ecotoxicolgia 05.10.2009 (neide)

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Ecotoxicologia Bióloga M.Sc. Lucineide Maranho

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Page 1: Ecotoxicolgia 05.10.2009 (neide)

Ecotoxicologia

Bióloga M.Sc. Lucineide Maranho

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Sociedade moderna

Poluição ambiental

Saúde dos ecossistemas

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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

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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.

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Monitoramento com testes de toxicidade

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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

Page 12: Ecotoxicolgia 05.10.2009 (neide)

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

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Abordagem ecotoxicológica

Atividades humanas Processos naturais

Fonte de contaminação

Ecossistemas

Conseqüências ecotoxicológicas

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Destino dos poluentes

PoluiçãoAr

Água

Solo / sedimento

Água receptor final dos poluentes

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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

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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

Page 18: Ecotoxicolgia 05.10.2009 (neide)

Destino dos poluentes nos ecossistemasMecanismos de destino e transporte

ArFotólisesReações com OH-

ÁguaHidrólisesFotólisesOxidação/reduçãoBiodegradação

SoloFotólisesHidrólisesBiodegradaçãoOxidação/redução

BiotaBioacumulaçãoMetabolismo

SedimentoHidrólisesDegradação microbianaOxidação/redução

OPAS/USEPA, 1996

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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

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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)

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Cultivo de algas

Pseodukirchneriella subcapitata

Pimephales promelas

Danio rerio

Testes de toxicidade - Sistema teste

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Microcrustáceo - Daphnia magna

Abelhas – Apis mellifera Minhocas – Eisenia foetida

Testes de toxicidade - Sistema teste

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Substância teste

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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)

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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

Page 26: Ecotoxicolgia 05.10.2009 (neide)

Sistemas de exposição

Sistema estático

Sistema semi estático

Sistema de fluxo contínuo

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Acumulação

Bioconcentração

Biomagnificação

Depuração

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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

Page 29: Ecotoxicolgia 05.10.2009 (neide)

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).

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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.

Page 31: Ecotoxicolgia 05.10.2009 (neide)

Fatores que influem na Toxicidade relacionados com a exposição

via de introdução;

dose ou concentração;

ambiente;

temperatura,

pressão;

radiações;

outros (luz, umidade, etc.).

Page 32: Ecotoxicolgia 05.10.2009 (neide)

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

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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

Page 34: Ecotoxicolgia 05.10.2009 (neide)

Teste crônico com ovos e larvas de peixes

Vista geral do teste

Larvas

Ovos

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Teste agudo com minhocas

Ovos

Incubação

Organismos em exposiçãoSolo artificial

Solo artificial + solução teste

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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

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Teste agudo com microcrustáceos

Cultivo

Teste crônico com microcrustáceos

Concentrações-teste

Incubação

Avaliação

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Toxicidade aguda paraDanio rerio avaliaçãoamônia

Resolução CONAMA nº 357

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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)

Page 42: Ecotoxicolgia 05.10.2009 (neide)

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.

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

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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)

Page 45: Ecotoxicolgia 05.10.2009 (neide)

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

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Toxicidade aguda de efluentes industriais para Daphnias e peixes

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

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Ótima

Boa

Regular

Ruim

Péssima

Níveis atuais de qualidade

ZAGATTO, P.A , 1999

Monitoramento CETESB - Rio Tietê

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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.

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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

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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

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

As fases da intoxicação

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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

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Principais efeitos deletérios

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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

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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.

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Obrigada!

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