Ecotoxicolgia 05.10.2009 (neide)

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Ecotoxicologia

Bióloga M.Sc. Lucineide Maranho

Sociedade moderna

Poluição ambiental

Saúde dos ecossistemas

Ecotoxicologia → Pesquisador francês René Truhaut em 1969

Eco do grego oîkos = casa, domicílio, habitat: ecologia

Toxicologia (ciência dos agentes tóxicos, venenos e da intoxicação)

Primeiros testes de toxicidade com despejos industriais → 1863 –1917

Testes de toxicidade aguda com organismos aquáticos → 1930

Rachel Carson – 1962 o livro Silent Spring – primeira advertência sobre os organoclorados

No Brasil – 1975 → Programa Internacional de Padronização de testes de toxicidade aguda com peixes

Toxicologia

Ciência que estuda os efeitos nocivos decorrentes da interação de substâncias químicas e de fenômenos físicos com o organismo.

EcotoxicologiaEstuda os efeitos adversos dos agentes tóxicos causados porcontaminantes naturais ou sintéticos para o ambiente, através de ensaioscom matéria viva.

Monitoramento com testes de toxicidade

Finalidade da ecotoxicologiaSaber em qual grandeza, as substâncias

químicas, isoladas ou em forma de misturas, são

nocivas, como e onde manifestam seus efeitos.

Knie, J. L. W. ; Lopes, E. W. B., 2004

A ecotoxicologia alerta para os danos ocorridos

nos diversos ecossistemas por substâncias

químicas que representam risco e, assim,

sugere a aplicação de medidas preventivas

para impactos futuros antes que ocorram graves

danos ao ambiente natural.

Perigo

Abordagem ecotoxicológica

Atividades humanas Processos naturais

Fonte de contaminação

Ecossistemas

Conseqüências ecotoxicológicas

Destino dos poluentes

PoluiçãoAr

Água

Solo / sedimento

Água receptor final dos poluentes

Destino dos poluentes nos ecossistemas

As propriedades físico-químicas dos xenobióticos determinam o transporte entre as diferentes fases do meio.

Transporte: processos físicos abióticosfatores bióticos

Vias de transferência entre os meios

Ar

ÁguaSolo

Biota Sedimento

AZEVEDO, F.A.; CHASIN, A.A.M. 2003

Agente Tóxico (xenobiótico, substância ou toxicante)

Qualquer substância química que, interagindo com um organismo vivo, écapaz de produzir um efeito tóxico seja este uma alteração funcional ou a morte.

A movimentação dos contaminantes nos meiosé determinada por processos físicos relacionados às propriedades químicas dos compartimentos ambientais e dos contaminantes.

Destino dos poluentes nos ecossistemas

Destino dos poluentes nos ecossistemasMecanismos de destino e transporte

ArFotólisesReações com OH-

ÁguaHidrólisesFotólisesOxidação/reduçãoBiodegradação

SoloFotólisesHidrólisesBiodegradaçãoOxidação/redução

BiotaBioacumulaçãoMetabolismo

SedimentoHidrólisesDegradação microbianaOxidação/redução

OPAS/USEPA, 1996

Consumidores primários

http://www.sacsplash.org/critters/daphnia.htm

Testes de toxicidadeMétodo utilizado para detectar e avaliar a capacidade de um agente

tóxico provocar efeito nocivo utilizando representantes bioindicadores

dos grandes grupos de uma cadeia ecológica. Produtores

Consumidores secundários

Testes de toxicidadeToxicidade – sinais, sintomas e efeitos que causam desequilíbrio orgânico.

Toxicidade aguda

Toxicidade crônica

CE50 e CL50

CENO (Concentração de Efeito Não Observado)

CEO (Concentração de Efeito Observado)

Cultivo de algas

Pseodukirchneriella subcapitata

Pimephales promelas

Danio rerio

Testes de toxicidade - Sistema teste

Microcrustáceo - Daphnia magna

Abelhas – Apis mellifera Minhocas – Eisenia foetida

Testes de toxicidade - Sistema teste

Substância teste

Substância de Referência - substância utilizada para avaliação da sensibilidade do sistema teste

Carta-Sensibilidade da cultura de Daphnia magna ao dicromato de potássio (produto Merck, Artigo nº 1.04864.0500, pureza 99,9%) em água reconstituída M4 (06/Julho/2000 a 28/Novembro/2001)

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Testes nº

CE

50;2

4h (

mg

/

+ 2s = 1,70

MÉDIA = 1,22

2s = 0,73

Faixa sensibilidade: 0,9 a 1,5 mg/L (Norma NF-T 90-301, Jan/98), 0,9 a 2,0 mg/L (Norma ISO6341-1982)

Carta de sensibilidadeCarta- Sensibilidade da cultura de Daphnia similis ao dicromato de potássio (produto Merck, artigo

nº1.04864.0500, pureza 99%) em água reconstituída MS (01/Junho/2001 a 18/Outubro/2001)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Teste nº

CE

50;2

4h (

mg

/ +2S = 0,61

Média = 0,45

-2S = 0,28

Sistemas de exposição

Sistema estático

Sistema semi estático

Sistema de fluxo contínuo

Acumulação

Bioconcentração

Biomagnificação

Depuração

Acumulação = 0,62 x 10-8µg heptacloro/µg organismo

Depuração = 0,25 x 10-8µg heptacloro/µg organismo

Acumulação = 0,12 x 10-5µg heptacloro/µg organismo

Acumulação = 0,10 x 10-5µg heptacloro/µg organismo

Fatores que influem na Toxicidade ligados ao agente químico

propriedade físico-química (solubilidade, tamanho molecular, estado físico, etc.); impurezas e contaminantes; fatores envolvidos na formulação (veículo, adjuvantes).

Fatores que influem na Toxicidade relacionados com o organismo

espécie, linhagem, fatores genéticos; fatores imunológicos, estado nutricional, dieta; sexo, estado hormonal, idade, peso corpóreo; estado emocional, estado patológico.

Fatores que influem na Toxicidade relacionados com a exposição

via de introdução;

dose ou concentração;

ambiente;

temperatura,

pressão;

radiações;

outros (luz, umidade, etc.).

Espécie “IDEAL”

Métodos fiáveis de cultura e teste

Relevância para omeio receptor

Representativa do níveltrófico a proteger

Sensível a possíveis contaminantes

Distribuição numa vastaárea geográfica

Critérios agudos e crônicos de avaliação

Fácil manuseioe cultura

Abundante e facilmente acessível

Qual a espécie mais sensível?

Um ensaio detecta todos os efeitos?

Não existe

Bateria de ensaiosDiferentes níveis tróficosDiferentes diferentes critérios de toxicidade

Metodologias para situações específicas

Teste crônico com ovos e larvas de peixes

Vista geral do teste

Larvas

Ovos

Teste agudo com minhocas

Ovos

Incubação

Organismos em exposiçãoSolo artificial

Solo artificial + solução teste

Teste agudo, por contato, com abelhas

Vista geral do teste

Aplicação da substância-teste

Teste agudo, via oral, com abelhas

Substância-teste fornecida como alimento

Teste agudo com microcrustáceos

Cultivo

Teste crônico com microcrustáceos

Concentrações-teste

Incubação

Avaliação

Toxicidade aguda paraDanio rerio avaliaçãoamônia

Resolução CONAMA nº 357

Monitoramento da qualidade do ar utilizandoliquens como bioindicadores

www.copesul.com.br/.../cap06/pagina04.html

Monóxido de Carbono (CO)Dióxido de Enxofre (SO2)Etano, Etileno, Propano, Butano, Acetileno, PentanoDióxido de Carbono (CO2)

Éter

menor densidade que a água

alterações da eficácia de tratamentodas águas nas Estações de tratamentode águas residuais

Com base nestes dados deecotoxicidade, deve-se evitar aentrada de éter nas águas etambém nos solos.

O ensaio vai detectar o grau de contaminação de uma amostra de solo com resíduos de petróleo.

Tradescantia pallida

contagem de micronúcleos em células mães de grãos de pólen

determinar a capacidade de substâncias causarem danos ao material genético

freqüência elevada de micronúcleos nas análises é o indicador de que as substâncias afetam a planta.

Monóxido de Carbono (CO)Dióxido de Enxofre (SO2)Etano, Etileno, Propano, Butano, Acetileno, PentanoDióxido de Carbono (CO2)

Diluição da amostra

Fator de diluição

(FD)

Amostra (mL)

Água de diluição

(mL)

Volume final (mL)

Conc. da solução

teste (%)

Controle - - 50 50 -1:1 1 50 - 50 1001:2 2 25 25 50 501:3 3 16,67 33,33 50 33,341:4 4 12,50 37,50 50 25

Exemplo de preparo de diluições-teste a partir de uma amostra ambiental

Fator de diluição (FD) Fator de toxicidade (FT)

KNIE, J. L. W., LOPES, E. W. B., 2004

Toxicidade aguda de efluentes industriais para Daphnias e peixes

KNIE, J. L. W., LOPES, E. W. B., 2004

Ótima

Boa

Regular

Ruim

Péssima

Níveis atuais de qualidade

ZAGATTO, P.A , 1999

Monitoramento CETESB - Rio Tietê

As fases da intoxicação

1. Fase de exposição: dependeda via de introdução,freqüência e da duração daexposição, concentração doxenobiótico, das propriedadesfísico-químicas do agente e defatores relacionados àsuscetibilidade individual.

2. Fase de toxicocinética: processos desde a disponibilidade química até aconcentração do toxicante nos órgãos alvo (absorção, distribuição,armazenamento, biotransformação e eliminação de substâncias inalteradase/ou metabólitos.

As fases da intoxicação

3. Fase de toxicodinâmica: mecanismos de interação entre o toxicante e

os sítios de ação do organismo. Efeitos nocivos decorrentes da ação tóxica.

Intoxicação arsênico

As fases da intoxicação

4. Fase clínica: sinais, sintomas e alterações detectáveis por provas diagnósticas que caracterizam os efeitos deletérios ao organismo.

As fases da intoxicação

Fases da intoxicaçãoExposição Toxicocinética Toxicodinâmica Clínica

Processo de transporte:

• Absorção Natureza da ação

Vias de introdução • Distribuição

• Eliminação

• Biotransformação

Toxicante Toxicidade Intoxicação

Disponibilidade química

Biodisponibilidade Sinais e sintomas

Fonte: AZEVEDO, F.A.; CHASIN, A.A.M., 2003

Principais efeitos deletérios

Interações entre os agentes tóxicos sobre os organismos

- Efeito aditivo: soma dos efeitos de cada tóxico.- Efeito sinérgico: efeito combinado maior que o

efeito das partes.

- Potenciação: uma substância aumenta a toxicidade

da outra.

- Antagonismo: interferência mútua ou simples

MATERIAL DE APOIO:

JONSSON, C. M. CASTRO, V. L. Bioindicadores e biomarcadores deagroquímicos no contexto da relação saúde-ambiente – JMA - 10/10/05.Disponível em: www.cnpma.embrapa.br. Acesso em 18 de abril de 2007.

MARANHO, L.A. Biomagnificação do Heptacloro num modelo de simulaçãoem condições ex-situ. 2006. 63 p. Dissertação (mestrado em Ecologia deAgroecossistemas) – Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz,Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2006.

Obrigada!

lmaranho@cena.usp.br