TOXICOLOGIA AMBIENTAL
ECOTOXICOLOGIA
TOXICOLOGIA AMBIENTAL
ECOTOXICOLOGIA
Parâmetros:
a) A saúde da população depende da saúde de outros organismos.
b) Tanto agentes tóxicos de origem antropogênica ou natural podem causar
danos.
Objetivos da Ecotixicologia: Conhecer os AT ambientais para a realização de
um controle adequado, visando minimizar danos às populações.
A poluição ambiental pode ser:
a) Contaminação do ar, água e solo.
b) Desfiguração da paisagem.
c) Erosão, degradação de monumentos.
d) Contaminação dos alimentos.
TOXICOLOGIA AMBIENTAL
Estudo dos efeitos adversos dos poluentes
químicos ambientais em organismos vivos
ECOTOXICOLOGIA
área especializada da Toxicologia
Ambiental que estuda os impactos
das substâncias químicas na
dinâmica de populações em um
ecossistema (conjunto dos
relacionamentos que os organismos
vivos e o ambiente mantêm entre si,
em harmonia)
ECOTOXICOLOGIA
Caracterização, entendimento e
prognóstico dos efeitos deletérios de
produtos químicos, isolados ou em
misturas, produzidos pelo ser humano no
meio ambiente
Urbanização e industrialização
Emissões
diretas
Poluição no
ecossistema
local
Ecotecnologia
Modelos
ecotoxicológicos
Engenharia ecológica
Legislaçao ambiental
Emissões
indiretas
Poluição
global
ECOTOXICOLOGIA
Propaganda
positiva ou
negativa?
Estudo da influência dos fatores bióticos
(organismos vivos e suas características)
e abióticos (caraterísticas do ambiente)
sobre a resposta aos poluentes
- Sistemas muito
complexos
1
TOXICOLOGIA AMBIENTAL/
ECOTOXICOLOGIA
TOXICOLOGIA AMBIENTAL/
ECOTOXICOLOGIA
O estudo dos agentes tóxicos
Exige conhecimento de propriedades físico-químicas
Ar
Solo
Água
Biota
Classes de SQs antropogênicas mais comuns
1.
2.
3.
4.
5.
Praguicidas
Íons inorgânicos
Solventes Orgânicos
Substâncias Radioativas
Produtos Farmacêuticos
Sedimento
Figura- Vias de transferência entre os meios
TOXICOLOGIA AMBIENTAL/
ECOTOXICOLOGIA
Principais propriedades envolvidas na
movimentação dos contaminantes nos diversos
compartimentos ambientais
1. Polaridade (coeficiente de partição: Kow) e
hidrossolubilidade
2. Pressão de vapor- volatilidade
3. Densidade da substância
4. Estabilidade da molécula: degradação
TOXICOLOGIA AMBIENTAL/
ECOTOXICOLOGIA
Distribuição, bioacumulação,
bioconcentração e biomagnificação
1. Distribuição: local onde se encontra determinado
poluente (organismo, água, ar, solo); localização
final de uma SQ em um organismo após sua
dispersão no meio
2. Bioacumulação: mais geral, está relacionado ao
acúmulo (Ex: DDT em tecidos gordurosos)
* Relação com a absorção (via e velocidade) e com a
eliminação, hidrofobicidade, fatores ambientais,
físicos e biológicos
TOXICOLOGIA AMBIENTAL/
ECOTOXICOLOGIA
Bioacumulação pode ser de forma direta
(Bioconcentração) ou de forma indireta (Biomagnificação)
CH 3
CH 3
CH 3
CH3
CH 3
CH3
CH 3
CH 3
CH 3
Fator de concentração*=
Concentração da SQ
em um organismo/
Concentração da SQ no
ambiente que o
circunda
TOXICOLOGIA AMBIENTAL/
ECOTOXICOLOGIA
Bioacumulação pode ser de forma direta
(Bioconcentração) ou de forma indireta (Biomagnificação)
CH 3
CH 3
CH 3
CH3
CH 3
CH 3
C H3
CH3
CH3
C H3
CH 3
CH 3
CH3
CH 3
CH 3
C H3
* Válido quando a única fonte para
o organismo é a difusão
2
TOXICOLOGIA AMBIENTAL/
ECOTOXICOLOGIA
Diclorodifeniltricloroetano (DDT)biomagnificação
Transporte no meio aquoso
-
TOXICOLOGIA AMBIENTAL/
ECOTOXICOLOGIA
Transporte no meio aquoso
-
Nas águas superficiais: contaminantes na forma de
solução ou suspensão
TOXICOLOGIA AMBIENTAL/
ECOTOXICOLOGIA
Transporte na atmosfera
Distância percorrida pelo contaminante depende:
estabilidade química, estado físico e fluxo do corpo
d’água, densidades (contaminação com petróleo: fração mais leve
atinge ou permanece na superfície e a fração mais pesada se
sedimenta).
- Substâncias hidrofílicas se distribuem ao longo da
superfície, e substâncias lipofílicas se associam ao
material particulado.
- Sedimento de rios, lagos e mares: geralmente formado
por compostos orgânicos adsorvidos em partículas
Figura- Camadas da atmosfera
TOXICOLOGIA AMBIENTAL/
ECOTOXICOLOGIA
TOXICOLOGIA AMBIENTAL/
ECOTOXICOLOGIA
Transporte no solo
- Compartimento de porosidade variada (preenchido por gases e
Transporte na atmosfera
-
líquidos).
Depende: - do estado físico,
- da movimentação das massas de ar.
Processos de remoção do ar: - deposição seca,
- deposição úmida,
- reações químicas (ex:
fotólise)
obs: A velocidade de
deposição seca depende da
partição do composto entre a
fase de vapor e a fase particulada
-
Movimentação por difusão por intermédio dos fluidos.
Velocidade de difusão depende: - peso molecular
- concentração da SQ
- pH e constituintes do solo
Obs: se o contaminante tem alta
PV e baixa afinidade com os
constituintes do solo, sofre rápida
volatilização. Se é hidrossolúvel é
facilmente lixiviada.
Figura- representação do solo e lençol freático
3
TOXICOLOGIA AMBIENTAL/
ECOTOXICOLOGIA
Degradação das substâncias químicas nos diversos
compartimentos ambientais
Decomposição de moléculas orgânicas em moléculas menores. Tem
influência direta na toxicidade (aumentando ou diminuindo).
-
Degradação abiótica
a) químicas (hidrólise e reações de oxi-redução).
b) fotólise: - direta.
- indireta.
c) adsorção/complexação com
constituintes orgânicos
DESTINO DAS SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS
NOS DIVERSOS COMPARTIMENTOS
AMBIENTAIS
Ar: fotólise, reação com
OH, reação com ozônio
Água:
hidrólise,
fotólise,
reações de oxidação/redução,
biodegradação
Solo:
fotólise,
hidrólise,
biodegradação, reações de
oxidação/ redução
Sedimento:
hidrólise,
biodegradação, reações
de oxidação/ redução
Biota: bioacumulação,
metabolismo
Mecanismos de transformação e
degradação molecular
Principais enzimas envolvidas no metabolismo de
poluentes
Fase I
Fase II
Álcool e aldeído desidrogenases
Glutationa transferase
Citocromo P450monooxigenases
Metiltransferase
Flavina- monooxigenases*
Sulfotransferase
Monoamino oxidase
Tioltransferase
Xantina oxidase
Glicuronosiltransferase
Esterases
Acetiltransacetilase
TOXICOLOGIA AMBIENTAL/
ECOTOXICOLOGIA
Degradação das substâncias químicas nos diversos
compartimentos ambientais
-
Degradação biótica (biodegradação): Mecanismo mais importante
para orgânicos. Resulta em CO2, H2O e biomassa microbiana.
Pode ser aeróbia ou anaeróbia.
Variáveis influentes:
a) Temperatura.
b) pH.
c) concentração do contaminante.
d) concentração de microorganismos viáveis.
e) tempo de adaptação (entre a exposição e o início da degradação).
f) presença de nutrientes para o crescimento microbiano.
g) teor de água.
Mecanismos de transformação e
degradação molecular
Transformação= conversão em metabólitos, por
enzimas específicas nas mais variadas espécies
(bactérias, algas, fungos, plantas)
-Compreensão desse processo= avaliação do risco e
remediação do ambiente
- Fenômeno complexo (variabilidade intra- e inter
espécies)
˃ Velocidade, ˂ risco expressivo a um ecossistema
Mecanismos de transformação e
degradação molecular
Monoxigenases= principal sistema (Ex: hidroxilação,
desaminação, formação de epóxido, desalquilação
Metilação= dimunição da solubilidade dos poluentes em
água
Conjugação com glutationa= indução (hidrocarbonetos
policíclicos) pode modular a toxicidade de poluentes
*(não atuam como oxidantes de C e não são induzidas por poluentes)
4
DDT- transformação no ambiente
Respostas bioquímicas e fisiológicas
de organismos expostos
Qual a estratégia dos
organismos
(resistência) frente às
adversidades do
ambiente?
Percepção,
sinalização e
resposta* (proteção)
Respostas bioquímicas e fisiológicas
de organismos expostos
Respostas bioquímicas e fisiológicas
de organismos expostos
EXPOSIÇÃO A POLUENTES
Os estudos bioquímicos permitem:
-Analisar a relação entre a exposição, efeitos
primários e consequências;
- obter informações sobre mudanças
provocadas quando acionados os mecanismos
de proteção celular;
- obter informações sobre possível mecanismo
de ação.
Ecossistema pode ser
influenciado, por exemplo
por:
-Poluição aquática;
-Poluição atmosférica;
-Mudanças no relevo;
-Mudanças quali e
quantitativas de espécies
(adição de poluentes ou
extrativismo)
Células- alvo
Absorção e biocumulação
Processo patológico
Processo adaptativo
Doença
Efeitos na reprodução e no
crescimento
Efeitos na população
Efeitos no ECOSSISTEMA
Efeitos nas populações, comunidades e
ecossistemas decorentes da exposição a
poluentes
-Mudança no balanço entre as
espécies coexistentes (alteração na
biodiversidade);
* Efeitos visíveis- possibilidade de
reversão?
-Efeitos agudos
- Efeitos crônicos
* Fatores intrínsecos (característica da
espécie), extrínsecos (fatores ambientais,
alteração da disponibilidade do poluente e
tolerância dos organismos)
5
Acidente em
Baía de
Minamata –
Japão
Cerca de 2.500 vitimas
Aumento da
concentração de metil
mercúrio- Chisso
Company Limited
Doença Congênita de Minamata
Slide produzido por Danielle Palma de
Oliveira
Slide produzido por Danielle Palma de
Oliveira
Avaliação do Risco Ecotoxicológico
Qual o risco decorrente da presença de
SQs no ambiente?
Como estabelecer limites de segurança
nos mais diversos compartimentos
ambientais?
Geralmente baseia-se em um modelo experimental
Brasil- Instituto Brasileiro do Meio
Ambiente e dos Recursos Naturais
Renováveis (IBAMA)
Estudos Potencial de Periculosidade Ambiental
(PPA):
- Características físico-químicas do poluente;
- Comportamento ambiental;
- Análise química (orgânicos e inorgânicos);
- Toxicidade em organismos-modelo;
- Estudo de geno, embrio, fetotoxicidade,
carcinogenicidade entre outros.
CHUMBO EM PEIXES
Exemplos de Bioensaios
-
- Estudos de CL50 ou DL50;
Efeito agudo (mobilidade, sobrevivência) em
Daphnia magna;
Deposição de
chumbo no fígado
- Toxicidade crônica (sobrevivência,
crescimento e reprodução) em Ceriodaphnia
ssp;
-
No solo: Lumbricus terrestris;
-
No ar: plantas
* Possibilidade de detecção de
concentrações muito baixas e de avaliação
(global, integrada) dos efeitos das SQs
Alterações
morfológicas no
fígado
Slide produzido por Danielle Palma de
Oliveira
6
Monitoramento da Qualidade do Solo
(água subterrânea)
FLUORETO
Monitoramento da Qualidade do Ar
para proteção da vegetação
foto cedida por Rodrigo Fialho
controle
100 ppm
9000 ppm
foto cedida por Rodrigo Fialho
Efeito do fluoreto em plantas de Dracena
Slide produzido por Danielle Palma de
Oliveira
efeito na planta 20 ppm
Slide produzido por Danielle Palma de
Oliveira
Biomarcadores de ambientes
poluídos
Teste de Ames (AMES et al.,1973)
Baseia-se na medida da
mutação reversa em linhagens
de S. typhimurium, incapazes
de sintetizar histidina. Estas, só
crescerão em meios de cultura
enriquecidos com este aa, a
menos que ocorra uma
mutação que restaure a síntese
da histidina.
Gerenciamento de resíduos tóxicos
ABNT NBR 10004, classificação como tóxico em
função de:
1.
2.
3.
4.
5.
Ensaios de lixiviação;
Natureza e concentração da SQ;
Potencial de migração para o meio ambiente;
Persistência e potencial de degradação;
Potencial de bioacumulação da SQ ou de seu
produto;
6. Efeitos tóxicos
7. Parâmetros de DL50 ou CL50, em cobaias
Plantas de girassol em solo com diferentes
concentrações de chumbo
Biomarcador
Organismo
Poluente
Indução de AChE
Peixes, moluscos,
crustáceos
Praguicidas
organofosforados
Indução de
metalotioneínas
Peixes
Metais (Cu, Cd entre
outros)
Indução de citocromo
P450
Peixes
Hidrocarbonetos
policíclicos aromáticos
(HPA)
Inibição de ALA-D
Peixes
Chumbo
Formação de adutos
de DNA
Peixes, moluscos
Praguicidas
(aminotriazinas), HPA
Legislação Ambiental
ÁGUAS - CONAMA 20 / PORTARIA 518
AR - CONAMA 03
RESÍDUOS SÓLIDOS - NBR 10004
* Legislações de outros países
7
Destino de resíduos
Aterros (chorume= líquido proveniente do
próprio líquido, pode conter ácidos, metais,
sais de cádmio, bactérias)
Incineração (redução de volume, todavia
formação de gases e cinzas)
Reciclagem (Brasil= somente 2% do lixo são
coletados seletivamente
Remediação (disposição inadequada)
Destruição (tratamento químico)
Biorremediação (tratamento biológico)
Material possível de ser
reciclado
Material que não
pode ser reciclado
Papel
Papel branco, papelão, jornais,
revistas
Carbono, celofane,
plastificados,
metalizados
Metal
Latas
Arames, chapas,
embalagens de
aerossol
Plástico
Garrafas, frascos, potes, tampas,
brinquedos, sacolas, sacos
Isopor, espuma,
acrílico, fraldas
Vidro
Garrafas, copos, pratos, potes,
cacos
Cristal, espelho, tubos
de TV
* O MATERIAL ORGÂNICO PODE SER RECICLADO
(COMPOSTAGEM) PARA USO NA AGRICULTURA
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