BIOMONITORAMENTO DA QUALIDADE DO AR EM ÁREAS
URBANAS NO TRECHO INFERIOR DA BACIA DO RIO DOS SINOS,
RS, BRASIL
Mara Betânia Brizola Cassanego – [email protected]
Universidade Feevale, Programa de Pós-Graduação em Qualidade Ambiental.
RS 239, 2755, CEP 93352-000 – Novo Hamburgo – RS
Gustavo Marques da Costa - [email protected]
Universidade Feevale, Programa de Pós-Graduação em Qualidade Ambiental.
Márcio Hisayuki Sasamori – [email protected]
Universidade Feevale, Laboratório de Biotecnologia Vegetal.
Tatieli Silveira – [email protected]
Universidade Feevale, Laboratório de Biotecnologia Vegetal.
Annette Droste – [email protected]
Universidade Feevale, Programa de Pós-Graduação em Qualidade Ambiental.
Resumo: A poluição atmosférica constitui um dos principais problemas nos grandes centros urbanos.
O objetivo do trabalho foi avaliar o potencial genotóxico do ar atmosférico com o uso de
Tradescantia pallida var. purpurea em áreas urbanas dos municípios de Campo Bom e São Leopoldo
no trecho inferior da Bacia do Rio dos Sinos, RS, Brasil, nas quatro estações do ano de 2012. Para
cada bioensaio, 20 ramos de T. pallida var. purpurea com botões florais parcialmente imersos em 2 L
de água destilada foram expostos por 8 h no centro de Campo Bom e São Leopoldo. Simultaneamente,
foram realizados controles negativos em laboratório. Frequências de micronúcleos (MCN) foram
determinadas em tétrades jovens de células-mãe de grãos de pólen e expressas como MCN/100
tétrades. No outono, inverno e verão não houve diferença significativa entre as frequências de
micronúcleos registradas nos botões florais expostos em Campo Bom e São Leopoldo. No entanto
foram estatisticamente superiores ao controle negativo em todas as estações. Ao longo das quatro
estações não ocorreram diferenças significativas entre as frequências de MCN observadas tanto nas
amostras expostas em Campo Bom como nas do controle negativo. Em São Leopoldo ocorreu
diferença significativa entre as frequências de MCN registradas no inverno e no verão. Os resultados
permitem inferir sobre os riscos genotóxicos aos quais os organismos estão expostos na região da
Bacia do Rio dos Sinos.
Palavras-chave: Poluentes, Genotoxicidade, Micronúcleos, Bioensaio Trad-MCN, Tradescantia
BIOMONITORING OF THE AIR QUALITY IN URBAN AREAS IN THE
LOWER SECTION OF THE SINOS RIVER BASIN, RS, BRAZIL
Abstract: Air pollution is a major problem in large urban centers. The aim of this study was to
evaluate the genotoxic potential of atmospheric air using Tradescantia pallida var. purpurea in urban
areas of the cities of Campo Bom and São Leopoldo in the lower section of the Sinos River Basin, RS,
Brazil, during the four seasons of 2012. For each bioassay, 20 cuttings of T. pallida var. purpurea
with flower buds partially immersed in 2 L of distilled water were exposed for 8 h in the center of
Campo Bom and São Leopoldo. Simultaneously, negative controls were performed in the laboratory.
Micronuclei (MCN) frequencies were determined in young tetrads of pollen mother cells and
described as MCN/100 tetrads. In autumn, winter and summer there was no significant difference
between the micronuclei frequencies registered in flower buds exposed in Campo Bom and São
Leopoldo. However, they were statistically higher than the negative control in all seasons. Throughout
the four seasons there were no significant differences between the MCN frequencies observed both in
samples exposed in Campo Bom as in the negative control. In São Leopoldo significant difference
occured between the MCN frequencies recorded in winter and summer. The results allow us to infer
the genotoxic risks to which the organisms are exposed in the Sinos River Basin region.
Keywords: Pollutants, Genotoxicity, Micronuclei, Trad-MCN bioassay, Tradescantia
1. INTRODUÇÃO
A poluição atmosférica constitui um dos principais problemas nos grandes centros
urbanos. A industrialização, o intenso tráfego de veículos automotores, o crescimento desordenado das
cidades e o uso constante de produtos químicos nas culturas agrícolas são responsáveis pela
degradação da qualidade do ar (TEIXEIRA et al., 2012).
As bacias hidrográficas que incluem grandes centros urbanos, como a Bacia do Rio dos
Sinos, estão mais vulneráveis aos impactos antrópicos, que podem comprometer a qualidade dos
componentes físicos, químicos e biológicos dos ecossistemas (FIGUEIREDO et al., 2010). A Bacia do
Rio dos Sinos, localizada na região leste do Estado do Rio Grande do Sul, ocupa uma área com cerca
de 3.800 km2, caracterizada em três trechos denominados de superior, médio e inferior (FEPAM,
2013). A bacia apresenta alta densidade demográfica, com uma população em torno de 300
habitantes/km2, residindo principalmente em áreas urbanas (IBGE, 2013). Os 32 municípios que
integram a bacia desenvolvem diversas atividades econômicas, incluindo desde a agricultura e
pecuária até a intensa industrialização (COMITESINOS, 2013).
Os organismos vivos estão sujeitos à contaminação por fontes poluentes de diversas
naturezas. Entre as fontes poluidoras do ar, destacam-se as móveis, constituídas pelo tráfego de
veículos automotores, e as estacionárias, que abrangem as indústrias. Os principais poluentes
atmosféricos liberados por fontes móveis e estacionárias são o dióxido de carbono (CO2), monóxido de
carbono (CO), óxidos de enxofre (SO2 e SO3) e de nitrogênio (NO e NO2), ozônio (O3), material
particulado (MP), compostos orgânicos voláteis (COVs) e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos
(HPAs) (MEIRELES et al., 2009; TEIXEIRA et al., 2012; CARRERAS et al., 2013).
A Resolução CONAMA nº 03/1990 considera como poluente “qualquer substância
presente no ar atmosférico que, pela sua concentração, possa torná-lo impróprio, nocivo ou ofensivo à
saúde, inconveniente ao bem-estar público, danoso aos materiais, à fauna e à flora”. A legislação
ressalta, ainda, que a saúde humana e o equilíbrio ecológico dos seres vivos não podem ser afetados
pela deterioração da qualidade do ar (BRASIL, 1990).
Conforme Isidori et al. (2003), os poluentes são prejudiciais aos sistemas biológicos,
podendo induzir genotoxicidade em microrganismos, plantas e animais, inclusive na espécie humana.
No entanto, a maioria dos estudos sobre a avaliação do risco dos contaminantes atmosféricos baseia-se
apenas nas concentrações detectadas pelas análises químicas de compostos simples, sendo que os
efeitos sinérgicos e genotóxicos das complexas misturas químicas ainda são pouco conhecidos
(SAVÓIA et al., 2009; MERLO et al., 2011).
Organismos bioindicadores são excelentes para a identificação de áreas de referência e
áreas críticas em uma determinada região, considerando que respondem aos efeitos tóxicos e
genotóxicos provocados por um complexo de substâncias químicas ou por um componente específico,
presentes no ambiente (BUSS et al., 2003; MERLO et al., 2011; OLIVEIRA et al., 2012). Em grandes
centros urbanos, estudos têm sido desenvolvidos integrando indicadores biológicos a parâmetros
físico-químicos, visando à detecção qualitativa e quantitativa de poluentes e à identificação de
alterações morfológicas, fisiológicas ou genéticas, que podem ocorrer nos organismos em função das
condições do meio onde vivem ou quando são expostos como amostradores ativos em ambientes
supostamente poluídos (SAVÓIA et al., 2009; MIŠÍK et al., 2011; CARRERAS et al., 2013).
Tradescantia é uma planta conhecida mundialmente como indicadora de poluição
ambiental (MA et al., 1994; MIŠÍK et al., 2011). Inicialmente, os ensaios para avaliação da
genotoxicidade do ar foram realizados com clones 4430, um híbrido estéril obtido a partir das espécies
Tradescantia hirsutiflora Bush e Tradescantia subacaulis Bush (MA et al., 1978; MA et al., 1994,
ISIDORI et al., 2003; KLUMPP et al., 2004 e 2006). No entanto, em função da dificuldade de
adaptação das plantas clones em países tropicais e da sensibilidade ao clima, experimentos
comparativos usando o teste de micronúcleos em Tradescantia pallida e no clone 4430 foram
realizados, sendo verificado que esta espécie é tão eficiente quanto o clone 4430, para detecção de
genotoxinas ambientais (SUYAMA et al., 2002; MIELLI et al., 2009).
O teste de micronúcleos em Tradescantia (Trad-MCN) baseia-se na formação e contagem
de micronúcleos (MCN) nas células dos grãos de pólen na fase de tétrades, sendo descrito por Ma et
al. (1978) e padronizado por Ma et al. (1994). Os MCN são estruturas originadas de cromossomos
inteiros ou fragmentos cromossômicos não sendo incorporados ao núcleo das células-filhas durante a
divisão celular (MA et al., 1978; MEIRELES et al., 2009). Frequências aumentadas de MCN no
citoplasma das células em fase de tétrades são consequências de agentes com potencial efeito
genotóxico (MA et al., 1996).
Tradescantia pallida (Rose) D.R. Hunt. var. purpurea Boom é uma espécie herbácea, da
família Commelinaceae e com inflorescências protegidas por duas grandes brácteas (SOUZA &
LORENZI, 2012). As plantas estão adaptadas aos climas sub-tropical e tropical e vêm sendo utilizadas
em biomonitoramentos da qualidade do ar atmosférico em ambientes urbanos e rurais (GUIMARÃES
et al., 2000; CARRERAS et al., 2009; MEIRELES et al., 2009; SAVÓIA et al., 2009; COSTA &
DROSTE, 2012). Bioensaios com a espécie constituem um importante parâmetro para avaliação da
qualidade ambiental, uma vez que respondem aos poluentes atmosféricos, indicando danos genéticos
nas células (COSTA & DROSTE, 2012).
Na Bacia do Rio dos Sinos, recentemente começaram a ser desenvolvidos estudos
pontuais de genotoxicidade ambiental com o uso de Tradescantia pallida var. purpurea. No trecho
inferior da bacia, Costa & Droste (2012) avaliaram o potencial genotóxico do ar de uma área urbana e
de uma área rural e Sasamori et al. (2012) verificaram a eficiência do bioensaio Trad-MCN para o
monitoramento in situ da genotoxicidade do ar ao longo das estações climáticas. Em uma avaliação
integrada junto às nascentes dos arroios Estância Velha/Portão, Pampa e Schmidt, também na Bacia do
Rio dos Sinos, Kieling-Rubio et al. (2013) usaram o teste Trad-MCN e parâmetros físico-químicos
para análise da qualidade da água, além da aplicação de um protocolo para avaliação rápida do nível
de preservação dos ambientes.
Este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial genotóxico do ar atmosférico com o
uso de Tradescantia pallida var. purpurea em áreas urbanas dos municípios de Campo Bom e São
Leopoldo na Bacia do Rio dos Sinos.
2. METODOLOGIA
2.1. Área de estudo
O estudo de monitoramento da genotoxicidade do ar atmosférico foi realizado em áreas
urbanas dos municípios de Campo Bom (ponto amostra1) e São Leopoldo (ponto amostral 2),
distantes entre si aproximadamente 12,8 km e localizados no trecho inferior da Bacia do Rio dos
Sinos, Rio Grande do Sul, Brasil (Figura 1). As amostragens foram realizadas nas quatro estações do
ano de 2012.
Figura 1 - Localização dos pontos amostrais em áreas urbanas dos municípios de Campo Bom (1) e
São Leopoldo (2), na Bacia do Rio dos Sinos, Rio Grande do Sul, Brasil.
2.2. Caracterização dos pontos amostrais
O município de Campo Bom localiza-se no trecho inferior da Bacia do Rio dos Sinos,
região metropolitana de Porto Alegre (PROSINOS, 2013). A população é de 63.339 habitantes,
distribuídos em uma de área de 60,510 km², com uma densidade demográfica de 992,79
habitantes/km², principalmente na área urbana (IBGE, 2013). As indústrias coureira-calçadistas e
metalúrgicas são responsáveis pela economia do município (FEE, 2013). Campo Bom apresenta uma
frota de 34.493 veículos (IBGE, 2013), além do intenso tráfego veicular nas rodovias RS 239 e BR
116 que passam respectivamente, 3,38 e 8,72 km distantes do ponto amostral 1.
O ponto amostral 1 localiza-se na Praça João Blos, Rua Brasil, centro de Campo Bom,
entre as coordenadas geográficas 29º40’46,6” S e 51º03’29,5” O, alt. 25 m.
O município de São Leopoldo localiza-se no trecho inferior da Bacia do Rio dos Sinos,
região metropolitana de Porto Alegre (PROSINOS, 2013). A população é de 225,520 habitantes,
distribuídos em uma de área de 102.738 km², com uma densidade demográfica de 2.083,82
habitantes/km², principalmente na área urbana (IBGE, 2013). As indústrias metalmecânicas são
responsáveis pela economia do município (FEE, 2013). São Leopoldo apresenta uma frota de 97.962
veículos (IBGE, 2013), além do intenso tráfego veicular na rodovia BR 116 que passa 1,8 km distantes
do ponto amostral 2.
O ponto amostral 2 localiza-se na Avenida João Correia, centro de São Leopoldo, entre as
coordenadas geográficas 29º46’47,5” S e 51º08’21,4” O, alt. 25 m.
2.2. Material biológico e exposição
Os ramos de Tradescantia pallida var. purpurea utilizados no biomonitoramento foram
retirados de plantas da coleção viva, cultivadas em vasos plásticos (37 cm x 20 cm x 20 cm), contendo
solo comercial, mantidas em ambiente externo no campus da Universidade Feevale e regadas três
vezes por semana.
Sazonalmente, para cada bioensaio, 20 ramos (10 a 15 cm de comprimento) de
Tradescantia pallida var. purpurea com inflorescências jovens foram imersos parcialmente em
recipientes com 2 L de água destilada, permanecendo por 24 h para adaptação, em sala climatizada.
Após, os recipientes com os ramos adaptados foram acondicionados em caixas térmicas e
transportados até os pontos amostrais, onde foram expostos por um período de 8 h (9 às 17 h) em
ambientes urbanos de cada município. Posteriormente, em sala climatizada, esses ramos foram
recuperados em água destilada por mais 24 h, metodologia adaptada do protocolo de Ma et al. (1994).
Controles negativos foram realizados simultaneamente em sala climatizada, no Laboratório de
Biotecnologia Vegetal da universidade.
2.3. Fixação das inflorescências, preparo das lâminas e observação dos micronúcleos
Após recuperação, as inflorescências foram fixadas em solução de etanol absoluto/ácido
acético (3:1 v:v) por 24 horas, sendo em seguida, armazenadas em álcool etílico 70% e mantidas sob
refrigeração (4ºC). Posteriormente, foram preparadas 10 lâminas por ponto amostral, em cada estação
do ano. Botões florais foram dissecados e suas anteras maceradas com uma gota de carmim acético
1%. Em cada lâmina foram contadas 300 células em fase de tétrades e registrado o número de
micronúcleos (MCN), sob microscopia óptica em aumento de 400x (Olympus CX4). As frequências
de micronúcleos foram expressas em MCN/100 tétrades (THEWES et al., 2011).
2.5. Análise estatística
As frequências de MCN obtidas nos bioensaios de genotoxicidade do ar em cada município
monitorado e nos controles negativos foram submetidas ao teste de normalidade de Shapiro-Wilk.
Após, foi realizada a análise de variância (ANOVA) e as diferenças entre as médias foram verificadas
pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade, em cada estação e ao longo do tempo monitorado. As
análises estatísticas foram realizadas utilizando o programa SPSS versão 20.
3. RESULTADOS
As frequências de micronúcleos observadas nos botões florais de Tradescantia pallida
var. purpurea expostos ao ar atmosférico apresentaram variações significativas, entre os municípios e
o controle negativo, bem como ao longo das estações monitoradas.
No outono, inverno e verão não houve diferença significativa entre as frequências de
MCN registradas nos botões florais de Tradescantia pallida var. purpurea expostos em Campo Bom e
São Leopoldo. No entanto, as frequências foram estatisticamente superiores ao controle negativo em
todas as estações do ano (Tabela 1).
Ao longo das quatro estações não ocorreram diferenças significativas entre as frequências
de MCN observadas tanto nas amostras expostas em Campo Bom como nas do controle negativo. Em
São Leopoldo ocorreu diferença significativa entre as frequências de MCN registradas no inverno e no
verão (Tabela 1).
Tabela 1 - Frequência de micronúcleos (MCN) em botões florais de Tradescantia pallida var.
purpurea expostos ao ar atmosférico nos municípios de Campo Bom e São Leopoldo e no controle
negativo, nas quatro estações do ano de 2012.
Frequência de MCN (média ± desvio padrão)
Pontos
Amostrais
Outono
Inverno
Primavera
Campo Bom
4,90 ± 1,16aA
4,73 ± 0,84aA
4,03 ± 1,13bA
São Leopoldo
F
p
Verão
4,53 ± 0,85aA 1,390 0,262
4,90 ± 1,52aAB 6,23 ± 2,47aA 5,40 ± 1,06aAB 4,20 ± 1,12aB 2,701 0,060
Controle
1,33 ± 0,38bA
1,43 ± 0,32bA
1,60 ± 0,26cA
1,48 ± 0,31bA 1,651 0,195
F
33,218
26,082
44,991
38,920
p
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
Na coluna letras minúsculas diferentes indicam diferença significativa entre os pontos amostrais e o
controle. Na linha letras maiúsculas diferentes indicam diferença significativa entre as estações.
4. DISCUSSÃO
O teste Trad-MCN em Tradescantia pallida var. purpurea indicou genotoxicidade no ar
atmosférico de Campo Bom e São Leopoldo, considerando que os botões florais expostos às áreas
urbanas dos municípios apresentaram um aumento significativo nas frequências de micronúcleos,
comparadas às observadas no controle negativo, que variaram de 1,33 a 1,60 MCN/100 tétrades.
Frequências de MCN dos controles negativos permaneceram abaixo do valor limite (2,0 MCN)
consideradas como resultantes de mutações espontâneas, em plantas cultivadas em ambientes não
poluídos (PEREIRA et al., 2013). A intensa circulação de veículos nas áreas urbanas dos municípios
do trecho inferior da Bacia do Rio dos Sinos e a proximidade da rodovia BR 116, principal via de
ligação entre as cidades da região metropolitana de Porto Alegre (MIGLIAVACCA et al., 2012),
associada às indústrias de diferentes naturezas são fatores contribuintes para os altos níveis de
genotoxicidade registradas no presente estudo.
Frequências de MCN semelhantes às registradas no presente estudo foram verificadas por
Costa & Droste (2012) em ambiente urbano, no município de Estância Velha, trecho inferior da Bacia
do Rio dos Sinos, Rio Grande do Sul (Brasil), observando frequências significativas de 4,13 a 8,13
MCN em Tradescantia pallida var. purpurea, sendo significativamente superiores às registradas no
controle negativo que variaram de 0,96 a 1,13 MCN. Guimarães et al. (2000), também observaram
frequências de MCN similares em duas áreas urbanas (5,6 e 7,1 MCN) em São Paulo (Brasil). Outros
estudos realizados no Brasil, em áreas urbanas com diferentes impactos antrópicos e intensidades
veiculares evidenciaram potencial genotóxico de poluentes atmosféricos em T. pallida var. purpurea
(MEIRELES et al., 2009; SAVÓIA et al., 2009; PEREIRA et al., 2013).
Estudos realizados em Córdoba (Argentina), usando o teste Trad-MCN para avaliar a
qualidade do ar também indicaram frequências de MCN significativamente superiores em plantas
expostas às áreas com maior tráfego veicular e com níveis elevados de poluentes atmosféricos
(CARRERAS et al., 2009 e 2013).
Embora os municípios de Campo Bom e São Leopoldo se caracterizem por áreas
altamente urbanizadas e com intensa circulação veicular (IBGE, 2013), os efeitos sinérgicos das
complexas misturas de poluentes atmosféricos sobre os organismos vivos ainda são pouco conhecidos
na região da Bacia do Rio dos Sinos.
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O biomonitoramento da qualidade ambiental usando Tradescantia pallida var. purpurea é
importante, considerando que esta espécie indicadora apresenta respostas significativas quando
exposta em ambientes supostamente poluídos, permitindo inferir sobre os riscos genotóxicos aos quais
os organismos estão expostos, bem como a identificação de áreas críticas na região.
Agradecimentos
Os autores agradecem à Universidade Feevale pela infraestrutura disponibilizada, à
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelas bolsas de doutorado de
M. B. B. Cassanego (CAPES/PROSUP) e de G. M. Costa (CAPES/FAPERGS), ao Conselho Nacional
de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela bolsa de IC de M. H. Sasamori e à
Fundação de Amparo à Pesquisa no Rio Grande do Sul (FAPERGS) pela bolsa PROBITI de T.
Silveira.
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Educação
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