolerância dos organismos)



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Acidente emBaía deMinamata –Japão

Aumento daconcentração de metilmercúrio- ChissoCompany Limited

Slide produzido por Danielle Palma deOliveira

Cerca de 2.500 vitimas

Doença Congênita de Minamata


Avaliação do Risco Ecotoxicológico

Qual o risco decorrente da presença deSQs no ambiente?

Como estabelecer limites de segurançanos mais diversos compartimentos

ambientais?

Geralmente baseia-se em um modelo experimental

Brasil- Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos NaturaisRenováveis (IBAMA)

Estudos Potencial de Periculosidade Ambiental(PPA):

- Características físico-químicas do poluente;- Comportamento ambiental;

-

Análise química (orgânicos e inorgânicos);- Toxicidade em organismos-modelo;- Estudo de geno, embrio, fetotoxicidade,

carcinogenicidade entre outros.

Exemplos de Bioensaios

- Estudos de CL50 ou DL50;- Efeito agudo (mobilidade, sobrevivência) em

Daphnia magna ;

- Toxicidade crônica (sobrevivência,crescimento e reprodução) em Ceriodaphnia

ssp;

- No solo: Lumbricus terrestris;

- No ar: plantas

* Possibilidade de detecção deconcentrações muito baixas e de avaliação

(global, integrada) dos efeitos das SQs

Deposição dechumbo no fígado

Alteraçõesmorfológicas nofígado

CHUMBO EM PEIXES




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FLUORETOMonitoramento da Qualidade do Ar

para proteção da vegetação

Efeito do fluoreto em plantas de Dracenaefeito na planta 20 ppm

foto cedida por Rodrigo Fialho


Monitoramento da Qualidade do Solo(água subterrânea)

Plantas de girassol em solo com diferentesconcentrações de chumbo

9000 ppm

controle

100 ppm

foto cedida por Rodrigo Fialho


Teste de Ames (AMES et al .,1973)

Baseia-se na medida damutação reversa em linhagensde S. typhimurium, incapazesde sintetizar histidina. Estas, sócrescerão em meios de cultura

enriquecidos com este aa, amenos que ocorra umamutação que restaure a sínteseda histidina.

Biomarcadores de ambientespoluídos

Biomarcador Organismo Poluente

Indução de AChE Peixes, mo luscos,crustáceos

Praguicidasorganofosforados

Indução demetalotioneínas

Peixes Metais (Cu, Cd entreoutros)

Indução de citocromoP450

Peixes Hidrocarbonetospolicíclicos aromáticos(HPA)

Inibição de ALA-D Peixes ChumboFormação de adutosde DNA

Peixes, moluscos Praguicidas(aminotriazinas), HPA

Gerenciamento de resíduos tóxicos

ABNT NBR 10004, classificação como tóxico emfunção de:

1. Ensaios de lixiviação;2. Natureza e concentração da SQ;3. Potencial de migração para o meio ambiente;4. Persistência e potencial de degradação;5. Potencial de bioacumulação da SQ ou de seu

produto;6. Efeitos tóxicos7. Parâmetros de DL50 ou CL50, em cobaias

Legislação Ambiental ÁGUAS - CONAMA 20 / PORTARIA 518 AR - CONAMA 03 RESÍDUOS SÓLIDOS - NBR 10004

* Legislações de outros países



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Destino de resíduos

Aterros (chorume= líquido proveniente dopróprio líquido, pode conter ácidos, metais,sais de cádmio, bactérias)

Incineração (redução de volume, todaviaformação de gases e cinzas)

Reciclagem (Brasil= somente 2% do lixo sãocoletados seletivamente

Remediação (disposição inadequada) Destruição (tratamento químico) Biorremediação (tratamento biológico)

Material possível de serreciclado

Material que nãopode ser reciclado

Papel Papel branco, papelão, jornais,revistas

Carbono, celofane,plastificados,metalizados

Metal Latas Arames, chapas,embalagens deaerossol

Plástico Garrafas, frascos, potes, tampas,

brinquedos, sacolas, sacos

Isopor, espuma,

acrílico, fraldas Vidro Garrafas, copos, pratos, potes,cacos

Cristal, espelho, tubosde TV

* O MATERIAL ORGÂNICO PODE SER RECICLADO(COMPOSTAGEM) PARA USO NA AGRICULTURA

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