Noções básicas de toxicologia
aplicadas as emergências químicas
Dra. Nilda A.G.G. de Fernícola
CETESB
Maio 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
Ciclo dos produtos “desde a verso até o túmulo”
(Joint Industrial Safety Council, Sweden, 1996)
Efeitos
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 1987Diretrizes 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 isomalation 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
Toxicología
de alimentos
Toxicología
ambiental
Toxicología
de medicamentos
Toxicología
ocupacional
Toxicología
social
Aspetos
Clínico
Analítico
Legislação
Pesquisa
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
Agente
químico
Dose
Exposição
Ingresso no
organismo
Toxocinêtica:
Absorção
Distribuição
Biotranformaçao
Eliminação
Toxodinámica:
Interação do
agente químico-receptor,
nol órgão branco
Efeito
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 entre
uma 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
química
•
•
•
•
•
•
•
Etanol
Cloreto de sódio
Sulfato de cobre
DDT
Nicotina
Tetradotoxina
Dioxina (TCDD)
DL50, rato macho, via oral;
mg/kg de peso corporal
7 000
3 000
1 500
100
60
0,02
0,02
Dose letal provável para humanos
Toxicidade
1. Praticamente no tóxica
2. Ligeramente tóxica
3. Moderadamente tóxica
4. Muito tóxica
5. Extremamente tóxica
6 Super tóxica
Rodrick, J.V. Calculated risks. 1994
Dose, mg/kg de peso
> 15 000
5 000 - 15 000
500 - 5 000
50 - 500
5 - 50
<5
Algumas substâncias classificadas
como super tóxicas
Substância
química
Origem
Efeito tóxico
Estricnina
Noz vómica
Sistema nervoso
Fluoracetato de
sódio
Sintético
Coração e
sistema nervoso
Nicotina
Planta, tabaco
Efeito tóxico
Fosgênio
Sintético
Sistema
respiratório
Rodrick, J.V.Calculated risks. 1994
Agente
químico
Dose
Exposição
Ingresso no
organismo
Toxocinética:
Absorção
Distribuição
Biotransformação
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
Acroleina
50
1
60
Formaldeido
80
10
70
Acetaldeido
200
60
120
Butiraldeido
100
1
120
Lã
Kerosene
Algodão
Produtos voláteis produzidos pela queima de
praguicidas, grão analítico, 900ºC. (Lee,RE. Air
Pollution from pesticides and agricultural processes. CRC Press 1976)
Praguicida
Atrazina
Carbarilo
DDT
Malation
Paraquat
CO
CO
CO
CO
CO
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
Cl2
NH3
Cl2
SO2
NH3
HCl
O2
HCl
H2S
NH3
O2
Composição do produto de pirólise ou combustão
originado de tapetes, ppm
Material
Acrílico
Lã
Acrilan
CO
1100
CO2
Baldosas 1500
PVC
Roble
13600
vermelho
HCN
33300 150000
19000 180000
1300
O2
NO2
HCl
100
1
0
50000 10250
0
0
0,3
0
15000
-
65
?
?
0
93000 100000
0
100
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
Exposição
ambiental
Exposição
ocupacional
População
Crianças, adultos.
idosos, enfermos,
hipersuceitiveis
Adultos sadios
Tempo
24 horas
8 h/ 5 dias, semana
Agente químico
Mistura,
baixas concentrações
Agentes
desconhecidos,
Concentrações baixas
Agente químico único
Misturas conhecidas
Concentrações altas
Ar
Água
Alimentos
Homem. Ingresso
de agentes químicos
Exposição
ocupacional
(oral,dérmica,
respiratória)
Exposição
Medicamentos
ocasional
(via oral,ip,iv)
(acidentes, uso de
cosméticos)
Absorção
• A absorção implica que a substância
química atravessa membranas
biológicas
• Vias
– respiratória
– digestiva
– dérmica
Ingestão
Inalação
ENDOVENOSA
INTRAPERITONEAL
SUBCUTÁNEA
TRATO
GASTRINTESTINAL
PULMÃO
INTRAMUSCULAR
DÊRMICA
Vena
porta
HIGADO
Sangue e Linfa
LíQUIDO
EXTRACELULAR
GorduraA
BILIS
RINS
BEXIGA
URINARIA
PULMÃO
ÓRGÃOS
SECRETORES
ÓRGÁÕS
ALVÉOLO
TECIDO OSSOS
FESES
URINA
AR
ESPIRADO
SECREÇÕES
Vias de absorção, distribuição e eliminação de agentes tóxicos
no organismo humano (ROZMAN y KLAASSEN, 1996)
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
Mucosa
Liquido extracelular
Membrana
Liquido intersticial
Extracelular
Respiratória
Pele
Membrana - Capilar
Liquido plasmático
Extracelular
Membrana - Capilar
Liquido íntersticial
Extraceluar
Membrana - Célula
Intracelular
Liquido intracelular
Representación esquemática del pasaje desde el exterior, a través de las
membranas, 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 (+)
formaldeido (+)
– metanol
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 e
efeitos sobre o organismo
Calcio
Positivo
Aumento da
concentração
Efeito
Negativo
Cobre
Mercurio
Intoxicação
• Diagnóstico
– clínico
– análises toxicológicas
Intoxicação crônica
• Se caracteriza por exposições repetidas
durante períodos longos de tempo
Os 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)