Algas bioindicadoras de poluição hídrica por hidrocarbonetos e
metais pesados na Praia do Porto Grande em São Sebastião (SP) 1
Nicoly Milhardo Lourenço – UNITAU – [email protected]
Maria Conceição Rivoli da Costa - UNITAU – [email protected]
Daniel Roberto Jung – FATEC de São Sebastião - [email protected]
O monitoramento dos ambientes marinhos pode ser feito avaliando a presença de poluentes em organismos que são capazes de acumular estas substâncias. A
proposta é propor uma metodologia para coleta e análise de hidrocarbonetos petrogênicos e metais pesados em algas (a serem identificadas), provenientes da Praia
do Porto Grande localizada na cidade de São Sebastião, São Paulo, a qual está sujeita à poluição por petróleo devido as operações do Terminal Aquaviário Almirante
Barroso (TEBAR) pertencentes à Transpetro/Petrobrás. A biorremediação tem sido
alvo de diversos estudos a fim de acelerar o processo de descontaminação com
menor custo e menor dano ao ambiente. Como resultado da pesquisa, pretende-se
selecionar o método mais apropriado para coleta, que podem ser úteis como bioindicadoras do estado e condição ambiental. Conclui-se que, em função da abundância
relativamente alta de algas que se desenvolvem em regiões portuárias, além do fato
de certos grupos apresentarem sensibilidade a modificações na sua estrutura quando em ecossistemas alterados, acredita-se que algumas espécies poderão realizar
muito bem essa função: despoluir naturalmente áreas portuárias com elevada concentração de petróleo.
Palavras-chave: Algas. Hidrocarbonetos. Metais pesados. Biorremediação.
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Projeto apresentado com o auxílio da Universidade de Taubaté e Fatec de São Sebastião.
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1.
Introdução
A tendência do ser humano em distribuir-se em regiões costeiras apresenta
consequências danosas ao meio ambiente, pois, o lançamento de compostos gerados pelo homem nestes ambientes atinge concentrações que alteram física, química
e biologicamente esses sistemas. Dentre os principais tipos de contaminação que
afetam os ambientes aquáticos pode-se citar as causadas por metais pesados,
compostos organoclorados, hidrocarbonetos de petróleo e, principalmente, esgotos
industriais e urbanos.
Ignácio (2007) caracteriza a zona costeira como sendo uma região de transição ecológica, que desempenha uma importante função de ligação e de trocas entre
os ecossistemas terrestre e marinho, estando entre os ambientes naturais mais produtivos do ponto de vista biológico. Possui características próprias, como elevada
concentração de nutrientes, gradientes térmicos e salinidade variável e apresenta
condições de abrigo e suporte à reprodução e alimentação nas fases iniciais de muitas espécies, classificando estes ambientes como complexos diversificados e de extrema relevância para a sustentação da vida marinha.
Na literatura pertinente há muitos relatos de acidentes ambientais relacionados com petróleo. Como exemplo recente pode-se citar o acidente com o petroleiro
Prestige, que afundou na costa da Espanha em dezembro de 2003, levando grande
parte do combustível de seus tanques para o fundo do oceano Atlântico, em uma
das áreas mais ricas para pesca da Espanha. No caso do Brasil, pode-se citar o caso do navio Vicuña, de bandeira chilena, carregado de metanol e óleo, que explodiu
em novembro de 2004 no porto de Paranaguá, PR.
Segundo a DDS System, o Terminal Aquaviário Almirante Barroso (TEBAR),
localizado em São Sebastião (SP) é o maior terminal aquaviário da América do Sul,
sendo responsável pela movimentação diária de 600 mil barris ou 4 bilhões de litros
de petróleo por mês, que representam 50% de todo o petróleo consumido no Brasil.
Com 40 tanques que armazenam um total de 1,2 bilhão de litros de petróleo e derivados ou o equivalente a 8 milhões de barris, o Tebar também é a unidade que possui a maior tancagem entre todos os terminais da Petrobras.
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O petróleo é um composto orgânico (hidrocarboneto), formado através de ciclos biogeoquímicos. A contaminação ambiental por esta substância e por similares
gera grande impacto ecológico e as técnicas para sua remediação têm-se destacado
nos últimos anos. De acordo com Tonini, Rezende e Grativol (2010), hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs) de origem petrogênica estão entre os poluentes
de maior persistência, apresentando propriedades tóxicas, mutagênicas e carcinogênicas aos seres humanos. A maior parte dos componentes do petróleo é passível
de biodegradação, no entanto, trata-se de um processo lento, podendo levar décadas até a total descontaminação do ambiente. Dessa maneira, a biorremediação tem
sido alvo de diversos estudos a fim de acelerar o processo de descontaminação com
menor custo e menor dano ambiental.
A bioindicação se fundamenta no princípio de que os sistemas biológicos
possuem um estado de estabilidade elevada e um equilíbrio dinâmico. Todo sistema
biológico, independentemente de ser organismo, população ou comunidade, se
adaptou a um complexo de fatores ambientais ao longo da sua evolução. Entretanto,
alterações dos fatores ambientais sob influência de estressores antrópicos levam a
outros estados de estabilidade. Os organismos reagem, alguns se adaptam, porém,
quando ultrapassam sua capacidade de adaptação podem apresentar sintomas visíveis. Neste caso, o reconhecimento da reação do indicador como um todo, podendo
citar as “algas”, ocorre somente após o aparecimento de certos danos visíveis, como
necrose e clorose, e, por seus limites serem mais estreitos, elas reagem mais sensivelmente às perturbações, fornecendo informações sobre alterações da qualidade
ambiental.
Mororó e Freitas (2009) citam fatores pelos quais as algas podem ser úteis
como bioindicadoras do estado e condição ambiental: a sua abundância relativamente alta e consequente importância funcional nos ecossistemas, além do fato de
certos grupos apresentarem sensibilidade a modificações na sua estrutura nos
ecossistemas.
As algas são organismos multicelulares que apresentam várias características
morfofisiológicas especiais: possuem distribuição mundial nas regiões litorâneas e
podem apresentar-se como formas móveis ou sésseis, em condição de vida livre ou
em forma de colônias e como espécies epífitas ou epífitas parasitas. A grande maio3
ria das algas vive fixa a um substrato sólido, em rochas ou corais mortos. Como espécies aquáticas representativas do primeiro nível trófico as algas são organismos
ecologicamente importantes, podendo sofrer efeitos diretos e indiretos, sendo os
últimos resultantes dos primeiros sobre outros organismos no ambiente. Baseandose nisto foi sugerido um “índice de poluição” baseado nos gêneros de algas presentes quanto menos diversificada a riqueza específica de algas, maior a poluição do
sistema (LIMA e CALIMAN; 2012).
Algumas das espécies de macroalgas possuem características intrínsecas
que as tornam singulares na escolha deste como bioindicador de poluição: a maioria
delas é séssil na natureza e podem, portanto, serem utilizadas para caracterizar uma
localização ao longo do tempo. Algas podem ser coletadas em abundância em muitas localidades costeiras e elas prontamente acumulam compostos presentes nas
águas do ambiente que as circunda. As comunidades de macroalgas marinhas, por
serem compostas de organismos sésseis, sofrem efeitos de diversos elementos do
meio circundante, o que não só as faz excelentes sensores biológicos das condições
ambientais, mas também tendências evolutivas de seus ecossistemas. Vários estudos estão sendo realizados utilizando bioindicadores para detectar diferentes níveis
de carga orgânica em cursos d’água. Bioindicadores são espécies escolhidas por
sua sensibilidade ou tolerância a vários parâmetros, alguns exemplos: poluição orgânica, alterações de pH da água e toxicidade(LIMA e CALIMAN, 2012).
Pereira (2004) explica que as consequências de um determinado poluente
dependem das suas concentrações, do tipo de corpo d´água que o recebe e dos
usos da água. Para a definição de limites de concentrações de cada poluente o CONAMA dividiu os sistemas hídricos em 13 classes de acordo com o tipo e usos de
suas águas. Esta classificação denominada como enquadramento, e a definição das
concentrações dos despejos para cada classe tem suas limitações, porém é um ponto de referência para a fiscalização e gerenciamento dos recursos hídricos.
Os
autores explicam, ainda, que surfactantes são moléculas anfipáticas, que podem ser
obtidos por processos químicos (sintéticos), ou produzidos por microorganismos (biossurfactantes). Surfactantes sintéticos têm sido utilizados na indústria do petróleo,
ajudando na limpeza de derramamentos e na recuperação de petróleo em reservatórios. Entretanto, estes produtos podem ser tóxicos ao ambiente e não são biodegra4
dáveis. Por outro lado, os biossurfactantes apresentam vantagens como baixa toxicidade, natureza biodegradável e eficácia em amplas variações de temperatura, pH
e salinidade, além da facilidade de síntese (TONINI, REZENDE e GRATIVOL; 2010).
Perante o exposto, a descoberta e utilização de um produto que seja um “bioextrator de petróleo natural” poderá intensificar o processo de despoluição de áreas
portuárias com excesso de produtos recalcitrantes na água. Dessa maneira, propõese uma metodologia de coleta algas – a serem identificadas – e análise da possível
presença de hidrocarbonetos petrogênicos e metais pesados nas mesmas, provenientes da Praia do Porto Grande localizada na cidade de São Sebastião, São Paulo.
Sendo assim, o presente artigo está divido em cinco sessões, sendo elas: a
sessão (1) um, que irá tratar das instituições envolvidas. Sessão (2) dois que confrontará duas metodologias, a sessão (3) três, que irá abordar os resultados obtidos
especificamente no período de Janeiro a abril de 2014, sem desconsiderar o período
de sua criação e aprimoramento (2013 a 2015), a sessão (4) quatro, que trará as
conclusões e discussões e por fim a sessão (5) onde serão apresentadas as referências.
A Praia do Porto Grande localizada no município de São Sebastião, litoral
Norte do Estado de São Paulo sofre constantemente com os impactos ambientais
causados por derramamento de óleos oriundos de atividades petroleiras do Terminal
Aquaviário Almirante Barroso (TEBAR) pertencentes à Transpetro/Petrobrás.
Esta área foi selecionada em função da proximidade da área portuária e após
investigação e constatação da presença de hidrocarbonetos petrogênicos na água.
Como são compostos recalcitrantes, podem alterar o meio, interferindo no desenvolvimento das algas.
O último registro acidental de derramamento de óleo deu-se no dia 06 de abril
de 2013, e, de acordo com o artigo publicado na Revista Veja (n.6, abr. 2013), o secretário de Meio Ambiente de São Sebastião, Eduardo Hipólito do Rego, relata que o
vazamento foi de grandes proporções e atingiu várias praias, podendo citar: Porto
Grande, Deserta, Ponta da Cruz, Arrastão, Portal da Olaria, São Francisco, Figueira,
Cigarras e Enseada (Figura 1).
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F
Figura 1: Mapa das Praias de São Sebastião – SP. Fonte: CETESB, 2013.
O petróleo é um produto recalcitrante, difícil de ser degradado, mas a capacidade metabólica que alguns organismos possuem em transformar contaminantes
orgânicos em formas menos tóxicas, existe, e é denominada de biodegradação.
Correa (2012) cita que a presença de hidrocarbonetos acompanha a vida terrestre há muitos anos, fazendo com que os muitos organismos vivos criem artifícios
que utilizem esses compostos como substrato de crescimento. Explica, ainda, que a
biorremediação é uma tecnologia não destrutiva, de grande eficiência, de baixo custo e menos invasiva que muitas tecnologias aplicadas, atualmente, na contenção de
óleos. Isto ocorre por ser um processo natural, que utiliza organismos vivos, neste
caso “algas” as quais aceleram o processo natural de biodegradação de contaminantes pela otimização de fatores que limitam este fenômeno.
Nesse contexto, a pesquisa tem a finalidade de investigar a capacidade “fitorremediadora de algumas espécies de algas” que se desenvolvem em áreas portuárias desenvolvendo muito bem essa função: “despoluir o meio em que habitam”.
2.
Instituições envolvidas
A pesquisa conta com a contribuição de algumas instituições e órgãos de ensino sendo estes: a UNITAU (Universidade de Taubaté) situada na cidade de Tauba6
té, São Paulo, que atua como unidade financiadora através do Programa de Iniciação Científica, oferece suporte e espaço físico. A Faculdade Tecnológica de São
Sebastião é a outra agência de fomento, oferecendo suporte e espaço físico também.
3.
Métodos
3.1 Caracterização do ambiente
O levantamento e delimitação da área foi realizada “in loco”, na Praia do Porto
Grande localizada na cidade de São Sebastião, SP (Figura).
Figura 2: Delimitação da área de coleta.
Posteriormente, coletou-se o número de algas existentes no local, coletandoas e identificando das espécies dominantes. Após, investigar a presença de hidrocarbonetos petrogênicos e a interferência desses compostos recalcitrantes no desenvolvimento das algas.
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Figura 3: Algas da Praia do Porto Grande em abril de 2014.
3.2. Moreira, Duarte e Macedo (2003)
a) Homogeneizar a amostra por meio de agitação de modo a garantir que quaisquer elementos particulados estejam em suspensão. Dependendo do tempo
de uso e do aspecto da amostra, pesar 100 gramas que possa conter os elementos a analisar em teores tais que possam ser detectados por ocasião da
análise por Espectrofotometria de Absorção Atômica (EAA).
b) Aquecer a amostra, pesada em cápsula de porcelana, em chapa até a inflamação, deixando-se queimar todo óleo até a obtenção das cinzas. Deixar esfriar e adicionar 30-40 mL de HNO3 umedecendo as cinzas. A seguir, adicionar 10 mL de HClO4 e voltar à chapa, cobrindo a cápsula com vidro de relógio
e digerindo até que toda a matéria orgânica seja destruída e haja evolução de
abundantes fumos brancos. Após a completa digestão da matéria orgânica (o
que é evidenciado pela cor clara da amostra), deixar esfriar, adicionar água
destilada e transferir quantitativamente para um balão, aferindo até 100 mL.
Esfriar e avolumar.
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c) Filtrar, usando papel de porosidade média, para separar uma eventual sílica
que tenha sido insolubilizada pelo ácido perclórico.
d) Preparar um branco usando as mesmas quantidades de ácidos que foram
usados na amostra e efetuar a leitura da absorção do mesmo quando da análise da amostra.
3.2.1. Preparação do biossorvente
A amostra da(s) alga(s) marinha após coleta foi transportada para o Laboratório de Análises Físico-Químicas da Escola Técnica de São Sebastião. No laboratório, a alga recebeu uma lavagem prévia com água destilada para remoção de contaminantes, tais como pequenos animais marinhos, restos de conchas e detritos em
geral e foi secada à temperatura máxima de 60ºC, por um período de 12 horas. Parte desta alga foi protonada com o objetivo de remover metais leves, tais como Na,
Ca e Mg, presentes na estrutura das algas marinhas. A protonação foi realizada por
lavagem de 15 g de alga marinha seca em 400 mL de HCl 0,06 M por 3 horas, sob
agitação, à temperatura ambiente. Após este tempo, a amostra de alga marinha foi
lavada com água destilada até o pH atingir o valor de 4,5, quando então foi seca novamente à temperatura de 60 ºC por 12 horas. Após a secagem, a amostra foi triturada e armazenada em recipiente hermético, evitando o contato com o ar, pois se
trata de um material altamente higroscópico.
3.2.2. Sistema experimental para o processo de biossorção de óleo lubrificante
usado em alga marinha
Os testes para o processo de biossorção foram realizados em frascos erlenmeyer de 500 mL, contendo 350 mL de óleo lubrificante usado e 3,5 g do material
biossorvente e, em seguida, foram agitados a 150 rpm em um shaker rotacional à
temperatura de 25 ºC por 44 horas. Após esse período a amostra foi filtrada a vácuo
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através de um papel de filtro quantitativo e o filtrado foi analisado através de um espectrofotômetro de absorção atômica (EAA) para determinação das concentrações
de metais pesados presente em cada amostra. Todos os ensaios foram realizados
em duplicata e valores médios foram utilizados na análise dos resultados. A Figura 3
ilustra o procedimento experimental utilizado para o processo de biossorção de óleo
lubrificante usado em alga marinha.
Figura 3: Processo de biossorção de óleo lubrificante usado em alga marinha
4. Resultados obtidos
Os resultados parciais, divulgados até o momento, foram o levantamento e seleção da metodologia empregada para análise de algas bioindicadoras de poluição
hídrica por hidrocarbonetos e metais pesados em ambiente aquático.
Após revisão bibliográfica das metodologias aplicadas para análises específicas
de algas, optou-se por empregar a metodologia descrita por Moreira, Duarte e Macedo (2003), a qual foi publicada em um artigo científico no 2º Congresso Brasileiro
de P&D em Petróleo e Gás, realizado no Centro de Convenções do Hotel Glória, Rio
de Janeiro.
5.
Considerações finais
- Ficou evidente, no decorrer da revisão, a dificuldade encontrada no levantamento
de métodos específicos para analisar algas em ambiente poluído;
- Espera-se que a metodologia aplicada seja eficaz e corresponde às espectativas
almejadas. (quantificar os teores de metais pesados)
10
- Espera-se ao término da pesquisa, ampliar conhecimentos sobre a extração de
poluentes por algumas espécies de algas.
6.
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