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ANÁLISE DE ESPÉCIES BIOINDICADORAS DE

ÁGUAS RESIDUAIS DO SISTEMA PRODUTIVO,

UMA OPÇÃO DE MONITORAMENTO

AMBIENTAL PARA A ENGENHARIA DE

PRODUÇÃO

Elisangela da Silva Guimaraes (UFRPE )

[email protected]

Jenyffer da Silva Gomes Santos (UFRPE )

[email protected]

Anna Carolina Faustino Xavier da Silva (UFRPE )

[email protected]

Soraya Giovanetti El-Deir (UFRPE )

[email protected]

O monitoramento das águas residuais é um aspecto importante da gestão

ambiental e da engenharia de produção. Este trabalho visa discutir o uso de

bioindicadores da qualidade ambiental como mecanismo de monitoramento

ambiental de águas residuais, visando a segurança hídrica necessária para os

procedimentos industriais da Engenharia de Produção. Diversas e frequentes

alterações trofodinâmicas e de salinidade nos reservatórios representam

fatores seletivos as espécies potencialmente colonizadoras desses ambientes.

O desenvolvimento de um programa de biomonitoramento adequado

depende de critérios, padrões e avaliação de riscos de ocorrências de

impactos ambientais. A partir da Ecologia Descritiva, buscando compreender

da qualidade da água de reservatórios para sistemas industriais, foi realizado

levantamento de dados secundários, com pesquisa exploratória. Como

resultado final, a analise apontou as espécies S. capricornutum e D. magna

como boas bioindicadoras. Sendo assim, informações sobre a Ecotoxicologia

de organismos utilizados como biomonitores de qualidade ambiental podem

ser usadas no planejamento e gestão, em diversas localidades, para priorizar

problemas de qualidade de água. Os bioindicadores são uma opção de

monitoramento de águas residuais do sistema produtivo para a Engenharia

Ambiental, podendo assim minimizar ou eliminar impactos que possam ser

gerados ao meio ambiente.

XXXIV ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO

Engenharia de Produção, Infraestrutura e Desenvolvimento Sustentável: a Agenda Brasil+10

Curitiba, PR, Brasil, 07 a 10 de outubro de 2014.

XXXIV ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO Engenharia de Produção, Infraestrutura e Desenvolvimento Sustentável: a Agenda Brasil+10


2

Palavras-chaves: Ecotoxicologia, biomonitoramento, industriais



3

1. Introdução

Existe uma pressão do sistema de produção sobre os recursos naturais através da obtenção da

matéria prima, para produção de bens. Porém, esse sistema, mesmo com geração de recursos

para a produção, devolve rejeitos que são lançados no meio ambiente. Para a produção de

bens de consumo duráveis ou não, se faz necessário o uso de águas para o processo fabril. As

águas residuais destes sistemas sofrem alterações nos seus parâmetros bióticos (físicos e

químicos) que podem denotar no comprometimento dos indicadores de qualidade ambiental,

necessitando de sistemas de tratamento antes mesmo do sistema de produção, o que vem a

onerar a produção.

Diversas técnicas podem avaliar mudanças no meio ambiente, sendo que algumas incluem

organismos vivos, os bioindicadores. Estes podem responder fisiológico, metabólico e/ou

etologicamente as mudanças no meio ambiente, sendo, pois espécies que indicam a ocorrência

de modificações dos parâmetros ambientais. São de grande importância, pois sinalizam

alterações imperceptíveis sem instrumentos ou aferições laboratoriais, podendo ser alertas a

futuros danos aos habitats. Desta forma, o monitoramento das águas residuais é um aspecto

importante da gestão ambiental e da engenharia de produção. Este trabalho visa discutir o uso

de bioindicadores da qualidade ambiental como mecanismo de monitoramento ambiental de

águas residuais, visando a segurança hídrica necessária para os procedimentos industriais da

Engenharia de Produção.

2. Qualidade dos corpos hídricos

A degradação da terra implica na redução ou perda da produtividade biológica ou econômica

da terra, como também em alterações na quantidade e na qualidade da água doce disponível,

estando associada ao empobrecimento e perda da qualidade de vida das populações que vivem

nestas regiões (SOUSA, 2007). As atividades humanas geram diversos efeitos adversos sobre

o meio ambiente que causam grande preocupação. Os processos de industrialização,

mineração, o aumento da produção de alimentos aliada à densidade populacional, e a

constante necessidade de consumo do ser humano, tem aumentado significativamente o



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lançamento de resíduos nos corpos d’água. A qualidade da água é uma preocupação constante

na garantia da saúde humana e na segurança dos sistemas produtivos.

Goulart & Callisto (2003) tem observado uma expressiva queda da qualidade da água e perda

de biodiversidade aquática, em função da desestruturação do ambiente físico, químico e

alteração da dinâmica natural das comunidades biológicas. O processo de industrialização tem

contribuído neste processo, em especial os setores que apresentam baixo grau de

comprometimento ambiental, com postura reativa as determinações legais.

Quanto à quantidade de água, reservatórios são construídos com a finalidade de armazenar

água para múltiplos usos (THORNTON & RAST, 1993). Esses tendem a exibir elevadas

concentrações de nutrientes e sólidos em suspensão na água, favorecendo a eutrofização e o

assoreamento, que contribuem para reduzir a qualidade e a quantidade de água armazenada

(TUNDISI et al., 1999). A quantidade e diversidade de produtos químicos aumentam a

probabilidade dos riscos nestes ambientes (ZAGATTO, 2006). Diversas e frequentes

alterações trofodinâmicas e de salinidade nos reservatórios representam fatores seletivos as

espécies potencialmente colonizadoras desses ambientes, o que influencia a composição e a

abundância relativa de espécies das comunidades aquáticas destes (SOUSA, 2007). Por esta

razão que o estudo de bioindicadores da qualidade ambiental poderá auxiliar na elevação da

eficiência do monitoramento destes ambientes, buscando levar informações mais seguras em

relação a potenciais problemas nos corpos hídricos, diminuindo a insegurança hídrica.

Magalhães e Ferrão Filho (2008) afirmam que análises químicas não retratam o impacto

ambiental causado pelos poluentes porque não demonstram os efeitos sobre o ecossistema.

Somente os sistemas biológicos (organismos ou partes deles) podem detectar os efeitos

tóxicos das substancias. Para Callisto et al., (2005) o desenvolvimento de um programa de

biomonitoramento adequado depende de critérios, padrões e avaliação de riscos de

ocorrências de impactos ambientais.

3. Bioindicadores da qualidade ambiental

De acordo com Neumann-Leitão e El-Deir (2009), bioindicadores são espécies, grupos de

espécies ou comunidades biológicas que através de suas condições de vida, presença e

abundância revelam parâmetros biológicos de determinada condição ambiental. Para Callisto



5

et al. (2005) a utilização dos bioindicadores é mais eficiente do que as medidas instantâneas

de parâmetros físicos e químicos utilizados para avaliar a qualidade das águas. No campo

pode ajudar a identificar os efeitos causados por agentes naturais e antropogênicos. Os

biomonitores podem substituir aparelhos de medição automatizados ou complementar as

informações obtidas com esses (LOPES et al., 1998).

A vantagem do uso de bioindicadores sobre os métodos convencionais de avaliação da

qualidade ambiental está no baixo custo, podendo ser utilizado para a avaliação cumulativa de

eventos ocorridos um determinado período de tempo, resgatando um histórico ambiental não

possível de detecção ou medição por outros métodos, como assinala a Companhia Ambiental

do Estado do São Paulo (CETSB, 2013).

Para se trabalhar com bioindicadores, critérios para a sua seleção devem ser previamente

estabelecidos, bem como o grau com que os indicadores satisfazem aos critérios, por meio da

realização de testes e bioensaios laboratoriais. A escolha de um bioindicador deve ser bem

fundamentada (HEINK & KOWARIK, 2010), com dados primários e secundários,

observações e experimentos. Assim, parte-se da compreensão do que seria um bioindicador

ideal, ou seja, caracteriza-se por ser uma espécie taxonomicamente bem definida, facilmente

reconhecida por não especialistas, apresentar distribuição geográfica ampla, ser abundante, ter

baixa variabilidade genética e ecológica, ter preferencialmente um tamanho grande e longo

ciclo de vida, dispor de características ecológicas bem definidas e conhecidas e ter

possibilidade de uso em estudos em laboratório, além de baixa mobilidade (JOHNSON, 1993;

NEUMANN-LEITÃO & EL-DEIR, 2009).

O uso de bioindicadores para o monitoramento da qualidade ambiental em reservatórios é

objeto de pesquisa em alguns centros (GOULART & CALLISTO, 2003; COSTA et al.,

2009). Já a ecotoxicologia permite estudar os efeitos adversos de produtos químicos

selecionados sobre a totalidade do ecossistema, através da exposição de organismos

representativos ás exposições ambientais (COSTA et al., 2009; COSTA & DALBERTO,

2010), visando avaliar o potencial de risco à saúde humana, como preconiza a Resolução do

Conselho Nacional de Meio Ambiente n. 357 (CONAMA, 2005).

Para se trabalhar e identificar vários efeitos de poluentes em organismos aquáticos deve-se

considerar uma série de critérios na escolha do organismo-teste: sensibilidade entre as



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espécies, disponibilidade, ser representante do ecossistema em estudo, facilidade de

manutenção e informação adequada sobre a espécie em estudo. Porém, organismos

apropriados devem ser usados de modo a se fazer uma extrapolação ecologicamente

verdadeira de resultados de estudos de efeitos de poluentes no meio aquático (JONSSON et

al., 2010).

Matthews et al. (1982), Oertel e Salánki (2003) e Li et al. (2010) apresentam a definição de

biomonitoramento como o uso sistemático das respostas de organismos vivos para avaliar

mudanças ocorridas no ambiente causadas por ações antropogênicas. O biomonitoramento em

nível de poluentes pode ser realizado através dos bioindicadores presentes no ecossistema

(monitor passivo) ou introduzindo-se organismos-teste no meio (monitor passivo)

(NEUMANN-LEITÃO & EL-DEIR, 2009). A realização do estudo das espécies enquanto

bioindicadoras necessita de uma análise sob critérios, desta maneira o presente escrito buscou

realizar esta análise em três espécies.

4. Metodologia

A partir da Ecologia Descritiva, buscando compreender da qualidade da água de reservatórios

para sistemas industriais, foi realizado levantamento de dados secundários, com pesquisa

exploratória. Espécies bioindicadoras foram escolhidas através da relação com o ecossistema

aquático e dulciaquícola. Dados da Biologia, Ecologia e necessidades ambientais, assim como

ótimo processual e limites de letalidade específicas foram levantados. Por meio de planilha

desenvolvida por Neumann-Leitão e El-Deir (2009), estas espécies foram analisadas sob o

foco da bioindicação, visando identificar as mais apropriadas para o monitoramento da

qualidade ambiental. Após selecionar três espécies (Selenastrum capricornutum, Daphnia

magna e Keratella tropica) foi possível pesquisar dados específicos, identificados preceitos

analíticos de acordo com Jonsson (2005), Neumann-Leitão e El-Deir (2009) para verificar se

as espécies são bons bioindicadores, realizando-se a tipificação de cada espécie e a montagem

de uma planilha para uma análise qualiquantitativa.

Para melhor classificar as espécies, determinou-se valores entre 1 a 5 para cada parâmetro do

bioindicador ideal, sendo 1 para característica pouco marcante indo até 5 como característica

muito marcante. Também se determinou um peso de 1 a 3 para cada característica, de acordo



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com a importância para a determinação do bioindicador ideal (Tabela 1). Das 10

características, duas foram apontadas como as mais relevantes na analise de uma espécie

como bioindicador: ter taxonomia bem definida e caracteres ecológicos bem conhecidos,

sendo atribuído peso 3 para estes parâmetros. Duas outras características foram identificadas

como de baixa relevância para esta analise, ou seja, ser facilmente reconhecida por

especialistas e ter tamanho grande, tendo peso 1. As demais características, foi estipulado

peso 2.

Tabela 1. Pesos atribuídos a cada uma das características de um bioindicador.

Característica do bioindicador peso

taxonomicamente bem definido 3

caracteres ecológicos bem conhecidos 3

uso em estudos em laboratório 2

apresentar distribuição geográfica ampla 2

ser abundante 2

baixa variabilidade genética e ecológica 2

longo ciclo de vida 2

apresentar baixa mobilidade 2

facilmente reconhecido por especialistas 1

preferencialmente de tamanho grande 1

Fonte: pesquisa dos autores.

A partir desta análise foi possível elencar as espécies por ordem de preferência para a

pesquisa através da sua importância ecológica.

4.1. Dados da sistemática e biologia das espécies estudadas

A teoria da evolução por seleção natural diz que os indivíduos que mais foram capazes de

sobreviver aos riscos e às catástrofes, bem como aqueles que sobreviveram foram favorecidos

reprodutivamente pelos ambientes onde viviam, mostrando a importância da relação entre

organismos e ambientes (TOWNSEND et al., 2010).

De acordo com Moore (2011) “animais que compartilham o mesmo plano corporal são

agrupados em um mesmo filo. Dentro de cada filo usualmente existem classes bem definidas



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com características que equipam os animais para algum ambiente ou maneira de vida

específica, e dentro de cada classe a forma original do organismo terá se modificado conforme

exploram diferentes habitat”. Para chegar a espécie, existe uma discussão bem mais complexa

relativo a sua definição (ALEIXO, 2007; FERRER, 2009; TOWNSEND et al., 2010). Para

Mayr (1982) o conceito biológico de espécie define um grupo de organismos ou uma

população de organismos isolada reprodutivamente de outros grupos ou populações. Desta

forma observa-se as três espécies do presente estudo.

A Selenastrum capricornutum Printz, 1914, pertence ao Reino Protista, Filo Chlorophyta,

Classe Chlorophyceae, Ordem Sphaeropleales, Família Selenastraceae, Gênero Selenastrum.

Para a classe Chlorophyceae uma das características das células é possuir simetria externa

radial1, ou próxima de radial. A espécie S. apricornutum é a mais citada na literatura. É uma

microalga unicelular. Tem como material de reserva o amido (polissacarídeo). Muitas das

espécies possuem flagelos em alguma fase da vida, contém duas membranas e se reproduzem

por conjugação ou mitose (divisão simples). Habita o ecossistema aquático dulciaquícola e

não tem capacidade de locomoção. Esta espécie é recomendada internacionalmente para

estudos de avaliação da ecotoxicidade de agentes químicos (U.S.E.P.A., 1994; RODRIGUES,

2001). Na literatura, Torgan (2002) aponta como uma espécie provavelmente cosmopolita.

Já a Daphnia magna Straus, 1820, pertence ao Reino Animalia, Filo Crustacea, Classe

Branchiopoda, Ordem Cladocera, Família Daphniidae, Gênero Daphnia. A classe

braquiópodos constitui um grupo bastante diversificado de crustáceos, principalmente de água

doce, caracterizados por apresentarem apêndices cefálicos pequenos ou vestigiais (exceto,

geralmente, as antenas), por não possuírem nenhum segmento do tronco fundido a cabeça.

Possuem outros apêndices foliáceos, sendo utilizados na natação ou na filtragem de alimentos.

Muitas espécies apresentam reprodução paternogênica e incubam seus ovos. São divididos em

quatro ordens, que diferem consideravelmente quanto a forma do corpo. São elas: Anostraca;

Notostraca; Conchostraca e Cladocera. Os cladóceros apresentam o corpo circular, antenas

locomotoras, furca em forma de garra e câmera incubadora dorsal no interior da carapaça

comprimida lateralmente (BARNNES et al., 1995; RUPPERT et al., 2005; MOORE, 2011).

http://en.wikipedia.org/wiki/Chlorophyta

http://en.wikipedia.org/wiki/Chlorophyceae

http://en.wikipedia.org/wiki/Sphaeropleales

http://en.wikipedia.org/wiki/Selenastraceae

http://pt.wikipedia.org/wiki/Amido

http://pt.wikipedia.org/wiki/Flagelo

http://pt.wikipedia.org/wiki/Conjuga%C3%A7%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Mitose

http://en.wikipedia.org/wiki/Viridiplantae





9

Os organismos da ordem Cladocera são na maioria planctônicos, havendo espécies bentônicas

e também relacionadas à zona litorâneas, apresentando tamanho reduzido e capacidade de

locomoção limitada. Vivem quase que exclusivamente em água doce e são representativos da

produção secundária dos ecossistemas aquáticos (BARNNES et al., 1995).

Dentro dos organismos zooplanctônicos, o gênero Daphnia ocupa uma posição central nas

cadeias tróficas do sistema dulciaquícolas, em pequenos charcos de água. Na função

ecológica, atua como consumidor de mais baixa ordem, entre os detritívoros (bactérias) e

produtores primários as (algas). No ciclo de vida há mudas sucessivas. D. magna atinge a

idade adulta ao fim de 6 a 10 dias, período durante o qual muda de carapaça 5 a 6 vezes. Tem

um ciclo reprodutivo de 3 em 3 dias, mudando de carapaça após libertação de cada ninhada

(CARVALHO et al., 2000). Tem distribuição mundial no hemisfério norte. (GELAS &

MEESTER, 2005). A U.S.E.P.A. (1994) relaciona fatores para escolha deste organismo-teste:

a) fácil manuseio laboratorial; b) reproduzir-se partenogeneticamente, assegurando

uniformidade de resposta de sensibilidade genotípica nas avaliações ecotoxicológicas; c)

possuir ciclo de vida curto.

Keratella tropica Apstein,1907, Reino Animalia, Filo Rotifera, Classe Eurotatoria, Ordem

Ploima, Família Brachionidae, Gênero Keratella. Os rotíferas são multicelulares, com

tamanho entre 50 a 2000 µm. Vive no ecossistema aquático doce em reservatórios, são

microscópicos e zooplanctônicos. Movem-se rapidamente para captar alimentos, sendo

onívoros. São encontrados em regiões temperadas.

5. Resultados e discussão

No estudo comparativo entre as espécies foco, observa-se que há uma variação entre as notas

atribuídas para cada uma das características (Tabela 2). Nas duas características consideradas

mais relevantes, com peso 3, as notas oscilaram de 5 a 3, demonstrando que as três espécies

tem proximidade com estes aspectos. Já nas características consideradas com menos

relevância, ficando com peso 1, todas as espécies tiveram a menor nota em relação ao

tamanho, ao passo que em relação a serem facilmente reconhecidas por especialistas, variou

de 1 a 5 a pontuação atribuída. Nos aspectos intermediários, com peso 2, em dois aspectos

http://en.wikipedia.org/wiki/Viridiplantae





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todas as espécies apresentaram pontuação máxima, ou seja, nos atributos uso em estudos em

laboratório e ter baixa mobilidade.

Tabela 2. Análise ponderada dos critérios para bioindicadores das espécies S. capricornutum,D. magna e K.

tropica

Características bioindicador

S. capricornutum D. magna K. tropica

nota peso pontuação nota peso pontuação nota peso pontuação

taxonomicamente bem definido 4 3 12 4 3 12 3 3 9

caracteres ecológicos bem

conhecidos 4 3 15 5 3 15 3 3 6

uso em estudos em laboratório 5 2 10 5 2 10 5 2 10

apresentar distribuição geográfica

ampla 3 2 6 5 2 10 2 2 4

ser abundante 4 2 8 5 2 10 3 2 6

baixa variabilidade genética e

ecológica 5 2 10 5 2 10 3 2 6

longo ciclo de vida 1 2 2 1 2 2 1 2 2

apresentar baixa mobilidade 5 2 10 5 2 10 5 2 10

facilmente reconhecido por

especialistas 5 1 5 5 1 5 4 1 4

preferencialmente de tamanho

grande 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Somatório

79

85

58

Média

7,9

8,5

5,8

Mediana

9

10

6

Fonte: pesquisa dos autores.

Como resultado final, a analise apontou as espécies S. capricornutum e D. magna como boas

para serem bioindicadoras, ao passo que K. tropica não ficou com pontuação próxima as

demais, sendo considerada uma espécies com limitações para o processo de bioindicação.

Os cladóceros, como D. magna, estão entre os organismos mais utilizados para bioensaios.

São abundantes no meio aquático e exerce funções importantes na cadeia alimentar

(BARNNES et al., 1995). Como organismo teste, poderá ser empregada para avaliar a

toxicidade do meio aquático como assinala Bassafeld (2001). Os cladóceros ocupam

diferentes níveis tróficos e, quando cultivadas em laboratório, apresentam sensibilidade

definida às substâncias de referência. Trata-se da espécie mais usada no mundo para teste de

toxicidade devido sua sensibilidade aos agentes tóxicos e de fácil manejo no laboratório

(USEPA, 1994).

A análise da espécie S. capricornutum como um bom bioindicador é ratificada pela literatura

através dos trabalhos de Bassfeld (2001), Rodrigues (2001), Costa et al. (2009) e. Ressalta-se



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que como organismos teste, poderá ser usado para avaliar a toxicidade aguda para organismos

aquáticos (BASSFELD, 2001), além de avaliar o potencial de risco à saúde humana

(BRASIL, 2005).

Já a espécie K. tropica, apesar de possuir uma sistemática definida, não obteve-se sucesso de

pesquisa em informações ecológicas abundantes para a espécie. Sendo assim, a terceira

espécie não foi utilizada como um bioindicador ideal.

O uso de bioindicadores para o monitoramento da qualidade ambiental em reservatórios vem

sendo investigado através de vários trabalhos (GOULART & CALLISTO, 2003; COSTA et

al., 2009). Além de apontar que hortaliças consumidas cruas e irrigadas com águas

contaminadas constituem-se riscos a saúde dos consumidores. O conhecimento sobre

taxonomia ou ecologia das espécies e os preceitos analíticos são de fundamental importância

para testar hipóteses relacionadas a poluição do ambiente aquáticos. Assim como informações

e avaliações de habitat, investigações hidrológicas e conhecimento do uso da terra, como

irrigação e sua tecnologia, são úteis para fornecer informações sobre a qualidade da água.

Informações sobre a Ecotoxicologia de organismos utilizados como biomonitores de

qualidade ambiental podem ser usadas no planejamento e gestão, em diversas localidades,

para priorizar problemas de qualidade de água. Torna-se necessário o contínuo estudo desses

organismos, como forma de enriquecer as informações já existentes e descobrir alternativas de

remediação para problemas com impactos ambientais.

6. Conclusões

O presente estudo mostrou que das três espécies pesquisadas, S. capricornutum, D. magna e

K. tropica, apenas a última não pode ser utilizada como bioindicador ambiental, devido as

limitações apresentadas. As espécies S. capricornutum e D. magna são bioindicadores da

qualidade ambiental, importantes para o uso da Engenharia de produção, permitindo que

sejam identificadas alterações ambientais prejudiciais aos seres humanos.

Os bioindicadores são uma opção de monitoramento de águas residuais do sistema produtivo

para a Engenharia Ambiental, podendo assim minimizar ou eliminar impactos que possam ser

gerados ao meio ambiente.



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ANÁLISE DE ESPÉCIES BIOINDICADORAS DE ÁGUAS … · ser usadas no planejamento e gestão, em...

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