Noções de Ecotoxicologia

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 UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE QUÍMICA INSTITUTO DE QUÍMICA QUÍMICA AMBIOENATL QUÍMICA AMBIOENATL Ecotoxicologia Ecotoxicologia Maria Maria Gizelda Gizelda de Oliveira Tavares (IQ de Oliveira Tavares (IQ- -UFG) UFG)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁSUNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁSINSTITUTO DE QUÍMICAINSTITUTO DE QUÍMICAQUÍMICA AMBIOENATLQUÍMICA AMBIOENATL

EcotoxicologiaEcotoxicologia

MariaMaria GizeldaGizelda de Oliveira Tavares (IQde Oliveira Tavares (IQ--UFG)UFG)

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HISTÓRICOHISTÓRICO

Substâncias químicasSubstâncias químicasEsgotos domésticosEsgotos domésticos Efluentes de indústriasEfluentes de indústrias

 Avaliação das substâncias Avaliação das substâncias

Base de estudoBase de estudo Química AnalíticaQuímica Analítica

Desenvolvimento da pesquisaDesenvolvimento da pesquisa SSubstâncias xenobióticasubstâncias xenobióticas

efeitos deletérios ou com a morte de espécies vivasefeitos deletérios ou com a morte de espécies vivas

substâncias químicas com respostas diferentes e

características diferentes

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EcotoxicologiaEcotoxicologia 1969 1969  PProf. francês René Truhaut rof. francês René Truhaut 

ECO + TOXICOLOGIAECO + TOXICOLOGIA

Diferenças da Ecotoxicologia com a Toxicologia AmbientalDiferenças da Ecotoxicologia com a Toxicologia Ambiental

ToxicologiaToxicologiaaborda os riscos e os danos provocados nos seres humanosaborda os riscos e os danos provocados nos seres humanos pelapela

introdução de substâncias químicas no ambienteintrodução de substâncias químicas no ambiente

EcotoxicologiaEcotoxicologia traça estratégias e procedimentos para proteger a integridadetraça estratégias e procedimentos para proteger a integridade

dos meios físicos e bióticos e dos grupos sociais que dependemdos meios físicos e bióticos e dos grupos sociais que dependem

destes meios.destes meios.

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CONCEITOS DE ECOTOXICOLOGIACONCEITOS DE ECOTOXICOLOGIA

Objeto de estudoObjeto de estudo o fenômeno da intoxicação ambiental em todas as suas nuances e o fenômeno da intoxicação ambiental em todas as suas nuances e

conseqüências;conseqüências;

FinalidadeFinalidade

 impedir e prevenir a intoxicação ambiental ou saber reverter, interromper ou impedir e prevenir a intoxicação ambiental ou saber reverter, interromper ou

remediar esse intoxicação; com um método de estudo adequadoremediar esse intoxicação; com um método de estudo adequado(Azevedo(Azevedo

 A.Fausto, 2004). A.Fausto, 2004).

Porque da criação da ciênciaPorque da criação da ciência

EcotoxicologiaEcotoxicologia

  Se baseia na análise de processos de transferência de contaminantes nos  Se baseia na análise de processos de transferência de contaminantes nos

ecossistemas e nos efeitos sobre sua estrutura e funcionamento".ecossistemas e nos efeitos sobre sua estrutura e funcionamento".

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TESTES DE TOXICIDADETESTES DE TOXICIDADE -- Testes laboratoriaisTestes laboratoriais

observa o impacto das substâncias químicas puras ou misturasobserva o impacto das substâncias químicas puras ou misturas

complexas sobre os organismos vivoscomplexas sobre os organismos vivos

todo ou em etapas do ciclo de vidas, sob condições controladastodo ou em etapas do ciclo de vidas, sob condições controladas

(Zamboni, 1993).(Zamboni, 1993). indica o efeito e o impacto produzido por essas substânciasindica o efeito e o impacto produzido por essas substâncias

biomonitoramento com indicadores do próprio local avaliado.biomonitoramento com indicadores do próprio local avaliado.

Utilização no Brasil e no mundoUtilização no Brasil e no mundo

Problemas dos ensaiosProblemas dos ensaios

Teste conclusivoTeste conclusivo realizar a análise química.realizar a análise química.

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OBJETIVOS DA ECOTOXICOLOGIA

Obtenção de dados para a avaliação de risco e

gerenciamento ambiental.

Criação e reformulação das exigências legais para o

desenvolvimento e a liberação de novosprodutos químicos no ambiente.

Desenvolvimento de princípios empíricos ou

teóricos para aumentar o conhecimento sobre

o comportamento e os efeitos dos produtos

químicos nos ecossistemas.

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Tabela 1 - Diferença entre a Toxicologia Clássica e a Ecotoxicologia.

Toxicologia Ecotoxicologia

Objetivo Proteger os seres humanos da ação das

substâncias tóxicas

Proteger as populações e comunidades

das ações tóxicas de diferentes

espécies de substâncias.

Espécies usadas Animais de experimentos Espécies que são que estão no meio

afetado como exemplo, os peixes.

Espécie alvo Homem O maior número de espécies a ser

 protegida.

Tipo de organismos

testes

Homeotérmico, prevê melhor a

toxicidade.

Pecilotérmicos vivem em vários

ambientes, diminui a previsão da

toxicidade.

Exposição Dose administrada com precisão O organismo é exposto a doses

variáveis que dependem do meio, da

 bioacumulação e do metabolismo.

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Figura 1 ± Abordagem ecotoxicológica. Fonte: Boudu - Ribeyre, 1989

Atividades humanas Processos naturais

Fontes de contaminação

ECOSSISTEMA

Biótopo Biocenose

Fatores abióticos Fatores bióticos

Alterações ecotoxicológicas

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COMO AGEM AS SUBSTÂNCIAS QUÍMICASCOMO AGEM AS SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS

SOBRE OS ECOSSISTEMASSOBRE OS ECOSSISTEMAS

 Atividade humana Atividade humana 120 000 Quantidades120 000 Quantidades > 600kg/ano> 600kg/ano

Compostos tóxicos e persistentesCompostos tóxicos e persistentes 11000 11000 cumulativos.cumulativos.

Caracterização de uma substância química no ambienteCaracterização de uma substância química no ambiente

Transformação, degradação e sequestração ocorreTransformação, degradação e sequestração ocorre::

QuímicosQuímicos oxidação atmosférica pelo Ooxidação atmosférica pelo O22 e reaçõese reações

fotoquímicas.fotoquímicas.BiológicosBiológicos degradação microbiológica no solo e nodegradação microbiológica no solo e no

sedimento.sedimento.

FísicosFísicos sedimentação gravitacional e solubilização.sedimentação gravitacional e solubilização.

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RELAÇÃO SUBSTÂNCIA QUÍMICARELAÇÃO SUBSTÂNCIA QUÍMICA / /EFEITO BIOLÓGICOEFEITO BIOLÓGICO / /A RESPOSTA DOS A RESPOSTA DOSORGANISMOSORGANISMOS

Características dos mesmosCaracterísticas dos mesmostipo de organismo, espécie, sexo, idade e via de exposição,tipo de organismo, espécie, sexo, idade e via de exposição,

mecanismo de ação, da quantidade e da identificação química do tóxicomecanismo de ação, da quantidade e da identificação química do tóxico

estrutura e as propriedades toxicocinéticasestrutura e as propriedades toxicocinéticas

TOXICOCINÉTICATOXICOCINÉTICA

Estudo do comportamento, do destino das substâncias químicas no ambiente e nosEstudo do comportamento, do destino das substâncias químicas no ambiente e nosorganismos, bem como seu mecanismo de ação tóxico sobre a saúde das espécies)organismos, bem como seu mecanismo de ação tóxico sobre a saúde das espécies)

da molécula, como ingestão, distribuição, biotransformação e excreção.da molécula, como ingestão, distribuição, biotransformação e excreção.

Relação doseRelação dose   respostaresposta define quando ocorre a morte do organismodefine quando ocorre a morte do organismo

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 APLICAÇÕES DA ECOTOXICOLOGIA APLICAÇÕES DA ECOTOXICOLOGIA

 Avaliação dos riscos das substâncias químicas ao meio Avaliação dos riscos das substâncias químicas ao meio

ambienteambienteMonitoramento da qualidade da águaMonitoramento da qualidade da água

Fiscalização dos efluentes.Fiscalização dos efluentes.

Controle da eficiência da Estações de Tratamentos deControle da eficiência da Estações de Tratamentos de

 Águas Águas   ETAsETAs..Identificação de fontes poluidoras.Identificação de fontes poluidoras.

 Avaliação de acidentes com produtos químicos. Avaliação de acidentes com produtos químicos.

Determinação do potencial deDeterminação do potencial de bioacumulaçãobioacumulação..

 Avaliação por meio de Avaliação por meio de eluatoseluatos de solos contaminados ou dede solos contaminados ou deresíduos sólidos ou de aterros.resíduos sólidos ou de aterros.

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BIOENSAIOSBIOENSAIOS

Multi espécies de organismos vivos, endêmicas ou nativasMulti espécies de organismos vivos, endêmicas ou nativas

Vantagens e desvantagens Vantagens e desvantagens

Efeitos produzidos pelas substâncias químicasEfeitos produzidos pelas substâncias químicas

Mudanças morfológicas, fisiológicas, histológicas ou na morte daMudanças morfológicas, fisiológicas, histológicas ou na morte da

espécie.espécie.

Critérios usados nos testes ecotoxicológicosCritérios usados nos testes ecotoxicológicosDisponibilidadeDisponibilidadeSensibilidadeSensibilidade

Reprodutibilidade de reaçõesReprodutibilidade de reaçõesPadronizabilidadePadronizabilidadePraticabilidadePraticabilidadeRapidezRapidezJusticiabilidadeJusticiabilidade

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SISTEMA DE TESTESISTEMA DE TESTE

 Agudo Agudo   detecta efeitos imediatos e são irreversíveis.detecta efeitos imediatos e são irreversíveis.CrônicosCrônicos   os danos podem demorar anãos para acontecerem.os danos podem demorar anãos para acontecerem.

Subletais:Subletais: genotoxicidade ou enzimáticosgenotoxicidade ou enzimáticos..

BioacumulaçãoBioacumulação   investiga se a acumulação de substâncias diretoinvestiga se a acumulação de substâncias direto

na água. nos tecidos ou nos órgãos dos organismos.na água. nos tecidos ou nos órgãos dos organismos.Biomagnificação:Biomagnificação: investiga se a absorção via alimentação.investiga se a absorção via alimentação.

TOXIDINÂMICATOXIDINÂMICA

Se preocupa em avaliar os organismos sob o ponto de vista doSe preocupa em avaliar os organismos sob o ponto de vista do

modo, local e intensidade de ação da substancia,modo, local e intensidade de ação da substancia,

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TESTES ECOTOXICOLÓGICOSTESTES ECOTOXICOLÓGICOS

EstáticoEstático   não existe mudança no teste nem dos organismos nemnão existe mudança no teste nem dos organismos nemda amostra, ou seja, o teste inicia e termina com os mesmos organismos eda amostra, ou seja, o teste inicia e termina com os mesmos organismos e

a mesma amostra.a mesma amostra.

SemiSemi EstáticoEstático -- neste teste é necessário substituir a solução testeneste teste é necessário substituir a solução testepor outra com as mesmas características em intervalos definidos.por outra com as mesmas características em intervalos definidos.

Formas de executar: dividindo uma amostra em várias porções conservadaFormas de executar: dividindo uma amostra em várias porções conservada

corretamente ou utilizando em tempos definidos, uma nova amostracorretamente ou utilizando em tempos definidos, uma nova amostra

coletada pouco antes da substituição.coletada pouco antes da substituição.

DinâmicoDinâmico   os organismos são expostos a fluxo contínuo. Esseos organismos são expostos a fluxo contínuo. Esse

teste pode ser feito tanto em laboratório comoteste pode ser feito tanto em laboratório como in situin situ com a utilização decom a utilização de

biomonitores.biomonitores.

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ORGANISMOS TESTES

Como selecioná-los

Sensibilidade constante Distribuição e abundância Disponibilidade ao longo do ano Conhecimento de sua biologia Viabilidade de manutenção de uma cultura do organismo

Relevância econômica/ecológica

Critérios-testeCondições experimentais bem controladas,Exposição do organismo-teste a diferentes graus de concentração do

efluente, Análise do percentual de dano sofrido (o tipo de dano varia de acordocom o organismo) e por conseqüência o grau de toxicidade da amostraGeralmente recomenda-se a utilização de pelo menos 3 organismosde diferentes níveis tróficos

Uso de espécies autóctones

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COMO SE REALIZA O BIOENSAIOCOMO SE REALIZA O BIOENSAIO

1. PROCEDIMENTOS LABORATORIAIS1. PROCEDIMENTOS LABORATORIAIS   BPLBPL1.1 IMPORTÂNCIA DA ÁGUA PARA O BIOENSAIO1.1 IMPORTÂNCIA DA ÁGUA PARA O BIOENSAIO

 Água ideal Água ideal bem estar dos organismosbem estar dos organismos parâmetros bem definidos: pH, dureza, temperatura.parâmetros bem definidos: pH, dureza, temperatura.

 Análise anterior de parâmetros físicos químicos da água Análise anterior de parâmetros físicos químicos da água DBO, DQO, fósforo, nitrogênio e metais pesados, além deDBO, DQO, fósforo, nitrogênio e metais pesados, além de

organoclorados.organoclorados.

ConsequênciasConsequências Sintomas no peixe de emagrecimento, deformações,Sintomas no peixe de emagrecimento, deformações,

convulsões ou presença de parasitas.convulsões ou presença de parasitas.

SoluçãoSolução  Água de diluição :sais de cálcio, magnésio, sódio e Água de diluição :sais de cálcio, magnésio, sódio epotássio, usando como solvente a água destilada ou desionizadapotássio, usando como solvente a água destilada ou desionizada..

1.2 TIPOS DE ÁGUA1.2 TIPOS DE ÁGUA

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1.31.3   ESPÉCIES MAIS USADASESPÉCIES MAIS USADAS

2. COLETA2. COLETA

2.1 FORMAS DE COLETAS2.1 FORMAS DE COLETAS

Simples e compostaSimples e compostaEnchimento do recipienteEnchimento do recipiente totalmente ou parcialmentetotalmente ou parcialmente

ConservaçãoConservação

3.3. TESTE DE SENSIBILIDADETESTE DE SENSIBILIDADE

ObjetivoObjetivoTestar o efeito de determinada substância química, chamada deTestar o efeito de determinada substância química, chamada de

referência, que servirá de calibração para o laboratório.referência, que servirá de calibração para o laboratório.

Substância mais usada pelas normas nacionais e pela ISO.Substância mais usada pelas normas nacionais e pela ISO.

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Bioindicadores

Danio rerio(peixe dulciaquícola

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Daphnia(microcrustáceo dulciaquícola)

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4.4. TESTES DE TOXICIDADE AGUDATESTES DE TOXICIDADE AGUDA

a) Cultivo dos peixesa) Cultivo dos peixesb) Preparo da água de diluiçãob) Preparo da água de diluição -- aerar essa solução por 24 horas.aerar essa solução por 24 horas.c) Retirar a aeração e medir o pH (7,8c) Retirar a aeração e medir o pH (7,8±±0,2), a dureza (250 mg.L0,2), a dureza (250 mg.L--11), e o), e o

oxigênio dissolvido(90% de saturação)oxigênio dissolvido(90% de saturação)

e) Preparo da Solução Testee) Preparo da Solução TesteDepois de preparada deve ficar por 24 horas aerando.Depois de preparada deve ficar por 24 horas aerando.Substituir a metade da água de diluição de 24 horas em 24 Substituir a metade da água de diluição de 24 horas em 24 

horas, durante 4 dias.horas, durante 4 dias. Após os 4 dias colocar os peixes considerando uma massa de Após os 4 dias colocar os peixes considerando uma massa de

1g de peixe por litro de água, para que os peixes sejam1g de peixe por litro de água, para que os peixes sejamtotalmente aclimatizados nessa nova situação.totalmente aclimatizados nessa nova situação.

f) Deixar os peixes sem alimentação durante 24 horas.f) Deixar os peixes sem alimentação durante 24 horas.g) Realizar a coletag) Realizar a coleta

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h) Fazer o sorteio dos aquários em conformidade com as concentraçõesh) Fazer o sorteio dos aquários em conformidade com as concentraçõesdefinidas pelo teste preliminar e do controle quando a amostradefinidas pelo teste preliminar e do controle quando a amostra

chegar no laboratóriochegar no laboratórioi) Fazer a avaliação durante as 8 horas seguintes, depois as 12 horas,asi) Fazer a avaliação durante as 8 horas seguintes, depois as 12 horas,as24 horas e finalmente as 48 horas, contadas a partir da última24 horas e finalmente as 48 horas, contadas a partir da últimaadição dos peixes nos aquários para realizar o teste definitivo.adição dos peixes nos aquários para realizar o teste definitivo.

 j) fazer as mesmas análises físicos químicas realizadas no teste j) fazer as mesmas análises físicos químicas realizadas no teste

preliminar.preliminar.

5. RESULTADOS E AVALIAÇÃO5. RESULTADOS E AVALIAÇÃO

a) calcular o número de peixes mortos.a) calcular o número de peixes mortos.

b) fazer a avaliação estatística, calculando se o CL(I) 50 b) fazer a avaliação estatística, calculando se o CL(I) 50   concentraçãoconcentraçãoletal de 50% dos organismos.letal de 50% dos organismos.

c) ou os efeitos observados (próbitos) e fazer gráfico versus ac) ou os efeitos observados (próbitos) e fazer gráfico versus aconcentração do agente químico em logaritmo.concentração do agente químico em logaritmo.

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Resultados do teste de ecotoxicidade para ..........Resultados do teste de ecotoxicidade para ..........

coletado no.............................coletado no...............................

TesteConc

(%)

inicial

de

peixe

Nº de peixes mortos por período de

observação (h)Determinações físicas químicas

1 2 3 4 5 6 7 8 12 24 48Cond.

(mS/cm)

Temp.

(ºC)pH

O.D.

(mg/L)

Dureza

total(mg CaCO3)

 A1 100 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

 A2 50 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

 A3 25 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

 A4 12,5 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

C 0,0 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0