Noções básicas de toxicologia aplicadas as emergências químicas

Dra. Nilda A.G.G. de FernícolaCETESBMaio 2001

Acidente químico

• Acidente químico ou emergência química é um acontecimento ou situação perigosa, envolvendo a liberação de uma substância química, que afeta a saúde humana e/ou o ambiente, a curto ou longo prazo

• OECD. Health aspects of chemical accidents.1994

Incidente químico

• Incidente químico é uma liberação inesperada e incontrolada de uma substância química do seu container

• Um incidente químico para a saúde pública é aquele onde dois ou mais membros do público estão expostos (ou ameaçados de estar expostos) a uma substância química

– IPCS. Public health and chemical incidents. 1999

).

Liberação de longa duração

• É aquela em que a exposição não surge rapidamente e as medidas de saúde pública não são tomadas tão rapidamente.

• Pode ser que a preocupação com a saúde pública apareça de imediato.

Acidentes químicos

• Incluem:– incêndios– explosões– fugas ou liberações de substâncias tóxicas

• Podem provocar– enfermidade– lesão– invalidez ou morte

Bhopal: disaster seeking an antidote

Headline from The Sunday Times, December 1985

Bhopal

• Nuvem de 40 ton de iso-cianato de metila• 200 000 pessoas expostas• durante 90 min• 8 000 mortos

Acidente de Bhopal

• “ Uma das ironias do acidente de Bhopal foi • que o praguicida que estava sendo

manufaturado, o Sevin, • era o substituto do DDT num intuito de evitar

os riscos desse praguicida organoclorado.• O processo de fabricação do Sevin tem

ocasionado mais danos que o DDT”.• (Anônimo. Helping out in Bhopal. Nature nº 312, 579-580, 1984)

Acidente de Bhopal (2)

• Propriedades do iso-cianato de metila– Ponto de ebulição: 39,1º C– Vapor : duas vezes mais pesado que o ar

• Usos– fabricação do aldicarb, carbaril, carbofuran

e metanil, 90%; outros praguicidas 10%

Acidente de Bhopal (3)

• Aspectos toxicológicos– irritante dos olhos, nariz e garganta– edema pulmonar– ulceração da córnea

• Os sobreviventes apresentaram efeitos crônicos, após 1 ano– nos pulmões– nos olhos

EfeitosCiclo dos produtos “desde a verso até o túmulo”(Joint Industrial Safety Council, Sweden, 1996)

Classificação dos acidentes químicos

• Segundo– substância química – fonte de liberação– extensão da área contaminada– número de pessoas expostas– vias de exposição– conseqüências para a saúde

Substância química

• O termo substância química (no inglês: chemical) é muito geral, e é usado para designar os compostos básicos de toda a matéria viva ou não, que constitui o universo.

• (Freudenthal,R.I.; Freudenthal,S.L. What you need to know to live with chemicals. Hill and Garnett Publishing, 1989.)

• Produto químico é uma substancia química, seja só ou em mistura ou preparação, fabricada ou obtida da natureza.(Decisão 14/27 do Conselho de Administração do PNUMA, de 17 junho 1987- Diretrizes de Londres...)

Substância química (2)

• Elemento químico é uma substância específica na sua forma mais simples: – carbono, oxigênio, hidrogênio, e mais 106.

• A temperatura ambiente– 10 elementos químicos são gases– 2 elementos químicos são líquidos

• bromo e mercúrio– 94 elementos químicos são sólidos

Substância química

• Elementos– existem 106– oxigênio, hidrogênio, cloro

• Composto químico ou substância química, é a combinação de dois ou mais elementos– dióxido de carbono– amoníaco

Substância química

• Substância química– pura, contêm só um composto ou elemento– mistura, contêm mais de um elemento ou composto

• Nome comum• Fórmula química • Estrutura química• Nome comercial

Importância de conhecer o produto

• Malation– dietil[(dimetoxifosfinotiol)tio]butanodioato

– C10H19O6S2P

• Produto técnico– líquido incolor ou ligeiramente amarelado, amarelo

ou castanho– pureza mínima 92%– odor semelhante ao mercaptano, devido a

impureza metilmercaptano

Importância de conhecer o produto

• Produto purificado– sólido cristalino

• Formulação comercial– sua toxicidade depende do conteúdo de

impurezas, – em especial o iso-malation

• No rato, o malation com 0,1% de iso-malation potencializa a toxicidade (OMS/SIT 677)

Perguntas no local do acidente envolvendo substâncias químicas

• Quais são as propriedades químicas da substância?• Que ocorre quando a substância é aquecida?• Os vapores são tóxicos?• Ocorre reação violenta com outro material, outra

substância química ou quando está misturado?• Qual é o tipo de embalagem ?• Qual é o tipo de extintor ?• Quais são os efeitos da explosão a curto prazo e a

longo prazo? (Isman & Carlson, 1980)

Toxicologia

• É a ciência que estuda os efeitos nocivos produzidos pelas substâncias químicas sobre os organismos vivos

Áreas da Toxicología

Toxicologíade alimentos

Toxicologíaambiental

Toxicologíade medicamentos

Toxicologíaocupacional

Toxicologíasocial

Aspetos

Clínico Analítico Legislação Pesquisa

Ilust

raçã

o: C

arlo

s R

odrig

uez

Por que são necessários conhecimentos básicos de toxicologia?

• Para atender os objetivos da avaliação para a saúde das emergências químicas, em relação a:– confirmar a existência de uma emergência

química;– identificar as características das substâncias

químicas, – identificar a fonte de liberação

Por que são necessários conhecimentos básicos de toxicologia? (2)

– estimar o tipo, tamanho, localização e distribuição da fonte de liberação

– determinar a população para a qual a emergência química representa um risco e o impacto na saúde, e

– avaliar a capacidade de resposta dos serviços locais de saúde

• (Rapid health assessment protocols for emergencies. WHO, 1999. Cap. 9

Dose

Agentequímico

Toxodinámica:Interação do

agente químico-receptor,nol órgão branco

ExposiçãoIngresso noorganismo

Toxocinêtica:Absorção

DistribuiçãoBiotranformaçao

EliminaçãoEfeito

Classificação das substâncias químicas segundo:

• Uso• Origem• Composição química • Órgão em que o efeito é produzido • Mecanismo de ação

Estado físico das substâncias químicas

• Sólido– cianeto de sódio,

• Líquido– ácido sulfúrico, benzeno, clorofórmio

• Gasoso– cloro, amoníaco

Classificação das substâncias perigosas segundo a ONU:

Nº ONU• 1. Explosivas• 2. Gases comprimidos• 3. Líquidos inflamáveis • 4. Sólidos inflamáveis, substâncias

combustíveis espontaneamente e as que reagem com a água

Classificação das substâncias perigosas segundo a ONU:(2)

• 5. Oxidantes, incluindo peróxidos• 6. Tóxicas, classe A e B, irritantes e que

causam enfermidades• 7. Radiativas• 8. Ácidas, alcalinas e alguns líquidos e

sólidos corrosivos• 9. Outras não consideradas nas classes

anteriores

Paracelso, 1493 - 1541

• Toda substância é tóxica,não tem nenhuma que não seja tóxica, é a dose que faz a diferença entreuma substância tóxica e um medicamento

Toxicidade

• Capacidade inerente a uma substância química de produzir efeito adverso ou nocivo sobre um organismo vivo

DL50 - Dose letal 50

• Geralmente é o primeiro experimento com una nova substância química

• DL50 é a dose de uma substância química necessária para causar a morte em 50% dos animais em experimentação

Variação dose - resposta para a mesma substância em duas espécies diferentes.

(Kamarin, M. A. Toxicology. Lewis Publishers, 1989)

DL50 para algumas substâncias químicas

Substância DL50, rato macho, via oral; química mg/kg de peso corporal

• Etanol 7 000• Cloreto de sódio 3 000• Sulfato de cobre 1 500• DDT 100• Nicotina 60• Tetradotoxina 0,02• Dioxina (TCDD) 0,02

Dose letal provável para humanos

Toxicidade Dose, mg/kg de peso1. Praticamente no tóxica > 15 000

2. Ligeramente tóxica 5 000 - 15 000

3. Moderadamente tóxica 500 - 5 000

4. Muito tóxica 50 - 500

5. Extremamente tóxica 5 - 50

6 Super tóxica < 5Rodrick, J.V. Calculated risks. 1994

Algumas substâncias classificadas como super tóxicas

Substânciaquímica

Origem Efeito tóxico

Estricnina Noz vómica Sistema nervoso

Fluoracetato desódio

Sintético Coração esistema nervoso

Nicotina Planta, tabaco Efeito tóxico

Fosgênio Sintético Sistemarespiratório

Rodrick, J.V.Calculated risks. 1994

Dose

Agentequímico Exposição

Ingresso noorganismo

Toxocinética:Absorção

DistribuiçãoBiotransformação

Eliminação

Toxodinámica:Inter açãn do

agente qíimico-receptor,no órgão branco

Efeito

(ENVIRON. Elements of chemical exposure assessment, 1991)

Exposição

• É uma medida do contato entre o agente químico e o organismo;é função da concentração e do tempo

Sentinel 3 (1), 1986

• Pode ocorrer exposição do homem durante a manufatura, formulação, derrame durante o transporte e armazenamento devido à ingestão de alimentos ou água contaminada.

• A fim de evitar o risco para a saúde, dessas possíveis exposições, e o impacto ambiental se requer tomar decisões baseadas no conhecimento toxicológico.

Risco

• É a probabilidade do aparecimento de

um efeito nocivo devido à exposição à uma substância química

Fogo e substâncias químicas

• Nos incêndios se liberam, no ar, substâncias químicas

• Emissões de depósitos e fabricas,– as pessoas que moram na vizinhança estão expostas

as emissões– fumaça acarreta substâncias químicas da combustão

ou da pirólise– inalação da fumaça causa mais mortes que o contato

com a chama

Análise da fumaça da combustão de vários materiais, ppm em vol.

Produto /substância

Lã Kerosene Algodão

Acroleina 50 1 60Formaldeido 80 10 70Acetaldeido 200 60 120Butiraldeido 100 1 120

Produtos voláteis produzidos pela queima de praguicidas, grão analítico, 900ºC. (Lee,RE. Air Pollution from pesticides and agricultural processes. CRC Press 1976)

Praguicida

Atrazina CO CO2 Cl2 HCl NH3Carbarilo CO CO2 NH3 O2DDT CO CO2 Cl2 HClMalation CO CO2 SO2 H2S O2Paraquat CO CO2 NH3

Composição do produto de pirólise ou combustão originado de tapetes, ppm

Material CO CO2 O2 HCN NO2 HCl

Acrílico 1100 33300 150000 100 1 0

Lã 19000 180000 50000 10250 0 0

Acrilan 1300 15000 - 65 0,3 0

BaldosasPVC

1500 ? ? 0 0 100

Roblevermelho

13600 93000 100000 35 10 0

Exposição de curta duração

• Uma ou várias exposições, • num período de 24 horas ou menor;• o agente químico é rápidamente

absorvido e • produz efeito agudo, intoxicação.

Exposição a longo prazo

• Exposição a quantidades pequenas,• durante períodos longos,• os efeitos podem aparecer de imediato,

depois de cada exposição ou produzir efeitos crônicos

Exposição ambiental -Exposição ocupacional

Exposiçãoambiental

Exposiçãoocupacional

População Crianças, adultos.idosos, enfermos,hipersuceitiveis

Adultos sadios

Tempo 24 horas 8 h/ 5 dias, semana

Agente químico Mistura,baixas concentraçõesAgentesdesconhecidos,Concentrações baixas

Agente químico únicoMisturas conhecidasConcentrações altas

Homem. Ingressode agentes químicos

ArÁgua

Alimentos

Medicamentos

(via oral,ip,iv)

Exposição

ocupacional

(oral,dérmica, respiratória)

Exposição ocasional

(acidentes, uso de cosméticos)

Absorção

• A absorção implica que a substância química atravessa membranas biológicas

• Vias– respiratória– digestiva– dérmica

Ingestão Inalação ENDOVENOSA INTRAPERITONEAL

TRATOGASTRINTESTINAL PULMÃO

HIGADO

BILIS

FESES

SUBCUTÁNEA

INTRAMUSCULAR

DÊRMICA

LíQUIDOEXTRACELULAR GorduraA

RINS PULMÃO

BEXIGAURINARIA

URINA

ALVÉOLO

ARESPIRADO

ÓRGÃOSSECRETORES

SECREÇÕES

ÓRGÁÕS

TECIDO OSSOS

Vias de absorção, distribuição e eliminação de agentes tóxicos no organismo humano (ROZMAN y KLAASSEN, 1996)

Sangue e Linfa

Venaporta

Absorção

• Passagem através da membrana– transporte passivo

• gradiente de concentração– transporte ativo

• consumo de energia para a passagem• As membranas biológicas contem lipídios

e são permeáveis para as moléculas lipossolúveis

EXTERIOR

Liquido intersticialExtracelular

Liquido extracelularMembrana

PeleRespiratória

Mucosa

Liquido íntersticialExtraceluar

Membrana - Capilar

Liquido plasmáticoExtracelular

Membrana - Capilar

Membrana - Célula Intracelular

Liquido intracelular

Representación esquemática del pasaje desde el exterior, a través de lasmembranas, de agentes químicos al líquido intracelular de una célula (LOOMIS)

Distribuição

• As substâncias químicas transportadas pelo sangue se distribuem nos órgãos e sistemas

• Depende das características da substância química e das propriedades físicas– barreiras: placenta e cérebro

Acumulação

• Ossos: chumbo, estrôncio, fluoreto

• Gordura: DDT, PCBs– emagrecimento

Biotransformação

• Nas células do fígado, pele, pulmões, intestino e rins– tolueno ácido benzoico (-)

– bromobenzeno bromobenzeno epóxido (+)

– metanol formaldeido (+)

Eliminação

• Urina• Ar expirado• Bílis• Fezes• Leite

Classificação das substâncias químicas segundo o efeito nocivo

• Irritante• Asfixiante• Anestésica• Substâncias que prejudicam o

pulmão• Tóxicos sistêmicos

Fatores que determinam o efeito tóxico

• Propriedades físico-químicas das substâncias

• Condições de exposições– via– doses– freqüência

Fatores que determinam o efeito tóxico (2)

• Fatores biológicos– absorção, distribuição, biotransformação– idade, sexo, peso, diferença genética, estado de

saúde– condições metabólicas (repouso, trabalho)– exposição a outras substâncias químicas

• Ambiente– temperatura, umidade, hora do dia, estresse

Relação entre quantidade (dose)de várias substâncias químicas eefeitos sobre o organismo

Positivo

Efeito

Negativo

Calcio

Aumento da

concentração

Cobre

Mercurio

Intoxicação

• Diagnóstico– clínico– análises toxicológicas

Intoxicação crônica

• Se caracteriza por exposições repetidas durante períodos longos de tempoOs efeitos se manifestam porque:– o agente tóxico se acumula no organismo, seja

dito que a quantidade absorvida é maior que a eliminada, ou

– os efeitos produzidos pelas exposições repetidas se somam sem acumulação do agente tóxico

Intoxicação subaguda

• Se carateriza por exposições freqüentes ou repetidas, durante um período de vários dias ou semanas, ao fim do qual aparecem os efeitos

Intoxicação aguda

• Se caracteriza por exposições de curta duração, absorção rápida do agente químico, uma dose única ou várias doses, em um período não maior que 24 horas.Os efeitos aparecem, em geral, rapidamente e a morte ou a cura são o resultado imediato.

Efeitos nocivos

• Sistema respiratório– dano nas células do trato respiratório– enfisema– irritação– constrição dos brônquios– dispnéia– alergia

Efeitos nocivos

• Trato gastrintestinal – alteração das membranas celulares (NaOH)

• Pele– vermelhidão– inchaso– coceira– alergia

Efeitos nocivos

• Fígado– acumulação excessiva de lipídeos– necrose– colestasis

• Rim– efeitos sobre o tubo renal (Hg, Cd, Cr)– morte das células– alteração da função renal

Efeitos nocivos

• Sistema nervoso– falta de oxigênio no cérebro (CO)– perda de mielina (hexaclorobenceno)– efeitos nos neuronas periféricas (Hg)

• Sistema reprodutivo– redução na produção de esperma (DBCP)– redução da fertilidade– toxicidade reprodutiva

Efeitos nocivos

• Teratogênico– efeitos na descendência que não se

herdam (talidomida)

• Carcinogênico– tumor maligno, câncer

Bhopal. Isocianato de metilo: Toxicidade

• Inalação– broncoespasmos graves– respiração tipo asmático– edema pulmonar

• Pele– em contato com a pele de animais produz

alergia – sensibilização com outros isocianatos

Bhopal. Isocianato de metila: Toxicidade

• Irritante– olhos, nariz y garganta

• ulceração da córnea

Objetivos do toxicólogo

• Identificar o risco

• Estabelecer medidas de segurança

L. Goldberg afirmou:

• Algo em que se deve trabalhar com dedicação para eliminar os fatos que alimentam a quimiofobia é ter a segurança de que as substâncias químicas são

• produzidas em condições seguras,• manipuladas em condiciones seguras,• transportadas em condições seguras e• descartadas em condiciones seguras.

(Chemviews.Chemecology, julio 1980)