UNESC - UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE
CIÊNCIAS BIOLÓGICAS - BACHARELADO
ARIANA DE BONA
TOXICIDADE DAS ÁGUAS DO RIO CARVÃO, MUNICÍPIO DE
URUSSANGA-SC, ANTES E APÓS O SEU TRATAMENTO COM
REJEITO PIRITOSO CALCINADO, UTILIZANDO-SE ORGANISMOS
BIOINDICADORES
CRICIÚMA, NOVEMBRO DE 2010
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ARIANA DE BONA
TOXICIDADE DAS ÁGUAS DO RIO CARVÃO, MUNICÍPIO DE
URUSSANGA-SC, ANTES E APÓS O SEU TRATAMENTO COM
REJEITO PIRITOSO CALCINADO, UTILIZANDO-SE ORGANISMOS
BIOINDICADORES
Trabalho de Conclusão de Curso,
apresentado para obtenção do grau de
bacharel no Curso de Ciências Biológicas
da Universidade do Extremo Sul
Catarinense, UNESC.
Orientadora: Prof.ª MSc. Miriam da
Conceição Martins
CRICIUMA, NOVEMBRO DE 2010
3
ARIANA DE BONA
TOXICIDADE DAS ÁGUAS DO RIO CARVÃO, MUNICÍPIO DE
URUSSANGA-SC, ANTES E APÓS O SEU TRATAMENTO COM
REJEITO PIRITOSO CALCINADO, UTILIZANDO-SE ORGANISMOS
BIOINDICADORES
Trabalho de Conclusão de Curso aprovado pela
Banca Examinadora para obtenção do Grau de
bacharel no Curso de Ciências Biológicas da
Universidade do Extremo Sul Catarinense,
UNESC, com Linha de Pesquisa em
Ecotoxicologia
Criciúma, 26 de novembro de 2010
BANCA EXAMINADORA
_______________________________________________
Prof.ª MSc. Miriam da Conceição Martins - Bióloga - (UNESC) - Orientadora
_______________________________________________
Dr. Reginaldo Geremias - Bioquímico - UFSC
_______________________________________________
MSc. Jacira Silvano – Bióloga – (IPAT/UNESC)
4
Dedico este trabalho aos meus pais
Rodolfo e Janaina, sem o esforço deles eu
não teria a oportunidade de realizar este
trabalho com sucesso.
5
AGRADECIMENTOS
A Deus que me deu sabedoria para conduzir este trabalho.
Aos meus pais Rodolfo Henrique De Bona e Janaina Teixeira De Bona e
ao meu namorado Pablo Polo Martins pelo apoio, carinho, compreensão, paciência,
e amor para comigo durante todo este percurso e principalmente por todos os
valores que me passaram. Obrigada, amo vocês incondicionalmente.
Ao professor Claus Tröger Pich por permitir a realização desse trabalho e
pela oportunidade de aprendizado.
Ao professor Reginaldo Geremias sempre atencioso, me ajudou muito em
projetos e duvidas no laboratório.
A professora Miriam da Conceição Martins que aceitou ser minha
orientadora. Obrigada pela atenção.
Aos professores Jacira Silvano e mais uma vez ao Reginaldo Geremias,
membros dessa banca, por terem aceitado o convite para a defesa da tese.
Aos colegas do Grupo de Pesquisa em Imunologia e Genética: Rosana
Antonio Madeira, Tamires Manganelli Defaveri, Eduardo Netto e Wagner Ariati pela
ajuda sempre que necessária.
A minha querida amiga Fernanda Zanette da Silveira (Nan) que me
ajudou desde o começo deste trabalho, sempre tirando minhas duvidas e resolvendo
meus problemas, obrigada Nan, I Love you.
Em especial a minha grande amiga Maiara da Silva Francisconi (Mi) que
esteve comigo desde o começo da faculdade, me apoiando em qualquer decisão,
sou muito grata pela tua amizade e quero levar ela para a vida toda. “Se certos
amigos nos mostram que o mundo ainda é bom”. Mi, i ti imi!
A todas as “amegas” que mesmo nos momentos de desânimo sempre me
trouxeram alegria e divertimento.
O meu muito obrigada a todas as pessoas citadas a cima que cruzaram o
meu caminho e me fizeram mais feliz.
6
"Embora ninguém possa voltar atrás e
fazer um novo começo, qualquer um
pode começar agora e fazer um novo
fim." Chico Xavier.
7
RESUMO
O rejeito de mineração é caracterizado como mineral pirítico e é a principal fonte de
poluição da extração de carvão, pois contém grande quantidade de metais pesados.
Este, por processo de lixiviação, dá origem à drenagem ácida de mina (DAM) que
pode alterar os ambientes hídricos de seu entorno. O objetivo deste trabalho foi
determinar a eficiência da utilização de rejeitos de mineração de carvão calcinado no
tratamento das águas do Rio Carvão contaminadas por DAM avaliando este
processo através de ensaios de toxicidade em organismos bioindicadores. Para
tanto foram coletadas amostras de água do Rio Carvão sendo determinado os
valores de pH,e feito ensaios ecotoxicológico com Artemia salina e Allium cepa L.
antes e após o tratamento com rejeito piritoso calcinado. Para o teste de toxicidade
aguda em Artemia salina, indivíduos foram expostos em concentrações de 0 a 100%
para posterior cálculo da CL50 através do método Trimmed Spearman-Karber. A.
cepa (n=6) foram expostas às amostras na concentração de 100%, por 7 dias, à
temperatura ambiente e ao abrigo da luz, utilizando-se água mineral como controle
negativo (CN). A fitotoxicidade foi avaliada através da inibição do crescimento das
raízes e da biomassa média. A análise estatística foi efetuada pelo teste ANOVA
(Student-Newman-Keulls). Os resultados permitem demonstrar que as amostras de
águas não tratadas (NT) apresentaram baixos valores de pH (3.70). Já na amostra
tratada (T) foi observada a elevação do pH (8.59). Foi observada elevada toxicidade
aguda em Artemia salina (CL50= 22,61%) sendo que após o tratamento não houve
mortalidade para nenhuma concentração não sendo possível o calculo da CL50. No
teste de fitotoxicidade em Allium cepa L. foi observada diferença significativa
(p<0,001) no comprimento de raízes comparando o NT (0,41±0,26 cm) e o T
(3,01±1,15 cm) com o CN. (7,41±1,16 cm). E uma diferença significativa (p<0,001)
comparando o NT com o T. Para a biomassa média de raízes comparando-se ao CN
(0,0507±0,0820 mg), o NT (0,0021±0,0014 mg) e o T (0,0057±0,0019 mg)
apresentaram diferença significativa (p<0,01). Pode-se sugerir que o tratamento das
amostras de água do Rio Carvão utilizando o rejeito piritoso calcinado foi eficaz na
eliminação da toxicidade para Artemia salina. Porém para uma melhor avaliação da
fitotoxicidade em Allium cepa L. seria necessário a realização de outros parâmetros
físico-químicos.
Palavras-chave: Rio Carvão. Drenagem ácida de mina. Rejeito de Mineração de
Carvão. Artemia salina, Allium cepa L..
8
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1: Microcrustáceo Artemia sp. Fonte: Kribensis ............................................. 19
Figura 2: Rio Carvão - Município de Urussanga. (FOTO: autor) ............................... 22
Figura 3: Esquema simplificado da preparação e execução do Teste de toxicidade
aguda com Artemia sp. Fonte: Adaptado de BORTOLOTTO, 2007. ......................... 24
Figura 4: Esquema simplificado da preparação e execução Teste de inibição do
crescimento de raízes em Allium cepa L. Fonte: Adaptado de BORTOLOTTO, 2007
.................................................................................................................................. 25
Figura 5: Toxicidade aguda em Artemia sp. expostos a diferentes concentrações de
amostra de água do Rio Carvão não tratado (NT) e tratado (T) com rejeito piritoso
calcinado. .................................................................................................................. 27
Figura 6: Comprimento de Raiz (cm) em controle negativo (CN), não tratado (NT) e
tratado (T) com rejeito piritoso calcinado. ***(p<0,001), Diferença significativa
comparada ao controle negativo. ###(p<0,001), diferença significativa comparada
ao NT. ....................................................................................................................... 28
Figura 7: Biomassa média em controle negativo (CN), não tratado (NT) e tratado (T)
com rejeito piritoso calcinado. **(p<0,01), Diferença significativa comparada ao
controle negativo. ...................................................................................................... 28
9
LISTA DE TABELA
Tabela 1: Resultado da análise do pH antes e após tratamento com rejeito piritoso
calcinado. .................................................................................................................. 26
10
LISTA DE ABREVIATURA E SIGLAS
Al – Alumínio
ANOVA – Análise de Variância
CL50 – Concentração Letal Média
Cu – Cobre
CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente
DAM – Drenagem ácida de Mina
Fe – Ferro
Mn – Manganês
NT – Não tratado
Pb – Chumbo
T- Tratado
UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense
Zn – Zinco
11
Sumário
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 13
2 OBJETIVOS ........................................................................................................... 15
2.1 Objetivo geral ...................................................................................................... 15
2.2 Objetivos Específicos .......................................................................................... 15
3.REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................... 16
3.1 Atividades de mineração de carvão e geração de contaminantes ambientais .... 16
3.2 Uso do rejeito de mineração de carvão para a remediação das águas
contaminadas por drenagem acida de mina ............................................................. 17
3.3 Bioindicadores ..................................................................................................... 18
3.3.1 Artemia sp. ....................................................................................................... 19
3.3.2 A. cepa ............................................................................................................. 20
3.4 Efeitos Biológicos ................................................................................................ 20
3.4.1 Toxicidade Ambiental ....................................................................................... 21
4 METODOLOGIA..................................................................................................... 22
4.1 Coleta de água do Rio Carvão ............................................................................ 22
4.2 Coleta e Calcinação do rejeito piritoso ................................................................ 22
4.3 Tratamento da água do Rio Carvão .................................................................... 23
4.4 Análise do pH ...................................................................................................... 23
4.5 Toxicidade aguda em microcrustáceos Artemia sp. ............................................ 24
4.6 Avaliação da fitoxicidade em Allium cepa L......................................................... 24
4.7 Análise estatística ............................................................................................... 25
5 RESULTADOS ....................................................................................................... 26
5.1 Análise do pH ...................................................................................................... 26
5.2 Toxicidade aguda em microcrustáceos Artemia sp. ............................................ 26
5.3 Avaliação da fitoxicidade em Allium. cepa L........................................................ 27
6 DISCUSSÃO .......................................................................................................... 29
12
7 CONCLUSÃO......................................................................................................... 32
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 33
13
1 INTRODUÇÃO
Uma das principais atividades econômicas da região Sul do Estado de
Santa Catarina é a exploração do carvão mineral. Provocando assim sérios
problemas ambientais principalmente por gerar contaminantes potencialmente
tóxicos. Dentre os contaminantes provenientes da atividade carbonífera, encontramse as drenagens ácidas de mina de carvão (DAM), as quais possuem acidez
elevada e uma grande concentração de metais (GOULARTI-FILHO, 2002;
GEREMIAS; PEDROSA; BENASSI, 2003).
Estes compostos químicos provocam toxicidade em sistemas biológicos, o
que pode comprometer o ecossistema exposto aos mesmos, havendo, por isso a
necessidade de se implementarem processos de tratamento destas fontes de
contaminação ambiental (ANTONELLI, 2005).
Outro fator de impacto ambiental relacionado com a mineração do carvão
é a poluição dos mananciais hídricos, das regiões próximas às minas de carvão,
onde o mineral é explorado. Já no solo os impactos podem ser vistos pela destruição
da biota local, erosões e deposição de rejeitos (BITAR, 1997).
Sendo fundamental para a sobrevivência humana, a água pode ser citada
como um dos mais importantes recursos existentes, necessária para a realização de
inúmeros afazeres cotidianos. As atividades humanas exigem uma utilização cada
vez maior dos recursos hídricos, tornando estes vulneráveis à degradação (MOTA,
1995; KNIE; LOPES, 2004).
Apesar de ser uma atividade geradora de lucros, a exploração ilimitada do
carvão no passado, resultou em preocupação para os sistemas ambientais. A
exploração do carvão ocasionou uma redução da qualidade de vida e prejuízos
ecológicos tanto para a região carbonífera quanto para as regiões vizinhas
(CREPALDI, 1992).
A região do extremo sul de Santa Catarina é conhecida como Bacia
Carbonífera, nela encontra-se a Bacia Hidrográfica do Rio Urussanga. Esta bacia
estende-se por 9 municípios (Criciúma, Cocal do Sul, Içara, Jaguaruna, Morro da
Fumaça, Pedras Grandes, Sangão, Treze de Maio e Urussanga), totalizando uma
superfície de 580 Km2. É considerada a menor bacia da região do extremo sul
14
catarinense, sendo formada pela junção do Rio Carvão e Rio Maior. (Disponível em
http://hidroweb.ana.gov.br/cd3/sc.doc).
Atualmente,
a
região
é
considerada
uma
das
mais
críticas
ambientalmente, em vista do avanço da extração de carvão mineral, cuja atividade
vem comprometendo a qualidade de suas águas, tornando-as impróprias para uso,
além de danos ambientais decorrentes da deposição inadequadas de rejeitos de
mineração de carvão (GEREMIAS, 2009).
Um corpo hídrico muito afetado, mas pouco estudado é o Rio Carvão
localizado no município de Urussanga-SC, onde sua poluição é resultante
principalmente, da carga de acidez lançada no rio, através das drenagens ácidas de
mina e consequentemente contaminação por metais pesados e por compostos
orgânicos.
Trabalhos na literatura têm descrito o uso do rejeito de mineração para o
tratamento de DAM, tendo-se sugerido que o rejeito poderia ser utilizado como uma
alternativa de remediação da drenagem e de águas atingidas por efluentes da
atividade carbonífera. Sabe-se que o rejeito piritoso é depositado no ambiente de
forma inadequada (GEREMIAS et al., 2008).
É importante o uso de ensaios de toxicidade dos danos gerados pela
mineração ao Rio Carvão, bem como, o resultado do tratamento da água com o
rejeito piritoso calcinado. Tem-se indicado ensaios de toxicidade aguda usando
organismos bioindicadores como microcrustáceos Artemia sp. por ser um ensaio
simples, de baixo custo e de curta duração. Toxicidade aguda ocorre quando os
efeitos tóxicos são gerados por uma única ou por várias exposições a uma
substância, por um determinado tempo, sendo que os resultados ocorrem em um
breve período. Este teste demonstra ser muito eficaz para determinação da
ecotoxicidade (GEREMIAS et al., 2008).
O
vegetal
Allium
cepa
L.,
tem
sido
empregado
em
ensaios
ecotoxicológicos, uma vez que é um teste simples, rápido e de fácil verificação dos
resultados. Trabalhos na literatura têm descrito o uso de A. cepa. em ensaios de
toxicidade em que são avaliados, a fitotoxicidade (inibição de crescimento de raízes
e biomassa média) quando expostas a efluentes (BENASSI, 2004).
15
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral

Avaliar a toxicidade das águas do Rio Carvão antes e após o seu
tratamento com rejeito piritoso calcinado, utilizando-se organismos
bioindicadores.
2.2 Objetivos Específicos

Determinar o pH das águas do Rio Carvão antes e após o tratamento
com rejeito piritoso calcinado.

Avaliar a toxicidade aguda das águas do Rio Carvão, antes e após
tratamento com rejeito piritoso calcinado, utilizando microcrustáceo
Artemia salina.

Avaliar a fitotoxicidade, antes e após tratamento com rejeito piritoso
calcinado, utilizando o organismo bioindicador Allium cepa L.

Avaliar a possível utilização do rejeito piritoso calcinado como uma
alternativa de tratamento para as águas do Rio Carvão.
16
3.REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 Atividades de mineração de carvão e geração de contaminantes ambientais
O inicio das atividades carboníferas no estado de Santa Catarina deu-se
no final do século XIX sendo que hoje o Estado é considerado, um dos maiores
produtores de carvão mineral do Brasil (SIECESC, 2002).
O carvão é um mineral originado da carbonização de restos vegetais
(INAMPS, 1988). Sua extração pode ser feita no subsolo ou a céu aberto,
ocasionando problemas ambientais, pois, ambos os processos alteram a estrutura
natural do meio (CAMPOS, 2003).
Com
a
exploração
do
carvão
a
região
teve
um
avanço
no
desenvolvimento sócio-econômico. Contudo o meio ambiente sofreu grandes
impactos, comprometendo a qualidade de vida na região gerando contaminantes
ambientais como a drenagem ácida de mina e rejeitos de mineração, os quais
comprometem o solo e a qualidade hídrica do meio próximo a estas mineradoras
afetando a fauna e a flora presentes neste local (CASSEMIRO, 2004).
Impacto ambiental pode ser definido como qualquer mudança das
propriedades biológicas, físicas e químicas do meio ambiente resultante de
atividades humanas que, de qualquer forma, afetem a biota; a saúde da população e
a qualidade dos recursos ambientais (Resolução do CONAMA n.º 01 de 23/01/86).
Um dos maiores problemas ambientais da indústria de mineração a nível
mundial (com poluição de solos e águas) é a Drenagem Ácida de Mina (DAM), ela é
gerada pela oxidação da pirita e a formação de ácido sulfúrico, sulfato e íons ferroso
e férrico, catalisados principalmente pelas espécies bacterianas Thiobacillus
ferrooxidans e Thiobacillus denitrificans (RUBIO, 1998a, 1998b).
A geração mensal de rejeitos oriundos da extração de carvão são
altamente poluidores do ambiente, uma vez que são descartados em pilhas de
rejeito de forma inadequada, e quando entram em contato com água e ar provocam
a lixiviação das pilhas, gerando a DAM (MADEIRA et al., 2005).
17
A poluição hídrica causada pela drenagem ácida é o impacto mais
significativo das operações de mineração e beneficiamento do carvão mineral na
região carbonífera de Santa Catarina. Essa poluição ocorre através da infiltração da
água de chuva sobre dos rejeitos gerados nas atividades de lavra e beneficiamento,
que alcançam os corpos hídricos superficiais e/ou subterrâneos. Essas águas
adquirem baixos valores de pH (< 3), altos valores de ferro total, sulfato total e vários
outros elementos tóxicos que impedem a sua utilização para qualquer uso,
destruindo a biota aquática (IBAMA, 2006).
Na primeira etapa da reação de formação da drenagem, quando exposta
ao ar e à água, a pirita é oxidada e dissociada, liberando Fe2+ e ácido sulfúrico. A
segunda etapa envolve a oxidação de Fe2+ para Fe3+, o qual depende do pH.
Posteriormente, o terceiro passo está relacionado com a hidrólise do Fe3+ em
presença
de
água,
formando
um
precipitado
de
hidróxido
férrico
e
conseqüentemente acidez adicional, promovida pela reação dependente do pH. Por
fim a reação é caracterizada pela oxidação adicional da pirita promovida pelo Fe3+
(RIOS, WILLIAMS, ROBERTS, 2008).
Não só o ferro, mas outros metais como zinco, cobre, manganês e
chumbo, quando associados a minerais com alta massa vulcânica e em minerais
sulfetados, são capazes de serem solubilizados e lixiviados nas DAM, em virtude
dos baixos valores de pH do meio, com alta concentração destes elementos nas
mesmas (SASOWSKY et al., 2000).
3.2 Uso do rejeito de mineração de carvão para o tratamento das águas
contaminadas por drenagem acida de mina
Não só a drenagem ácida, mas os rejeitos de mineração também
constituem um dos principais impactos decorrentes da atividade carbonífera. Dentre
as alterações ambientais ocasionadas pelos rejeitos pode-se citar o impacto visual,
erosão, emissão de gases no ar, aumento da turbidez de corpos d’água, geração de
drenagem ácida, contaminação dos recursos hídricos e comprometimento da
qualidade de vida da população que vive perto da região mineradora (BITAR, 1997).
18
Trabalho na literatura tem descrito o uso de óxidos de metais obtidos pela
calcinação do rejeito piritoso para o tratamento da DAM, sendo observado que o
rejeito calcinado provocou a redução da acidez da DAM, removendo os metais
presentes no meio. Sendo proposto que os óxidos de metais seriam capazes de
atuar como adsorvente de H3O+, o qual provoca a elevação do pH com a
precipitação e remoção de metais, além de os mesmos poderem ser adsorvidos em
decorrência da presença de cargas superficiais (GEREMIAS et al., 2008).
Desta forma pode-se observar que um destino apropriado para o rejeito
de mineração e o tratamento da DAM é de grande importância para as águas do Rio
Carvão, sendo este bastante contaminado.
3.3 Bioindicadores
Bioindicador é aquele organismo animal ou vegetal sensível à poluição.
Estes indivíduos ou comunidades biológicas, quando expostos a alguma alteração
no ambiente, podem reagir alterando seus processos vitais, fornecendo respostas do
tipo bioquímica, fisiológica, genética entre outras. Sua indicação também pode ser
feita através do acúmulo do poluente no seu sistema (LARCHER, 2000).
Com o conhecimento da toxicidade é possível controlar a exposição do
homem e outros organismos a agentes químicos contaminantes, protegendo-os dos
riscos potenciais. Para melhor avaliar a qualidade das águas do Rio Carvão e a
eficácia da remedição, foram feitos testes de toxicidade. Os testes de toxicidade
aquática têm sido cada vez mais utilizados para a determinação de efeitos nocivos
em virtude do risco da transferência de poluentes do ambiente para os organismos.
Para este propósito, tem-se indicado testes de toxicidade aguda em microcrustáceos
(ex: Artemia sp. (SVENSSON et al., 2005) e subaguda em vegetais (ex: Allium cepa
L.), (ARAMBASIC; BJELIC; SUBAKOV, 1995) além de outros organismos.
19
3.3.1 Artemia salina
Este bioindicador da classe Crustácea e família Artemiidae, é um
microcrustáceo zooplanctônico de águas salgadas que vive em praticamente todos
os ambientes marinhos da Terra. (GRINEVICIUS, 2006). A Artemia sp.(Figura 1) é
reconhecida como organismo-teste e é amplamente indicada para testes
toxicológicos pois possui uma elevada sensibilidade, gerando resposta biológica
rápida. É também um organismo de fácil manutenção, eclosão e boa reprodução em
laboratório e seus procedimentos são simples e de baixo custo. Seu ciclo de vida se
inicia pela eclosão de cistos, estes, podem permanecer no estado dormente por
longos anos, desde que mantidos longe da umidade. Quando os cistos entram em
contato com a água salgada, eles se hidratam reassumindo o seu desenvolvimento.
(VILLARROEL et al., 2003; GRINEVICIUS, 2006, GOMES, 1986).
Este ensaio de letalidade permite uma rápida avaliação da toxicidade
ambiental, no qual é verificada a morte ou a vida dos náuplios através da sua
imobilidade. O teste dos efeitos causados sobre o organismo é feito através da
exposição do organismo-teste ás várias concentrações do efluente ou substância
potencialmente tóxica a ser estudada, por um curto espaço de tempo (AZEVEDO;
CHASIN, 2003).
Figura 1: Microcrustáceo Artemia sp. Fonte: Kribensis
20
3.3.2 Allium cepa L.
A espécie Allium cepa L., popularmente conhecida como cebola, pertence
à ordem Liliales e família Alliaceae (SOUZA; LORENZI, 2005). Esta planta tem sido
muito utilizada como organismo bioindicador em ensaios ecotoxicológicos na
avaliação da toxicidade de diversos ambientes (ARAMBASIC; BJELIC; SUBAKOV,
1995; JARDIM, 2004).
A vantagem da escolha deste organismo vegetal deve-se ao baixo custo,
fácil cultivo, grande disponibilidade durante todo o ano e possibilidade de ser usado
tanto em testes de toxicidade aguda quanto crônica, em condições laboratoriais ou
mesmo em campo (FISKEJO, 1985).
O parâmetro mais analisado é a fitotoxicidade, onde se observam a
inibição do crescimento da raiz ou a não germinação de suas sementes, quando
expostas a uma substancia poluente. Este teste é rápido e de fácil execução e tem
como principio determinar a qualidade ambiental. (BENASSI, 2004).
3.4 Efeitos Biológicos
O biomonitoramento é realizado principalmente através da aplicação de
diferentes protocolos de avaliação, índices biológicos e multimétricos, tendo como
base a utilização de bioindicadores de qualidade de água e hábitat. Uns dos
principais métodos envolvidos
abrangem
o
levantamento
e
avaliação
de
modificações na riqueza de espécies e índices de diversidade; perda de espécies
sensíveis;
sensibilidade
a
concentrações
de
substâncias
ecotoxicológicos), entre outros (BARBOUR et al., 1999).
tóxicas
(ensaios
21
3.4.1 Toxicidade Ambiental
Toxicologia ambiental é definida como a ciência que estuda os efeitos
adversos causados aos organismos vivos pelas substâncias químicas no ambiente.
Ultimamente utiliza-se a expressão toxicologia ambiental somente para os estudos
dos efeitos diretos das substâncias químicas sobre os seres humanos (HODGSON;
LEVI, 1997).
Dentro da toxicologia, tem-se a ecotoxicologia que detecta a ação de
substâncias nocivas ou tóxicas para os diversos organismos de um ecossistema
(KNIE; LOPES, 2004).
A toxicologia ambiental tem como objetivo detectar a concentração entre
organismos biológicos e as complexas misturas de poluentes aos quais estão
expostos. A exposição do organismo ao agente químico implica em efeitos adversos
que podem ser: alteração no consumo de alimentos, variação do peso corpóreo, de
órgãos ou de níveis enzimáticos, ou a letalidade (BARROS; DAVINO, 2003).
Os testes de toxicidade podem ser classificados como agudos ou crônicos
baseados na diferença da duração e das respostas do teste proposto. Os testes
agudos são utilizados para avaliar os efeitos de agentes tóxicos sobre espécies
aquáticas em um curto período, em relação ao tempo de vida do organismo
bioindicador. Esses testes demonstram a concentração do tóxico capaz de causar
respostas específicas mensuráveis do organismo (GHERARDI-GOLDSTEIN et al,
1990).
Segundo a Resolução do CONAMA nº 357 (BRASIL, 2005) esses testes
podem ser aplicados como, por exemplo, para o monitoramento de efluentes liquido
sendo uma avaliação, contínua ou periódica, de parâmetros de qualidade de água.
22
4 METODOLOGIA
4.1 Coleta de água do Rio Carvão
As amostras de água (5L) foram coletadas em frascos de polietileno no
município de Urussanga/SC em específico no Rio Carvão (Figura 2), as quais foram
mantidas sob refrigeração (4°C) para posteriores ensaios de toxicidade sobre
tratamento e os organismos bioindicadores.
Figura 2: Rio Carvão - Município de Urussanga. (FOTO: autor)
4.2 Coleta e Calcinação do rejeito piritoso
O rejeito em estudo classifica-se como Carbonoso, conforme informação
prestada pela mineradora, este, foi coletado em pilhas de rejeitos presentes em
empresa mineradora da região carbonífera de Criciúma, resguardando-se em sigilo
o nome da mineradora. As amostras foram peneiradas, para a obtenção do rejeito
mais homogêneo. Os rejeitos foram calcinados em mufla a 800oC por uma hora e
23
posteriormente armazenados em frascos de polietileno, em temperatura ambiente
até os ensaios.
4.3 Tratamento da água do Rio Carvão
Cada 50mL de amostra de água do Rio Carvão, foi tratada com 2g de
rejeito piritoso calcinado, sob agitação, por 48 horas, em temperatura ambiente. Ao
final do tratamento, a amostra foi decantada depois filtrada e armazenada sob
refrigeração para posteriores ensaios. Antes a após o tratamento é determinado o
pH da amostra.
4.4 Análise do pH
A avaliação do pH da amostra foi realizada no laboratório de Bioquímica
da UNESC. O pH foi determinado por potenciometria utilizando um pHmetro
previamente calibrado com soluções padrões de pH 4,0 e 7,0.
Os dados obtidos foram comparados entre si, com ensaios de toxicidade
e com os valores máximos permitidos pela legislação Ambiental de Santa Catarina –
Decreto nº 14250 de 05 de junho de 1981, Art. 19 – Emissão de Efluentes Líquidos
(SANTA CATARINA, 1981).
24
4.5 Toxicidade aguda em microcrustáceos Artemia sp.
Foram incubados cistos de microcrustáceo Artemia salina durante 24
horas em solução de sal marinho sintético (30g/L), com iluminação e aeração
constante.
Após a eclosão foram expostos 40 microcrustáceos por 24 horas a 2mL
de amostra de água diluída em solução de sal marinho sintético, em placas
mulltiwel, a 25oC e ao abrigo da luz. As concentrações testadas variam de 0 a 100%.
Ao final da exposição, foi realizada a contagem de indivíduos mortos e determinada
a concentração letal média (CL50), definida como a concentração na qual ocorre a
mortalidade em 50% dos organismos (SVENSSON et al., 2005).
Figura 3: Esquema simplificado da preparação e execução do Teste de toxicidade aguda com
Artemia sp. Fonte: Adaptado de BORTOLOTTO, 2007.
4.6 Avaliação da fitoxicidade em Allium cepa L.
Os bulbos de cebola foram adquiridos comercialmente em supermercados
e mantidos em local livre de umidade e ao abrigo da luz.
25
Foram removidas as raízes envelhecidas do A. cepa. L. com um bisturi,
logo após foi feita a exposição a 50 mL de água do Rio Carvão não tratada e tratada
com o rejeito piritoso calcinado, tendo à água mineral como controle negativo, em
tubos falcon, por sete dias, em temperatura ambiente, sendo que estas amostras
foram completadas diariamente. Ao final da exposição, foi determinado comprimento
das raízes e a biomassa média das raízes.
Figura 4: Esquema simplificado da preparação e execução Teste de inibição do crescimento de
raízes em Allium cepa L. Fonte: Adaptado de BORTOLOTTO, 2007
4.7 Análise estatística
Para o cálculo da CL50 do teste de toxicidade aguda em Artemia salina foi
empregado o método matemático Trimmed Spearman-Karber (HAMILTON et al.,
1977), utilizando-se programa Probitos., e para a construção dos gráficos foi
utilizado o software GraphPad Prism 5.0 (GraphPad Inc. San Diego, CA, USA).
Para o teste de fitotoxicidade em A. cepa a análise dos resultados foram
efetuadas através de Análise de Variância (ANOVA), completada pelo teste StudentNewman-Keuse, também utilizando-se o software GraphPad Prism 5.0 (GraphPad
Inc. San Diego, CA, USA), admitindo-se um nível de significância de *(p<0,05),
**(p<0,01) e ***(p<0,001).
26
5 RESULTADOS
5.1 Análise do pH
Resultados obtidos na análise do pH das amostras NT e T, em
comparação com os níveis máximos estabelecidos pela Legislação Ambiental de
Santa Catarina – Decreto nº 14250 de 05 de junho de 1981, Art. 19 – Emissão de
Efluentes Líquidos (Estado de Santa Catarina, 1981), no qual determina que o pH
deve estar entre 6,0 a 9,0 para ser lançado nos corpos de água. Observou-se que
após o tratamento com rejeito piritoso calcinado, o pH da amostra de água do Rio
Carvão aumentou de 3,70 (NT) para 8,59 (T) estando dentro do intervalo sugerido
pela legislação ambiental. Sendo constatado que o tratamento com rejeito piritoso
calcinado foi eficaz para a elevação do pH da amostra.
Tabela 1: Resultado da análise do pH antes e após tratamento com rejeito piritoso calcinado.
pH da amostra
Não tratada (NT)
Tratada (T)
3,70
8,59
5.2 Toxicidade aguda em microcrustáceos Artemia sp.
Os resultados referentes aos testes de toxicidade aguda com Artemia sp.
expostos às diferentes diluições (12.5; 14.5; 16.5; 18.5; 20.5; 25; 35; 45; 50; 100%)
das amostras de água não tratadas e tratadas, são apresentados na figura 5. Para o
controle negativo utilizou-se apenas água salina (sal marinho sintético a 30 g.L-1), na
qual todos microcrustáceos sobreviveram durante a realização do experimento.
Na toxicidade em Artemia salina observou-se que a partir da
concentração 25% NT, o índice de mortalidade chegou a 100%, mantendo-se
constante até o final das concentrações testadas. Através do método de Trimmed
27
Spearman-Karber calculou-se a CL50 do NT, que foi estimada em 22,61%. Sendo
que após o tratamento com rejeito piritoso calcinado não houve mortalidade para
nenhuma das concentrações não sendo possível o calculo da CL 50.
Figura 5: Toxicidade aguda em Artemia sp. expostos a diferentes concentrações de amostra de água
do Rio Carvão não tratado (NT) e tratado (T) com rejeito piritoso calcinado.
5.3 Avaliação da fitoxicidade em Allium cepa L.
O resultado obtido no ensaio fitotoxicológico utilizando o bioindicador
Allium cepa L. no parâmetro inibição do crescimento de raiz (Figura 6) mostrou que
o não tratado apresentou diferença significativa (p<0,001) em relação ao CN. Porém,
após o tratamento as águas também apresentaram diferença significativa (p<0,001)
em relação ao CN. Ao comparar o T com o NT houve uma diferença significativa de
(p<0,001).
Portanto para esse parâmetro pode-se observar que houve uma suposta
redução na toxicidade.
28
Figura 6: Comprimento de Raiz (cm) em controle negativo (CN), não tratado (NT) e tratado (T) com
rejeito piritoso calcinado. ***(p<0,001), Diferença significativa comparada ao controle negativo.
###(p<0,001), diferença significativa comparada ao NT.
Para o resultado da biomassa média de raízes (Figura 7) obtidos através
do teste de fitotoxicidade, indica que comparando-se ao controle negativo, o não
tratado e o tratado apresentaram diferença significativa (p<0,01).
Figura 7: Biomassa média em controle negativo (CN), não tratado (NT) e tratado (T) com rejeito
piritoso calcinado. **(p<0,01), Diferença significativa comparada ao controle negativo.
29
6 DISCUSSÃO
Estudo feito na região carbonífera de Criciúma/SC, foi constatado
expressiva mortalidade em Artemia sp. expostas à DAM de subsolo (CL50 = 3,1%), a
efluente de infiltração de bacias de decantação (CL50 = 6,7%), e também, às águas
de rio atingidas pelos efluentes de mineração de carvão (CL 50 = 2,5%), sendo
sugerido que a toxicidade seria decorrente da acidez e da grande presença de íons
de metais como Fe, Zn, Cu, Pb e Mn nas amostras (GEREMIAS et al., 2003).
Em estudo realizado por Hadjispyrou e colaboradores (2001) também foi
constatada toxicidade de metais observando mortalidade em Artemia franciscana
quando expostas à solução de cádmio e cromo hexavalente.
Silva (2002) realizou testes de toxicidade aguda em amostras de
percolado do Aterro Metropolitano de Gramacho (RJ) em duas amostragens,
utilizando o organismo Artemia sp. Foi observada toxicidade aguda nas duas
amostragens (CL50 25,58 % e CL50 11,89 %), respectivamente). O autor sugeriu que
a alta concentração da amônia e a alcalinidade seriam um dos fatores mais
importantes que contribuíram para a toxicidade do percolado, além da presença de
metais pesados.
Ambientes aquáticos de baixo pH e com grande concentração de metais
são capazes de provocar efeitos deletérios e até a morte da biota local (RIDGE,
1998). Sugerindo que, a toxicidade das amostras de água em estudo poderia estar
associada à sua expressiva acidez e elevada concentração de metais. Portanto
pode-se observar que o tratamento das amostras de água provocou a elevação do
pH além da suposta remoção dos metais comumente encontrados em efluentes de
mineração no caso a DAM, o que possivelmente resultou na eliminação da
toxicidade sobre o organismo Artemia salina.
Mesmo que o valor da CL50 seja vantajoso, as concentrações não tóxicas
do teste de toxicidade aguda podem se tornar tóxicas quando houver um período
maior de exposição a outro tipo de bioindicador, como em Allium cepa L. (JARDIM,
2004).
Para Jardim (2004), avaliar o crescimento das raízes de plantas tornou-se
vantajoso para a detecção de fontes poluidoras do solo e da água, já que as raízes
30
são os primeiros órgãos a ficarem expostos aos contaminantes dispersos. Fiskesjö
(1993) apresentou resultados referentes à inibição do crescimento de A. cepa
quando expostas a amostra de rio a montante e a jusante de atividade industrial, e
nitidamente ocorreu a redução das raízes no ponto a jusante.
Teixeira et al. (2006) também demonstraram em seus estudos que os
resíduos industriais e provenientes da mineração causaram uma diminuição do
crescimento das raízes expostas, demonstrando uma redução significativa do
crescimento em relação ao controle.
Smaka-Kincl e colaboradores (1996) utilizaram o teste de inibição do
crescimento de raiz, para avaliar sete amostras de água com diferentes níveis de
poluição. Os resultados mostraram que as cebolas expostas à amostra de água com
maior toxicidade apresentaram inibição no crescimento de raiz maior que 50%. Ao
analisarem a inibição do crescimento de raiz de cebolas expostas a amostras com
diferentes contribuições, Smaka-Kincl e colaboradores (1996) encontraram uma boa
semelhança entre o grau de inibição do crescimento e o tipo de poluente que o
corpo d’água recebe.
Rank e Nielsen (1998) analisaram a inibição do crescimento de raiz de
cebolas expostas a diferentes concentrações de lodo de esgoto doméstico obtido de
3 estações de tratamento. Após exposição de cinco dias foi determinada a
concentração de lodo capaz de inibir em 50% o crescimento das raízes. Os autores
encontraram uma boa analogia entre o grau de inibição do crescimento e a
concentração de metais. Neste caso, a maior inibição do crescimento de raiz ocorreu
na amostra que apresentava a maior concentração de metais pesados.
Trabalho na literatura com drenagem ácida de mina (DAM) de lixiviação
de carvão, também avaliado o potencial de inibição de crescimento de raiz em A.
cepa, gerando inibição de 90% na concentração de 100% de DAM e inibição de 10%
na concentração de 29%, quando comparados ao controle negativo. Este resultado
foi gerado pela exposição à DAM sem o tratamento. Após o tratamento com
microesferas de quitosana o processo foi revertido, obtendo-se resultados até
melhores que os expostos ao controle negativo. (BENASSI, 2004).
Oliveira e colaboradores (2006) citam que elevadas concentrações de
metais em efluentes podem ocasionar sintomas de contaminação e provocar a
inibição do crescimento do vegetal exposto, esta afirmação pode também estar
relacionada com a elevada fitotoxicidade apresentada neste trabalho.
31
Pode-se observar que os óxidos de metais obtidos pela calcinação do
rejeito piritoso foram capazes de atuar como adsorvente de H 3O+, o qual provoca a
elevação do pH. Com o aumento do pH ocorreu a precipitação dos metais pesados
presente no meio, favorecendo a diminuição da toxicidade (GEREMIAS et al., 2008).
Portanto, pode-se sugerir que a fitotoxicidade encontrada para a inibição
do crescimento de raízes e biomassa média antes do tratamento, pode estar
associada à elevada acidez e a suposta presença de metais pesados.
Porém o tratamento reduziu a fitotoxicidade, mas não a eliminou
completamente como no teste de toxicidade aguda. Havendo a necessidade da
avaliação de outros parâmetros físico-químicos para analisar a eficácia do rejeito
piritoso calcinado como tratamento das águas atingidas por efluentes de mineração.
32
7 CONCLUSÃO
. O pH das amostras de água do Rio Carvão aumentou após o tratamento
com rejeito piritoso calcinado, confirmando sua eficácia.
. Os resultados de toxicidade aguda utilizando Artemia salina no NT
demonstraram alta toxicidade a após o tratamento houve a eliminação da toxicidade.
. A toxicidade das amostras de água NT mostrou-se extremamente
elevada para Allium cepa, porem após o tratamento as águas também apresentaram
diferença significativa em relação ao CN, sendo necessária a avaliação de outros
parâmetros físico-químicos.
. Os bioindicadores utilizados se mostraram apropriados para caracterizar
a toxicidade das amostras avaliadas. O estudo demonstrou, porém, haver uma
sensibilidade diferenciada entre os modelos. Neste caso, o teste de fitotoxicidade em
Allium cepa L., mostrou uma sensibilidade que a Artemia salina não apresentou
após o tratamento.
. A partir dos resultados, pode-se sugerir novos estudos com rejeito
piritoso calcinado como alternativa de tratamento das águas contaminadas por
efluentes de mineração, e também uma utilidade econômica a ele.
33
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