EMPREGO DE UMA ESPÉCIE INDICADORA SUL-AMERICANA NA DETERMINAÇÃO DA
TOXICIDADE AGUDA DE METAIS PESADOS.
Murilo Damato, Pedro Alem Sobrinho e Dione Mari Morita
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo,
Departamento de Engenharia Hidraulica e Sanitária.
Av. Prof Almeida Prado, trav 2 s/no Edif. Eng. Civil
CEP 05598-900, São Paulo, SP, Brasil.05508-900
Tel - 55 11 8185296, Fax 55 11 818 5423
e-mail: [email protected]
RESUMO
Há muito que diversas espécies de peixes de água doce reconhecidos como um grupo
sensível a variações de parâmetros ambientais. Os critérios de qualidade da água para esses
animais são derivados principalmente de testes de laboratório e, em escala muito menor, de
ensaios realizados em campo.
O emprego de testes de toxicidade aguda para metais pesados presentes em efluentes
industriais permite avaliar possíveis impactos que às vezes a simples caracterização física e
química da água não revela. Sabe-se que essa constatação isoladamente não é suficiente para
se definir a toxicidade das substâncias, uma vez que pode haver processos sinérgicos e
antagônicos.
Os testes de toxicidade aguda foram realizados com uma espécie de peixe nativa,
Hyphessobrycon callistus.
O método para o desenvolvimento desses testes está baseado nas 17o e 18o ed. do
"Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater" (APHA, 1989, 1992).
O cobre demonstrou ser o metal mais tóxico para Hyphessobrycon callistus, seguido por
zinco, arsênio e cromo.
PALVRAS-CHAVE : Hyphessobrycon , cromo, cobre, zinco, arsênio e toxicidade.
2
INTRODUÇÃO
Os peixes e invertebrados de água doce têm sido reconhecidos há muito como um grupo
sensível a variações de parâmetros ambientais. Para WELCH (1980), os critérios de qualidade da
água para esses animais são derivados principalmente de testes de laboratório e, em escala
muito menor, de ensaios realizados em campo.
Apesar de os primeiros métodos de toxicologia aquática serem do final da década de
cinqüenta, os trabalhos na América do Sul ainda são incipientes quando comparados aos da
América do Norte e Europa.
Poucas são as espécies de água doce da região neotropical que têm sua sensibilidade
determinada. Essa falta de dados de parâmetros toxicológicos leva à necessidade de serem
utilizados dados bibliográficos sobre a toxicidade de determinados efluentes em condições
ambientais muito diferentes das encontradas no Brasil.
Verifica-se, portanto, a necessidade da determinação dos níveis tóxicos de diversas
substâncias em espécies nativas. Esses dados são de extremo interesse tanto nos programas
de agentes tóxicos, como na avaliação de possíveis impactos ambientais de substâncias tóxicas
sobre a biota aquática e suas possíveis implicações na preservação do meio ambiente.
OBJETIVO
O objetivo do presente trabalho é:
•
Determinar a toxicidade aguda de sais de cobre, zinco, cromo e arsênio para Hyphessobrycon
callistus.
MATERIAIS E MÉTODOS
O método para o desenvolvimento desses testes está baseado nas 17o e 18o ed. do
"Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater" (APHA, 1989, 1992).
3
•
os testes foram realizados em sistema semi-estástico com a renovação da solução-teste a
cada 24 horas.
•
a água de diluição utilizada foi água desionizada com dureza e alcalinidade ajustadas entre 40
e 48 mg/L de CaCO3,.
•
para a análise da toxicidade aguda dos metais pesados, foram empregados os seguintes sais:
dicromato de potássio p.a. (Merck), arsenito de sódio p.a. (Merck), sulfato de cobre p.a.
(Merck), sulfato de zinco p.a. (Merck).
•
todos os aquários foram monitorados nos instantes 0, 2, 4, 6, 8, 12, 24, 48, 72, e 96 horas,
em relação os seguintes parâmetros físicos, químicos e biológicos: temperatura, oxigênio
dissolvido, pH, condutividade e mortalidade dos animais.
•
jpara a avaliação do parâmetro mortalidade dos organismos, foram determinados a
CL(I)50;24h, CL50(I)48h, CL50(I)72h, CL50(I)50,96h isto é, concentração nominal do agente
tóxico que causa mortalidade a 50% dos organismos em 24, 48, 72, e 96 horas de exposição
nas condições de teste. A expressão dos valores nominais com a notação (I) segue a
proposta de LLOYD e TOBBY (1979).
•
foram considerados os testes em que a mortalidade no controle não foi superior a 10 % dos
organismos testados.
4
RESULTADOS
Os resultdos obtidos estão apresentados nas tabelas 1 a 4.
Tabela 1. Valores da toxicidade aguda de cromo em diferentes períodos de exposição
mg de
K2Cr2O7/L
CL(I)50
Réplica 1
48h
72h
96h
Réplica 2
24h
48h
72h
96h
Réplica 3
24h
48h
72h
96h
Intervalo de
confiança
Limite inferior Limite superior
Mg de Cr/L Intervalo de
Confiança
CL(I)50
Limite
inferior
Limite
Superior
153,22
134,19
119,24
142,35
121,23
108,21
164,92
148,55
131,40
53,15
46,55
41,36
49,38
42,06
37,47
57,21
51,53
45,58
202,06
150,88
130,31
119,24
183,43
138,50
116,76
108,21
222,58
164,41
145,43
131,40
70,10
52,34
45,21
41,36
63,63
48,05
40,50
37,53
77,21
57,03
50,45
45,58
209,99
144,52
124,57
117,95
ND
131,26
108,20
103,77
ND
159,12
143,43
134,07
72,85
50,13
43,21
40,92
ND
45,53
37,54
40,00
ND
55,20
49,76
46,51
Tabela 2. Valores da toxicidade aguda de zinco em diferentes períodos de exposição
Réplica 1
24h
48h
72h
96h
Réplica 2
24h
48h
72h
96h
Réplica 3
24h
48h
72h
96h
mg de
ZnS04.
7H2O/L
CL(I)50
Intervalo de
confiança
mg de Zn/L
Intervalo de
Confiança
Limite
inferior
Limite
superior
CL(I)50
Limite
inferior
Limite
Superior
48,93
30,10
25,56
17,55
31,11
24,99
20,88
13,83
76,69
36,26
30,55
22,28
11,12
6,85
5,82
4,00
7,08
5,69
4,74
3,12
17,46
8,25
6,95
5,07
40,92
31,40
27,00
20,50
36,23
26,55
22,34
16,44
46,23
37,15
32,63
25,57
9,31
7,15
6,15
4,67
8,25
6,04
5,08
3,74
10,52
8,45
7,43
5,82
39,86
33,82
29,51
27,73
35,74
29,02
24,77
23,43
44,46
39,41
35,15
32,82
9,07
7,70
6,72
6,31
8,13
6,61
5,64
5,33
10,12
8,97
8,00
7,47
5
Tabela 3. Valores da toxicidade aguda de cobre em diferentes períodos de exposição
Réplica 1
24h
48h
72h
96h
Réplica 2
24h
48h
72h
96h
Réplica 3
24h
48h
72h
96h
µg de
CuS04/L
CL(I)50
Intervalo de
confiança
µg de Cu/L
Intervalo de
Confiança
Limite
inferior
Limite superior
CL(I)50
Limite
inferior
Limite
Superior
235
144
122
109
208
126
105
88
264
165,
141
141
59
36
31
27
53
32
26
22
67
45
36
34
257
145
118
106
215
124
103
92
308
169
136
124
65
37
30
27
55
31
26
23
78
43
34
31
268
158
125
118
224
135
109
104
321
185
145
134
68
40
32
30
57
34
27
26
81
47
36
34
Tabela 4 Valores da toxicidade aguda de arsênio em diferentes períodos de exposição
Réplica 1
24h
48h
72h
96h
Réplica 2
48h
72h
96h
Réplica 3
48h
72h
96h
mg de
NaAsO2/L
CL(I)50
Intervalo de
confiança
mg de As/L
Intervalo de
Confiança
Limite
inferior
Limite
superior
CL(I)50
Limite
inferior
Limite
superior
50,00
30,89
28,94
25,92
ND
26,61
24,40
21,97
ND
36,27
34,41
30,56
28,85
17,82
16,70
14,95
ND
15,35
14,08
12,68
ND
20,92
19,85
17,64
30,89
25,52
20,47
26,31
21,18
16,91
36,27
30,76
24,79
17,82
14,72
11,81
15,18
12,22
9,76
20,92
17,75
14,30
31,86
27,91
24,45
27,36
23,05
20,52
37,08
33,15
29,15
18,38
16,10
14,11
15,78
13,30
11,84
21,30
19,12
16,82
6
DISCUSSÃO
Nos ensaios com metais, constatou-se grande semelhança nas três réplicas, onde os
resultados foram reprodutíveis para nos diversos períodos de exposição.
Cromo
A análise da reprodutibilidade dos resultados revelou que as CL(I)50 em seus diversos
períodos sempre apresentavam sobreposição dos intervalos de confiança entre sí, isto é, nos dois
ensaios com 24 horas de duração apresentavam sobreposição das CL(I)50, o mesmo ocorrendo
para três ensaios de 48, 72 e 96 horas. Comparando as CL(I)50,96h obtidas neste trabalho com
os da literatura em condições semelhantes de dureza (30 a 60 mg CaCO3 /L) da solução-teste,
observa-se que, para condições de ensaios semelhantes, Hyphessobrycon callistus mostrou uma
sensibilidade mediana comparada com outras espécies de peixes de água doce.
Entre as espécies que mostraram maior sensibilidade que H. callistus estão Marone
sexatilis 26,50 a 35,00 mg/L,Salvelinus fontinalis 59,00 mg/L , Salmo gairdneri 69,00 mg/L,
Lepomis macrochirus 110,00 a 170,00 mg/L, Cyprinus carpio 117,78 mg/L e Salmo gairdneri
132,89 mg/L (USEPA, 1984) mostraram-se muito mais resistentes que a espécie aqui testada.
Zinco
A análise dos resultados revelou que as CL(I)50 em seus períodos de exposição (24, 48 e
72 horas) apresentavam sobreposição dos intervalos de confiança entre sí indicando a
reprodubilidade dos resulatdo. Não se verificou, no entetanto, a reprodutibilidade em ensaios com
96 horas de duração. A variação dos nossos resultados deveu-se provavelmente ao menor número
de repetições.
Comparando as CL(I)50,96 de zinco para H. callistus com as da literatura em condições de
dureza semelhantes as estudadas (30 a 60 mg CaCO3 /L), verificou-se que entre as espécies que
mostraram maior sensibilidade que H. callistus, estavam Salmo gairdneri 0,41 a 0,83 mg/L,
Pimephales promelas 0,396 a 3,10 mg/L, Jordanella floridae 1,50 mg/L, Poecilia reticulata 1,74
mg/L, Salvelinus fontinalis 2,12 a 2,24, e Lepomis macrochirus 3,31 a 3,57 mg/L (USEPA, 1987).
7
Entre as espécies que apresentam CL50,96h semelhante a H.callistus estavam
Pimephales promelas 4,7 a 6,2 mg/L, Poecilia reticulata 5,05 a 6,40 mg/L e Notemigonus
crysoleucas 6,0 mg/L (USEPA, 1987).
Cobre
Os resultados para sulfato de cobre revelaram que as CL(I)50 em seus períodos de
exposição (24, 48, 72 e 96 horas) apresentavam sobreposição dos intervalos de confiança entre sí
indicando que os resultados eram reprodutíveis. Comparando as CL(I)50,96h obtidas com os da
literatura verificou-se que entre as espécies que mostraram maior sensibilidade que H. callistus
estão Salmo gairdneri 19,9 a 22,4 µg/L e Oncorhynchus tshawytscha 22 µg/L (USEPA, 1980b) .
Outras espécies como, Salmo gairdneri 42 µg/L, Salmo clarki 73,6 µg/L, Pimephales
promelas 75 a 84 µg/L, Salvelinus fontinalis 100 µg/L e Poecilia reticulata 138 µg/L, Carassius
auratus 300 µg/L, Cyprinus carpio 800 µg/L, Fundulus diafanus 840 µg/L, Lepomis macrochirus
1.100 µg/L, Lepomis gibbosus 2.400 a 2.700 µg/L, Roccus saxatallis 4.000 µg/L, Roccus
americanus 4.000 a 6.400µg/L, Anguilla rostrata 6.400 µg/L, (USEPA, 1980b) mostraram-se muito
mais resistentes que a espécie testada.
Arsênio
A análise da reprodutibilidade dos resultados para asênio que as CL(I)50 em seus períodos
de exposição (48, 72 e 96 horas) apresentavam sobreposição dos intervalos de confiança entre sí
indicando que os resultados eram reprodutíveis.
Algumas espécies apresentaram sensibilidade muito semelhante a H. callistus como é o
caso de Onkorhynchus keta 11,0 mg/L, Pimephales promelas 14,1 mg/L, Salvelinus fontinalis,
14,96 mg/L e 13,34 mg/L Salmo gairdneri (USEPA, 1980a).
Outras espécies como Ictalurus punctatus 18,096 mg/L, Carassius auratus 26,042 mg/L,
Jordanella floridae 28,13 mg/L e Lepomis macrochirus 41,76 mg/L (USEPA, 1980a) mostraram-se
mais resistentes que a espécie testada.
8
A análise dos dados demonstrou que os testes de toxicidade aguda com H. callistus
geraram dados reprodutíveis, uma vez que as três réplicas apresentaram dados semelhantes
entre sí na maioria dos ensaios com metais.
CONCLUSÃO
Constatou-se que o cobre foi o metal mais tóxico seguido pelo zinco, arsênio e cromo,
nesta ordem. Analisando os resultados, constata-se que o cobre está em uma ordem de
magnitude zinco está em uma outra ordem de magnitude; finalmente arsenio e cromo em uma
ordem de magnitude superior. Os resultados mostram portanto que dentro das condições
padronizadas de pH, dureza, alcalinidade, temperatura e oxigênio dissolvido a toxicidade desses
metais para H. callistus não difere aos dados obtidos por outros autores em condições
semelhantes as nossas nem o ranquing da toxicdade entre os metais para as espécies de
peixes.
BIBLIOGRAFIA
ALABASTER, J.S.; LLOYD, R. Water quality criteria for freshwater fish. London: Butterworks,
1980. 297p.
APHA - AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard methods for examination of
water and wastewater. 17 ed. Washington: APHA, 1989..
APHA - AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard methods for examination of
water and wastewater. 18 ed. Washington: APHA, 1992
DELAVECHIA M.L. Tolerancia a iòns cúpricos em acará , Geophagus brasiliensis, (Quoy,
Guimard,1824)- Pisces, Cichlidae. São Carlos, Departamento de Ecologia e Recursos
Naturais UFSCar 272p. (Dissertação de Mestrado) 1981.
EISLER, R. AND HENNEKEY, R.J. Acute toxicities of Cd2+ ,Cr6+ , Hg2+ , Ni2+, and Zn 2+ to
estuarine macrofauna. Arch. Environ. Contam. Toxicol. vol 6: p.315-323, 1987.
9
EISLER, R. Arsenic hazards hazards to fish, wildlife, and invertebrates: a synoptic review.
Laurel :Fish and Wildlife Service - Division of Wildlife and Contaminant Research, 1988. 92p.
ENVIRONNEMENT CANADA. Méthode d’essai biologique: méthode de réeférence pour la
détermination de la létalité aigue d’ effluents chez la truite arc-en-ciel. Série de la
protection de l’ environnement. Ottawa: Environnement Canada, 1990b. 22p. (SPE 1/RM/13).
ENVIRONNEMENT CANADA. Méthode d’essai biologique: essaie de létalité sur la truite
arc-eu-ciel. Série de la protection de l’ environnement. Ottawa: Environnement Canada,
1990d. 53p. (SPE 1/RM/9).
ISO - INTERNATIONAL STANDARD ORGANIZATION. Water quality determination of the
acute lethal toxicity of substances to a fresh water fish (Brachydanio rerio HamiltonBuchanau Teleostei, Cyprinidae) - Part II - Static method., 1982b. 7p. (ISO/DIS 7346/2).
LLOYD, R. e TOOBY, T.E. New terminology required for short-term static fish bioassay LC(I)50.
Bull Environm. Contam. Toxicol., v. 22, n. 1 - 3, 1979.
MOORE, J.W. Inorganic contaminats in surface water. New york: Spring-Verlag, 1990. 334p.
MOORE, J.W.; RAMAMOORTHY, S. Heavy metals in natural waters. New york: SpringVerlag, 1984. 268p.
PELTIER, W.H.; WEBER, C.I. Methods for measuring the acute toxicity of effluents to
freshwater and marine organisms. 3ed. Cincinnati: EPA. Environmental Monitoring and
Support Laboratory,1985a. 216p.
U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY Water quality criteria for arsenic Washington
D.C: USEPA, 1980a 165p.
U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY Water quality criteria for copper Washington
D.C: USEPA, 1980b158p.
U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY Water quality criteria for chromium
Washington D.C: USEPA, 1984 99p.
U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY Water quality criteria for zinc Washington
D.C: USEPA, 1987 99p.
WELCH, E.B. Ecological Effects of Wastewaters. Cambridge: University Press, 1980. 343p.
10
Murilo Damato, biólogo - Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (1982), mestre
em Ecologia pelo Departamento de Ecologia Geral do Instituto de Biociências da USP (1989).
doutor pelo Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da USP.
Pedro Alem Sobrinho, engenheiro civil - Escola de Engenharia de São Carlos da USP (1967);
engenheiro sanitarista - Faculdade de Saúde Publica da USP (1969); master of science University of Newcastle upon Tyne (1975); doutor em engenharia hidráulica e sanitária - Escola
Politécnica da USP (1981) livre docente - Escola Politécnica da USP (1991) professor titular do
Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São
Paulo (1996). Ex-gerente do Departamento de Pesquisa e Tecnologia da CETESB (até 1995)
Dione Mari Morita, engenheiro civil - Escola de Engenharia da Universidade Mackenzie (1984);
professora doutora do Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica
da Universidade de São Paulo (1993).