Geomedicina_Parana_2010-abril

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Geomedicina_Parana_2010-abril

  1. 1. GEOMEDICINA NO PARANÁ Bonald C. Figueiredo Humberto C. Ibañez Organizadores junho 2009
  2. 2. 1 SUMÁRIO Apresentação............................................................. 2 11111 Geoquímica ................................................................ 4 22222 Geomedicina e Agronegócio ........................... 29 33333 Sistema de Web Mapping ................................... 41 44444 Agrotóxicos e Câncer .......................................... 72 Referências ...............................................................89ISBN 978-85-61874-02-5 GEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009
  3. 3. 2 GEOMEDICINA NO PARANÁ – DE UM PROJETO PIONEIROAPRESENTAÇÃO Em agosto de 2006 foi realizado em Curitiba o Simpósio Ciência e Tecnologia na Geomedicina, patrocinado pela Secretaria de Estado da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior (SETI) do Paraná. Na ocasião foi divulgado o Projeto de Geomedicina, o primeiro em seu gênero do país, uma iniciativa do Instituto de Pesquisa Pelé Pequeno Príncipe e Mineropar. O interesse por esta pesquisa surgiu a partir da observação de que no Paraná ocorre o maior número de pessoas com o mesmo tipo de mutação da linhagem germinativa (R337H) no gene TP53, geralmente relacionada com o câncer de córtex adrenal em crianças e câncer de mama, fazendo-se necessário testar se há e quais são as prováveis influências do ambiente. Embora essa tenha sido a motivação inicial do projeto, é previsível que o projeto venha extrapolar as expectativas iniciais, dada a qualidade dos pesquisadores envolvidos e os avanços percebidos no Estado do Paraná que ocorreram tanto na área de pesquisa médica como no campo das geociências. Bernardino R. Figueiredo* Para quem testemunhou a riqueza das apresentações daquele evento e acompanhou à distância o desenvolvimento desse projeto, já era previsível que a publicação desta obra, organizada pelo Dr. Bonald C. Figueiredo e Humberto C. Ibañez, viria cumprir o importante papel pedagógico de mostrar o caminho para todos aqueles profissionais, cientistas e estudantes, que se interessam por essa fascinante área de pesquisa aplicada e interdisciplinar. Embora a relação entre Medicina e Geologia seja muito antiga, as experiências de pesquisa e ensino em Geologia Médica, no novo contexto emergente da revolução tecnológica e da crise ambiental global, são recentes em todo o mundo. Dessa circunstância resulta o imenso valor das experiências inovadoras do projeto e de sua apresentação ao público por meio da presente obra. Este livro está organizado em quatro capítulos resultantes da contribuição de vários autores, profissionais e cientistas de grande destaque em suas áreas de atuação. O Capítulo 1 é dedicado a explicar a abrangência do campo de pesquisa da geoquímica. Além de descrever a origem dos elementos e como se classificam do ponto de vista geoquímico, o artigo focaliza a relação entre ambiente e seres vivos enfatizando, entre outras, a questão da agricultura e produção de alimentos. São também descritos os métodos e técnicas em uso na geoquímica, desde a amostragem e as técnicas analíticas disponíveis, até a arte dos levantamentos geoquímicos, a delimitação de áreas de risco e os efeitos dos fatores naturais e antrópicos na saúde dos seres vivos.(*) Geólogo, Professor Titular do Instituto de Geociências, UNICAMP A APRESENTAÇÃOGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009
  4. 4. 3 O Capítulo 2 explora as relações entre a geomedicina e a agropecuária. Já no início, o artigo revela a intenção dos autores de debater estratégias de pesquisa interdisciplinares que requerem atualmente a organização de programas cooperativos e de redes de pesquisa. Neste particular, a rede RIPA (Rede de Inovação e Prospecção Tecnológica para o Agronegócio), sustentada com recursos dos fundos setoriais, é descrita em detalhe. No âmbito da GeoMedicina no Paraná, essa estratégia contempla os assuntos relacionados com o uso do solo e da água em processos agropecuários, florestais e da agroenergia, de interesse para a saúde no meio rural e urbano. O Capítulo 3 descreve extensivamente a ferramenta tecnológica principal do projeto, que consiste no sistema de software Web Mapping no qual é possível a apresentação de mapas tirando proveito dos recursos da rede mundial de computadores, com forte ênfase na interação com os usuários da informação. O Capítulo 4 enfoca a instigante questão dos agrotóxicos e suas relações com o câncer. A relevância do tema advém do fato de que o Brasil é atualmente o terceiro maior consumidor de agrotóxicos do mundo e o Paraná ocupa o segundo ou terceiro lugar entre os estados brasileiros desde a década de 1980. É feita a previsão de que o projeto GeoMedicina irá unir dados dos grupos de pesquisa (gene, ambiente, câncer e bioinformática), que estarão completos como banco de dados e de processamento de dados pela internet até 2015, com o objetivo de contribuir para essa difícil tarefa que é a demonstração de nexos causais entre enfermidades e características ambientais. Esses capítulos constituem as quatro camadas de dados que devem ter inspirado a ilustração de capa deste livro. Quando combinadas e processadas resultam em informação privilegiada sobre as questões mais relevantes que estão sendo abordadas de forma criativa pelo Projeto de GeoMedicina no Paraná. Tudo isso faz desta feliz e oportuna iniciativa editorial um presente que pode ser apreciado tanto por especialistas das diversas áreas envolvidas e comprometidas com este tema, como por outros estudiosos e pelo público em geral. A APRESENTAÇÃOGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009
  5. 5. 4 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 GEOQUÍMICA Otavio Augusto Boni Licht Edir Edemir Arioli MINEROPAR - Serviço Geológico do Paraná Qualquer pessoa que queira investigar a medicina adequadamente deve proceder desta forma. (...) Devemos também considerar as qualidades das águas, porque elas diferem de umas às outras em gosto e peso, de modo que também diferem muito na sua qualidade. Hipocrates (460-377 A.C.) apud Selinus et al (2005) Desde o momento inicial, que deve ter ocorrido há cerca de 15 ou 16 Ga (bilhões de anos), o Universo encontra-se em expansão. Isso significa que o espaço entre os aglomerados e superaglomerados de galáxias está aumentando continuamente a uma velocidade de dezenas de milhares de quilômetros por segundo. Uma das teorias aceitas para o início do Universo é baseada no conceito de que há cerca de 15 Ga, um ponto único e singular com diâmetro infinitamente pequeno e densidade e temperatura infinitamente grandes reuniria toda a energia disponível. Esse ponto singular, previsto pela primeira vez por Alpher, Bethe e Gamow em 1948, teria se expandido de maneira violenta, num evento único e original denominado “Big Bang”. Em uma fração de tempo infinitamente pequena, toda a energia teria se expandido, gerando temperaturas elevadíssimas que teriam atingido bilhões de graus centígrados, produzindo doses enormes de radiação. Cerca de 100 segundos após, a temperatura já teria caído para 1 bilhão de graus e atingidas as condições para que as partículas subatômicas fundamentais como prótons, nêutrons e elétrons começassem a se combinar para formar os núcleos dos átomos de deutério (hidrogênio pesado). Esses teriam se combinado com mais prótons e nêutrons para formar os núcleos de hélio e quantidades pequenas de Li e Be. Com o resfriamento generalizado, teriam sido formadas imensas nuvens de gás (H e He), que por ação da gravidade teriam entrado em colapso. Isso teria provocado o aquecimento dos núcleos e a formação das estrelas. Por meio do processo denominado Nucleossíntese, o He daria origem ao C, que por sua vez originaria O, Ne, Mg, Si e outros elementos de massa atômica gradativamente mais elevada. Dessa forma, os elementos ultraleves como H e He foram formados logo após o “Big Bang”, e outros de maior massa atômica foram sendo sintetizados no interior das estrelas ou na explosão de supernovas. Essas teriam grande importância na abundância dos elementos, já que os processos que ocorrem no interior da estrela e durante sua explosão contribuiriam com parcelas significativas de elementos pesados (massa maior que o ferro: níquel, cobre, estanho, chumbo e zinco) lançados ao espaço e misturados ao meio interestelar. Estrelas formadas com tal mistura já contariam com elementos pesados e isótopos radioativos como U e Th, o que contribuiria para um enriquecimento gradativo do Universo em elementos de maior massa atômica. Nesse modelo de evolução, o Sistema Solar a que a Terra pertence teria menos que 5 Ga, mas formado quando o Universo já contava com 8 a 10 Ga.
  6. 6. 5 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Assim, o nosso Sistema Solar seria o resultado de uma supernova com massa estimada em 8 vezes a do Sol a qual, em sua fase final, teria sintetizado os elementos pesados que hoje constituem o Sol e seus planetas (HAWKING, 1988). Em apenas 100 Ma, mais que 95% do material que hoje constitui o planeta Terra teriam se acumulado a partir do material disperso no espaço. Com o aumento da massa do planeta em formação e o acúmulo do material radioativo, a temperatura teria aumentado a ponto de ser alcançado o ponto de fusão que teria sido responsável pela diferenciação do material fundido de acordo com a densidade e afinidade geoquímica dos elementos. Esse processo teria sido responsável por uma grande divisão geoquímica do planeta, que pode ser representada por um núcleo com abundância de elementos pesados como Fe e Ni e uma crosta composta de elementos como Si e Al, de massa atômica menor. O processo de degaseificação - perdas gasosas - do planeta em formação e resfriamento, teria dado origem à camada de gases retidos pelas condições gravitacionais favoráveis e que constitui a atmosfera. No estágio atual de evolução do planeta Terra, das rochas que compõem sua crosta, uma grande parcela - 99,3% - é representada por apenas oito elementos químicos: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K e Mg, denominados por isso de elementos maiores e são expressos em % em peso (Figura 1). Para os outros elementos naturais até o urânio, restam apenas 0,7%. Por isso e dependendo de sua abundância, esses 84 elementos são categorizados em menores, traços e ultra- traços. Os elementos menores, por exemplo Ba, F, Zr e Sr, são medidos entre 100 e 1.000 ppm (uma parte do elemento em um milhão de partes da amostra). Os elementos traços, como Be, Mo, Ge, Cu, Pb, Zn, As e a maioria dos Elementos Terras Raras (ETR), são medidos entre 1 e 100 ppm. Finalmente os elementos ultra-traços como Au, Pt, Pd e Hg são expressos em frações de ppb (partes por bilhão) ou ppt (partes por trilhão). É necessário mencionar ainda os isótopos produzidos no processo de decaimento radioativo dos elementos como U e Th. Alguns desses isótopos têm meia vida de frações de segundos. Os elementos associam-se para formar minerais, que são compostos químicos naturais com arranjo atômico ordenado, categorizados em classes químicas como óxidos (metais ligados a oxigênio), silicatos (metais ligados ao silício), sulfetos (metais ligados ao enxofre) e halogenetos (compostos de flúor, cloro, bromo e iodo). Figura 1 Os elementos mais abundantes nas rochas da crosta terrestre
  7. 7. 6 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Os minerais associam-se para formar as rochas. Com base em diversas características como espécie, proporção e o arranjo dos minerais e seu processo de formação, as rochas são classificadas como ígneas, sedimentares e metamórficas. Por sua composição química, as rochas podem ser mais bem discriminadas, como ocorre com as rochas ígneas, que são divididas em ultrabásicas, básicas, intermediárias e ácidas. A necessidade de particularizar os processos geológicos e identificar os produtos, no entanto, deve convergir para a observação e o estudo do planeta Terra como um sistema complexo e dinâmico, no qual os materiais são transportados e modificados pela atuação de uma grande quantidade de processos que incluem fusão, cristalização, erosão, dissolução, precipitação, vaporização e decaimento radioativo (ROSE et al, 1979). O tempo de residência dos materiais naturais numa certa posição do sistema geológico pode mostrar enormes variações. Uma molécula de água, por exemplo, pode permanecer 100.000 anos numa geleira, 1.000 anos num aquífero, 7 anos num lago, 10 dias numa nuvem ou apenas algumas horas no corpo de um animal (MURCK et al, 1995). Essa permanência pode ser alterada pelas diversas condições ambientais que ocorrem nas várias posições do sistema, de acordo com a pressão, a temperatura e a disponibilidade de água e de oxigênio livre. Com base nesse critério simplificado, Rose et al (1979) caracterizaram dois grandes ambientes geoquímicos: o ambiente profundo e o de superfície. O ambiente profundo compreende as porções inferiores das crostas continental e oceânica, o manto e o núcleo. Nele predominam os processos magmáticos e metamórficos caracterizados por altas pressões e temperaturas, escassa circulação de fluidos e baixíssima disponibilidade de oxigênio livre. Os processos ígneos e metamórficos são característicos desse ambiente. Já o ambiente de superfície localiza-se na porção superior das crostas continental e oceânica, em contato direto ou quase direto com a atmosfera, hidrosfera, biosfera e tecnosfera. Caracteriza-se por baixas pressões e temperaturas, abundância de oxigênio e livre circulação de água. Os processos de erosão, sedimentação, diagênese precoce, dissolução, hidrólise e oxidação são típicos e exclusivos desse ambiente. A maioria dos processos biológicos e antrópicos se desenvolve sob essas condições. Ao observar a Terra com uma visão sistêmica, a existência, a disponibilidade dos constituintes geoquímicos dos materiais naturais e sua mobilidade e circulação de um ambiente para outro, podem ser expressas sob a forma de um grande ciclo. O modelo de ciclo geoquímico proposto por Mason (1960) e modificado por Fortescue (1967, apud FORTESCUE, 1992) considera não só as variáveis naturais como também as influências antrópicas e biológicas como agregadoras, captoras e mobilizadoras de elementos químicos (Figura 2).
  8. 8. 7 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Figura 2 - O ciclo geoquímico (MASON, 1960, modif. FORTESCUE, 1967, apud FORTESCUE 1992) Já na primeira metade do século XX, diversos cientistas como Viktor M. Goldschmidt, Alexander Y. Fersman e Vladimir I. Vernadski estudaram, com uma visão sistêmica, as interações de matéria e energia no interior desse sistema complexo, e estabeleceram alguns conceitos fundamentais. Vernadski foi o primeiro a introduzir e sistematizar os conceitos. Dessa forma, o conjunto integrado dos diversos subsistemas denominados litosfera, hidrosfera, biosfera e atmosfera constituiriam um sistema aberto e de grande complexidade denominado geosfera. A maioria dos processos que se desenvolvem na geosfera, implica em interações e trocas que desempenham influências - mediatas ou imediatas - no quimismo dos seus componentes. Essas interações, genericamente denominadas processos geoquímicos, são responsáveis pelos mais diversos eventos naturais relacionados com a litogênese (processos de formação das rochas), pedogênese (processos envolvidos na formação do solo) e biogênese (processos relacionados com a geração e o desenvolvimento dos seres vivos). Quaisquer variações que ocorrerem no ambiente geoquímico, durante um processo de formação, deixarão marcas permanentes na estrutura dos indivíduos, bióticos ou abióticos. De maneira geral, quanto mais complexo for o ambiente geoquímico, mais marcadas e notáveis serão as diferenças e contrastes impressos na natureza (LICHT, 2001a). Os processos geoquímicos não ocorrem isolados e livres da influência das variáveis físicas ambientais como a pressão, temperatura e presença de água, as quais desempenham papel preponderante no seu ritmo e intensidade. Em contrapartida, todos os processos físico-químicos inerentes à atividade vital também imprimem forte impacto no meio físico. A atmosfera é o conjunto de camadas gasosas que envolvem a Terra e desempenha o papel de interface do planeta com o espaço. Cada uma dessas camadas, troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, exosfera e ionosfera, tem suas características dependentes, principalmente, da pressão, temperatura e composição química. A camada mais interna, troposfera, é composta predominantemente por nitrogênio, oxigênio, argônio, hidrogênio e vapor d’água, faz o contato com os outros subsistemas terrestres e confina os fenômenos climáticos que os afetam.
  9. 9. 8 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 A hidrosfera é o subsistema constituído pelos oceanos, lagos, rios, água subterrânea, gelo, neve e vapor d’água atmosférico. Contém aproximadamente 1,4 x 109 km3 (1,4 x 1024 g) de água nos vários estados, a maioria dos quais armazenados nos oceanos. Por outro lado, as rochas também são grandes reservatórios de água. Silva (2006) enfatiza que se a quantidade de água nos minerais das rochas da crosta terrestre é de 4 a 6% e se a massa da crosta terrestre é de 2,3 x 1025 g, teoricamente existe uma quantidade de água nas rochas da crosta de 1,0 x 1024 g, equivalente à que existe nos oceanos. A litosfera tem uma espessura média de 100 km e inclui a crosta e parte do manto superior. É composta pelas placas litosféricas com espessura variando entre 60 km nos oceanos e 150 km nas áreas continentais. A litosfera repousa sobre a astenosfera, composta pelas rochas do manto superior em estado de fusão parcial e com características plásticas tais que permitem o deslizamento das placas litosféricas. Entre 400 e 650 km de profundidade, na zona de transição com o manto superior, as rochas voltam ao estado sólido. De 650 km até 2.900 km está o manto inferior que é responsável por cerca da metade da massa da Terra. Repousa sobre o núcleo que é composto por uma camada externa de material fundido com aproximadamente 2.300 km de espessura e de uma esfera sólida com 1.230 km de raio. Processos que ocorrem no núcleo e manto podem atuar até sobre as placas litosféricas e causar modificações no sistema como um todo (HUGGETT, 1995). A pedosfera definida por Mattson (1938, apud FORTESCUE, 1992), é a camada externa da litosfera em contato constante com a hidrosfera e a atmosfera e sede dos processos do intemperismo, formação do solo e principal suporte das atividades biológicas. A biosfera abrange o conjunto dos seres vivos que povoam a atmosfera, hidrosfera e pedosfera. Engloba desde animais e vegetais unicelulares como as bactérias e algas, até vegetais e animais superiores como as angiospermas, os mamíferos e entre esses, o homem. A espécie humana é essencialmente gregária e suas concentrações, por mais primitivas que sejam sob o ponto de vista tecnológico, sempre promoveram e promoverão impactos ambientais. Quanto mais avançado for o estágio de sofisticação tecnológica de um grupamento humano, mais diversificadas serão suas atividades, maiores serão as suas necessidades por suprimentos e mais complexa a composição química dos seus produtos e em decorrência, de seus dejetos de origem orgânica/biológica ou resíduos artificiais decorrentes de processos industriais. Por isso, o conceito de tecnosfera tem sido utilizado para identificar a porção da geosfera onde se fazem sentir os efeitos da presença do homem e de suas atividades. A tecnosfera não tem limites nítidos, permeando os diversos subsistemas da geosfera na forma de alterações climáticas globais, na destruição da camada de ozônio, na poluição de corpos d’água, de solos e das camadas inferiores da atmosfera, e mesmo nas alterações das características genéticas de animais e vegetais. O complexo sistema geoquímico natural é controlado pela presença, abundância e distribuição dos elementos e compostos químicos nas rochas, na forma de minerais que seriam os principais fornecedores do grande ciclo geoquímico. As interações rocha-água-ar e gases- radiação solar são as responsáveis pela geração da cobertura inconsolidada do planeta, representada pelo solo, sedimentos fluviais, lacustres e marinhos. Esses, por sua vez, são os responsáveis pelo suprimento dos nutrientes exigidos para o desenvolvimento sadio da biota.
  10. 10. 9 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Figura 3 As interações entre os diversos componentes da geosfera: o sistema complexo do planeta Terra (MURCK et al, 1995) Goldschmidt (1954, apud FORTESCUE, 1992) apontou que o ciclo geoquímico se comporta como um laboratório de química analítica. À medida que as rochas são expostas às condições fisico-químicas do ambiente superficial, sob as quais são instáveis ou metaestáveis, começam a se transformar liberando três grandes conjuntos de materiais: resíduo insolúvel, minerais neoformados e estáveis sob as novas condições e uma carga iônica em solução. Os dois últimos são estruturados, formados ou liberados com base na valência (iônica) dos elementos. Assim, nos processos do intemperismo, a partir de óxidos, silicatos, sulfetos entre outros, são (neo)formados argilo-minerais, óxidos hidratados de Fe e Mn, carbonatos, cloretos, sulfatos, também com liberação de gases. A carga iônica em solução nas águas compreende cátions como Al3+ , Ba2+ , K+ , Mg2+ , Ca2+ , Cu2+ e ânions como F- , Cl- , SO4 2- , PO4 2- , CO3 2- . A mobilidade e a dispersão dos compostos e íons gerados por esses processos depende de diversos fatores, dos quais os mais importantes são a suscetibilidade dos minerais e compostos naturais aos agentes do intemperismo e à existência de barreiras geoquímicas (pH, sorção por argilo-minerais, hidróxidos de Fe-Mn, etc). Esses efeitos de mobilização e de dispersão agem não só sobre os produtos naturais como também sobre os compostos e resíduos produzidos pela ação do homem, em concentrações urbanas e ambientes industriais. A diferença fundamental entre os processos naturais e os ligados à ação do homem é que os primeiros obedecem a princípios geoquímicos rígidos caracterizados por Goldschmidt (1937, apud KRAUSKOPF, 1972), que propôs uma classificação baseada no comportamento geoquímico dos elementos. Essa classificação fundamentou-se em experimentos realizados com materiais naturais como meteoritos, rochas silicatadas e minérios sulfetados e materiais artificiais como escórias metalúrgicas. Os resultados desses estudos permitiram que Goldschmidt propusesse uma classificação geoquímica dos elementos, dividindo-os em: Siderófilos - com afinidade pelo ferro e se concentrando no núcleo da Terra, como Co, Ni, Mo, Au, Ge, Sn, C, P; Calcófilos - com afinidade pelo enxofre e concentrados nos sulfetos, como Cu, Ag, Zn, Cd, Hg, Ga, In, Tl;
  11. 11. 10 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Litófilos - com afinidade pela sílica e concentrados na crosta terrestre sob a forma de silicatos, como Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba; Atmófilos - presentes como gases na atmosfera, como H, C, N, O, He, Ne, Ar. Além desses quatro grupos, Goldschmidt (1937, apud LEVINSON, 1974) reconheceu também um quinto grupo de afinidade geoquímica: Biófilos - comumente encontrados nos organismos vivos, como C, H, O, N, P, S, Cl e I, assim como certos metais traço como: V, Cu, Mn e B. A classificação de Goldschmidt é eficiente para explicar a distribuição dos elementos menores e traço em minerais e rochas, principalmente para os elementos litófilos. No entanto, essa classificação é incompatível com os processos derivados da ação do homem, visto que eles não seguem quaisquer regras ou padrões naturais produzindo associações elementares exóticas, controladas pelo quimismo dos processos envolvidos nas atividades urbanas, industriais e agrícolas. (LICHT, 2001a) Mas, independentemente dessas diferenças, as alterações das condições normais do quimismo do ambiente superficial são resultantes, ou melhor, são um somatório dos efeitos gerados pelos processos naturais e pelos processos antrópicos. Entre as ações antrópicas, a agricultura é a que provoca os maiores impactos no quimismo ambiental, em virtude da extensão que ocupa e da quantidade e frequência de aplicação de insumos. No exame dos insumos agrícolas, é conveniente considerar em separado os fertilizantes e corretivos e os produtos denominados genericamente agrotóxicos. O Decreto Nº 4.954, de 14 de Janeiro de 2004 (BRASIL, 2004), define os seguintes termos: fertilizante: substância mineral ou orgânica, natural ou sintética, fornecedora de um ou mais nutrientes de plantas; corretivo: produto de natureza inorgânica, orgânica ou ambas, usado para melhorar as propriedades físicas, químicas e biológicas do solo, isoladas ou cumulativamente, ou como meio para o crescimento de plantas, não tendo em conta seu valor como fertilizante, além de não produzir característica prejudicial ao solo e aos vegetais Além disso, o mesmo Decreto considera apenas os elementos químicos nutrientes - elemento essencial ou benéfico para o crescimento e produção dos vegetais - classificando-os como macronutrientes (N, P, K), macronutrientes secundários (Ca, Mg, S) e micronutrientes (B, Cl, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn, Co, Si). Não faz qualquer menção, entretanto, à existência de elementos nocivos ou tóxicos, pois fertilizantes e corretivos agrícolas são, na maior parte das vezes, produzidos a partir de materiais geológicos como fosfatos e calcários magnesianos (dolomitos), respectivamente. Dependendo de sua origem, fosfatos e calcários podem conter níveis consideráveis de elementos tóxicos, independentemente de aditivos introduzidos durante seu processamento industrial. Materiais naturais ricos em potássio, como salitre do Chile e trona, utilizados como matéria prima desses fertilizantes, são enriquecidos em Ba, Pb, Na, Rb, Cs e Tl. Os fosfatos, também utilizados na manufatura desses produtos, provêm de carbonatitos que são naturalmente enriquecidos em Al, Na, Zr, Ti, Nb, Ta, F, P e ETR ou de depósitos sedimentares de fosforitas (ROSE et al, 1979). Nas fosforitas pode ocorrer o enriquecimento em diversos elementos como V, As, Si, Mn, Cr, U e ETR. A abundância de elementos traço nas rochas fosfáticas pode ser explicada de duas
  12. 12. 11 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 maneiras: as concentrações de Ag, As, Mo, Ni, Zn, Cr, Cu, Sb, Se e Cd são principalmente atribuídas à matéria orgânica, enquanto que as de Sr, Th e ETR são vinculadas ao retículo da apatita. Já o V e o U podem estar associados tanto ao retículo das apatitas, quanto à matéria orgânica (KRAUSKOPF, 1972). No que concerne aos agrotóxicos, são produtos sintetizados pela indústria química, aplicados à lavoura no sentido de inibir a ação de pragas como insetos e ervas daninhas ou então para a preservação de estoques de sementes. As substâncias químicas resistentes ao metabolismo, em especial o da microflora, têm uma elevada persistência ambiental. Muitos compostos halogenados se situam nessa categoria e, por conseguinte, adquirem um certo grau de prioridade nas investigações sanitárias. Pesticidas organoclorados, agora com uso proibido, tiveram aplicação continuada e intensiva por quatro a cinco décadas, principalmente nas lavouras do café e do algodão. Resíduos desses produtos permanecem no ambiente por décadas, na forma de um estoque geoquímico que é lenta e progressivamente liberado. Apesar da proibição de aplicação de compostos organoclorados na agricultura, estabelecida na legislação brasileira, é necessário lembrar que esses compostos apresentam características de elevada persistência no ambiente (Tabela 1). A liberação dos componentes dos princípios ativos de pesticidas organoclorados, acumulados durante anos de aplicação na agricultura, é feita lentamente a partir do estoque armazenado nos sedimentos de fundo dos cursos d’água, onde tais compostos orgânicos se fixam às argilas por mecanismos de sorção (Tabela 2) . Os teores dos pesticidas analisados (SUREHMA, 1984) foram Produto Tempo (anos) Tempo médio (anos) DDT 4 - 30 10 BHC - 3,5 ALDRIN 1 - 6 3,0 DIELDRIN 2 - 25 8,0 LINDANE 3 - 10 6,0 HEPTACLORO 3 - 5 3,0 Tabela 1 – Persistência dos pesticidas clorados no solo (tempo para eliminação de 95% dos resíduos) Fonte: Lanini (1975, apud MARZOCHI et al, 1976) magnificados nos sedimentos retidos nas estações de tratamento, deixando muito evidente que os compostos perniciosos liberados por um estoque ambiental são eletricamente ligados aos suspensóides de argilas, óxidos hidratados de ferro, manganês, alumínio e matéria orgânica. A população rural geralmente se abastece de água em fontes domésticas como açudes, cacimbas e poços freáticos. Esses mananciais e aquíferos, ao atravessarem extensas áreas de agricultura, recebem a carga de drenagem plúvio-fluvial de campos impregnados por diversos produtos, entre os quais os pesticidas. Antes do consumo humano, essas águas sofrem apenas um processo incipiente de decantação e filtragem com equipamentos domésticos de baixa eficiência. Já a população de áreas urbanas, abastecida com água tratada, tem uma menor exposição a esses agentes, visto que há uma redução significativa dos níveis de pesticidas nos processos de tratamento de água para abastecimento público. Esse fato foi demonstrado em pesquisa realizada por Medeiros et al (1984).
  13. 13. 12 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 BHC 0,0048 2,040 0,560 0,0027 0,0043 1,020 0,480 0,0025 0,005 1,020 1,790 0,0028 DDT 0,0055 28,600 254,10 ND 0,0047 8,800 8,800 0,0003 0,0013 46,200 49,500 ND Lindane 0,0135 ND ND 0,0007 0,003 ND ND 0,0013 0,0046 0,350 ND 0,0013 Clordane ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND Aldrin 0,0007 0,900 1,180 0,0005 ND 0,760 0,670 0,0003 ND 0,420 0,340 0,0003 DDE 0,0005 3,460 2,590 ND 0,0013 2,360 0,940 ND ND 2,120 2,510 ND Endrin ND 0,770 1,870 ND ND ND ND ND ND 0,880 1,050 ND Dieldrin ND 4,160 2,290 ND ND 3,940 1,970 ND ND 2,790 2,300 ND TDE ND 9,050 6,670 ND ND 3,600 4,230 ND ND 1,800 7,190 ND Heptachlor ND ND ND ND ND ND ND 0,0002 0,0023 ND ND 0,0023 Notas: 1=água bruta; 2=lodo in natura; 3=lodo ETA; 4=água tratada. As colunas 1 e 4 representam médias dos teores de quatro amostras quinzenais (1a e 2a quinzenas de abril/83; 1a e 2a quinzenas de maio/83). Limite de detecção = 0,001 mg/l. ND=dado não disponível Fonte : modif. SUREHMA (1984) Tabela 2 – Teores de resíduos de inseticidas analisados no período março-abril-maio de 1983 (expressos em mg/l) em três municípios selecionados Bandeirantes Campo Mourão Umuarama PESTICIDA A geoquímica e os seres vivos Desde há muito tempo, pesquisadores identificaram a íntima relação entre o quimismo do ambiente natural com os seres vivos. Vinogradov (1959) identificou uma significativa importância da geoquímica na biologia, caracterizando uma lista de elementos raros com funções fisiológicas conhecidas, bem como outras substâncias acessórias - vitaminas, hormônios e enzimas - que contêm na sua composição um ou mais elementos químicos, tais como a hemocuprina que contém Cu, o hormônio da glândula tiróide com I, a vitamina B12 com Co, dentre outras. Salientou que as conexões entre a vitalidade das plantações, a sanidade humana e dos animais domésticos com a ocorrência de diversos elementos no solo estavam se tornando claras, enfatizando que tinha dirigido suas pesquisas para a dependência entre províncias geoquímicas e doenças endêmicas, especialmente evidentes em regiões com excesso ou carências dos elementos no solo ou nas águas. Por esse motivo, suas investigações tinham interesse particular na região da ciência que denominou de ecologia química.
  14. 14. 13 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Webb (1975) salientou que a importância dos elementos traço para o cultivo e na nutrição do gado já havia sido reconhecida há muitos anos. As amplitudes ótimas de teores no solo ou nas pastagens são normalmente faixas muito estreitas e a deficiência e/ou excesso de metais como o cobre, zinco, molibdênio, cobalto, selênio, ferro, manganês e cromo podem levar ao fracasso do plantio ou à morte dos animais. Xuejing Xie (1996) enfatizou que a vida na Terra se desenvolveu e evoluiu na presença de todos os elementos químicos naturais em condição de normalidade, carência ou abundância. Essas condições dependem das características geoquímicas, climáticas e morfológicas da região em questão. Além disso, a quantificação do conteúdo dos elementos químicos vem evoluindo nas últimas décadas, com técnicas analíticas que hoje alcançam, para alguns elementos químicos, frações de parte por bilhão. Dessa forma, relações antes não-identificáveis entre a ocorrência de moléstias e os níveis de presença de elementos químicos podem se tornar claras pelo aumento da quantidade de elementos determinados, acompanhado da redução dos limites inferiores de detecção dos modernos métodos analíticos instrumentais. A identificação da relação de causa-efeito entre abundância ou carência de elementos químicos em uma região e sua atribuição como causa da etiologia de uma moléstia é bem mais sutil e específica. Há diversas formas de ocorrência dos elementos químicos nas rochas, solo, sedimentos ou águas (Figura 4). Quanto mais lábeis ou solúveis forem essas espécies químicas, maior a possibilidade de serem absorvidas pelos seres vivos e assim agregadas à cadeia biológica. Figura 4 - Formas e espécies químicas possíveis de ocorrer em materiais naturais como rochas, solos, sedimentos e águas fluviais (modif. JOHN & LEVENTHAL, 1995) É fundamental considerar que a ocorrência de teores elevados de um elemento químico não significa uma relação direta entre esse elemento e a ocorrência de uma alteração na sanidade dos seres vivos (Figura 5). Dependendo do elemento, da intensidade da dose, do período de exposição e absorção, e das condições específicas do organismo alvo, os efeitos podem variar desde as condições de debilidade e morte por carência ou intoxicação (crônica ou aguda) passando pela condição ótima da sanidade.
  15. 15. 14 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Figura 5 - Processo natural de transformação de elementos químicos presentes nos minerais e rochas (geodisponibilidade) em formas químicas biodisponíveis e assimiláveis pela cadeia biológica Para que sejam identificadas e quantificadas as formas e espécies químicas passíveis de absorção, é necessário coletar amostras especialmente planejadas e adotar técnicas de laboratório específicas e suficientemente sensíveis. Meios amostrais No planejamento de investigações dirigidas ao conhecimento das relações de causa-efeito da geoquímica e saúde, não é razoável que sejam coletadas amostras de materiais onde os elementos estejam presentes em formas e espécies químicas inertes ou estáveis, como amostras de rocha sã. Os meios amostrais mais adequados são solos, sedimentos e águas fluviais e subterrâneas. Nesses tipos de materiais, os elementos já foram liberados pelos agentes naturais do intemperismo (radiação solar e pluviosidade) e são passíveis de absorção pelos organismos a eles expostos. Obviamente, as águas fluviais e subterrâneas são os meios mais adequados para coleta, já que os elementos químicos estão solubilizados, tanto na forma iônica quanto como particulados tão finos que são não retidos ou eliminados por tratamentos ou equipamentos simples de filtragem. Técnicas analíticas As técnicas analíticas disponíveis para a análise química de solos, sedimentos e águas visando à fração disponível dos elementos são muito abrangentes, precisas e acuradas. São abrangentes por serem capazes de determinar grande quantidade de elementos ou compostos químicos; são precisas por serem capazes de reproduzir resultados na reanálise da mesma amostra; e são acuradas pela elevada sensibilidade em determinar teores extremamente baixos de elementos ou compostos que atingem a casa de ppb.
  16. 16. 15 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Nesse complexo conjunto tecnológico, ocupam lugar especial reagentes químicos como o EDTA (ácido etileno-diamino tetra acético) utilizados para atacar as amostras, extraindo apenas as frações bio-disponíveis. Para a determinação dos metais (cátions), estão disponíveis as técnicas instrumentais de laboratório como a espectrografia ótica de plasma induzido ICP-AES e a espectrografia de massa com plasma induzido ICP-MS, e para a determinação de ânions, a cromatografia iônica. Como técnicas adicionais, existem equipamentos portáteis para a determinação de diversos parâmetros como pH, potencial redox (Eh), salinidade, sólidos totais dissolvidos, oxigênio dissolvido, turbidez e temperatura na própria estação de coleta. Abrangência da investigação Para os levantamentos planejados para investigar grandes regiões, é necessário que seja adotada uma metodologia que permita a cobertura mais homogênea possível, executada no menor período de tempo, de forma a minimizar o efeito das variações sazonais de pluviosidade e temperatura. Nesses casos, a metodologia mais adequada e utilizada é a coleta de amostras de sedimentos e águas fluviais. Essas amostras não representam apenas o ponto onde foram coletadas, mas toda a bacia hidrográfica a montante (em direção às cabeceiras). Dessa forma, amostras de sedimento ou água fluvial são uma média muito representativa das características geoquímicas dos materiais e processos naturais e/ou antrópicos que ocorrem na bacia delimitada pelo ponto de coleta até as cabeceiras da rede hidrográfica (Figura 6). Figura 6 A amostra coletada (triângulo vermelho) representa uma bacia (contorno vermelho). O teor de um metal obtido nesse ponto representa uma média dos materiais contidos na bacia, liberados e transportados e passando pelo ponto no momento da coleta da amostra Para que os resultados obtidos sejam comparáveis, é fundamental que as bacias amostradas tenham áreas de captação semelhantes. É necessário considerar, entretanto, que a forma e o traçado da rede hidrográfica são controlados por diversos fatores como a permeabilidade, a porosidade e a erodibilidade das rochas, estruturas geológicas como fraturamento e falhamento, declividade e pluviosidade, entre outros. Assim, as bacias terão dimensões semelhantes na média, mas jamais será obtido um valor idêntico para todas as áreas de captação.
  17. 17. 16 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Levantamentos geoquímicos A caracterização das condições normais e as anormais do quimismo ambiental e a sua posição geográfica é um instrumento de grande auxílio na investigação de riscos sanitários. Para que isso seja possível, é necessário lançar mão de técnicas de coleta de amostras que possibilitem a cobertura homogênea, homogeneidade e representatividade. Para atender essas exigências e também que seja representada a fração disponível e absorvível dos elementos químicos pela cadeia alimentar, é usual que sejam coletadas amostras de águas fluviais. Cada amostra de água fluvial representa uma bacia hidrográfica situada desde o ponto de coleta da amostra até as cabeceiras daquele curso d’água (Figura 6). Dessa maneira, a composição química da amostra de água é a composição química média daquela bacia hidrográfica. Assim, coletando amostras de águas fluviais provenientes de bacias hidrográficas com área de captação semelhantes, é possível representar com fidelidade as características geoquímicas de um grande território num breve espaço de tempo. A determinação da concentração de elementos e compostos químicos na água fluvial deve ser feita com técnicas analíticas acuradas e precisas e representará a fração passível de absorção pela flora e fauna. A representação dos resultados dos levantamentos geoquímicos é feita por meio de mapas geoquímicos nos quais são representadas as variações dos teores dos elementos, íons ou compostos químicos por meio de Figura 7 - Mapa geoquímico do Cl- (mg/L) nas águas da rede hidrográfica do Estado do Paraná. A gradação de cores desde frias (cinza) até quentes (vermelho) acompanha o aumento dos teores do elemento representado gradação de cores. As cores quentes (amarelo, laranja e vermelho) correspondem aos teores elevados e as cores frias (tons de cinza e de azul) representam os teores baixos (Figura 7). Amostras de sedimentos fluviais podem ser coletadas com a mesma finalidade e técnica e por isso terão a mesma representatividade, mas a determinação da concentração dos elementos químicos deverá ser feita com uso de técnicas analíticas capazes de liberar apenas a fração facilmente solúvel e biodisponível (Figura 8).
  18. 18. 17 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Figura 8 - Comparação dos teores obtidos em dois levantamentos. Em cima, a distribuição dos teores de bário nas águas fluviais (biodisponível e assimilável), no centro a distribuição dos teores de bário nos sedimentos fluviais (não-disponível e não-assimilável) e, embaixo, a distribuição dos teores de bário nos solos-horizonte B (não-disponível e não-assimilável) do Estado do Paraná (LICHT, 2006) Esses levantamentos geoquímicos devem ser repetidos periodicamente, para não só confirmar a existência dos desvios da normalidade do quimismo ambiental, também denominadas anomalias geoquímicas, como também possibilitar um acompanhamento e monitoramento das condições ambientais ao longo do tempo. Na fase de interpretação dos mapas geoquímicos e sua relação com as questões sanitárias, é interessante que seja escolhida uma cor que possibilite a imediata identificação das regiões onde ocorram valores maiores que os limites legais de ingestão, configurando assim as regiões de risco sanitário de um elemento ou composto químico. Os levantamentos geoquímicos na identificação de áreas de risco à saúde Como já foi examinado, independentemente de sua origem, a presença excessiva ou a carência de elementos químicos pode agravar a saúde da maioria dos organismos. Esses efeitos ocorrem de maneira diferente de acordo com as particularidades do organismo exposto, a extensão da exposição e a intensidade da dose. Nesse sentido, é importante salientar que a saúde dos seres vivos pode ser agravada tanto por fontes de origem natural (geológica) quanto fontes de natureza antrópica (industrial, agrícola, urbana). Efeitos agudos relacionados a fontes de origem geológica estão associados a fenômenos catastróficos como terremotos e erupções vulcânicas como as erupções do Tambora em 1815, Krakatau em 1883, Mont Peleé em 1902 e Nevado del Ruiz em 1985. A erupção do vulcão Pinatubo, Filipinas ocorrida em junho de 1991, teria
  19. 19. 18 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 ejetado 10 bilhões de toneladas de magma e introduzido no ambiente 20 milhões de toneladas de SO2 , 800.000 t Zn, 600.000 t Cu, 550.000 T Cr, 100.000 t Pb, 1.000 t Cd, 10.000 t As, 800 t Hg, 30.000 t Ni (GARRET, 2000, apud SELINUS et al, 2005). Usando a pluma da erupção de 1976 do Monte Etna, foi estimada a emissão diária de 360 kg Pb, 110 kg As, 75 kg Hg e 28 kg Cd além de Cu, Zn, Se e muitos gases (WEINSTEIN e COOK, 2005). Alguns efeitos patológicos agudos podem ocorrer associados a esses eventos como dermatites, irritações de mucosas respiratórias, edemas pulmonares, conjuntivites provocados pela inalação de SO2 e H2 S e compostos de flúor, entre muitos outros (WEINSTEIN e COOK, 2005). Têm sido investigadas e relatadas as fluoroses dentárias agudas desenvolvidas nas populações das vizinhanças dos vulcões Marum e Benbow na ilha de Ambryn, Vanuatu, como apresentado por Crimp et al (2006). Mas, excetuando-se esses fenômenos eventuais e que mostram a força e a violência da natureza, os agravos à saúde causados por fontes geológicas normalmente estão associados a moléstias de características endêmicas, cuja etiologia é definida pela exposição longa e continuada a doses pouco elevadas ou então à carência dos elementos na natureza. São bastante conhecidos os efeitos da ingestão de doses de arsênio pelo consumo da água subterrânea em diversas regiões do mundo como Bangladesh, Bengala Ocidental na Índia, Argentina, China, Taiwan, Hungria e Romênia. A arseniose manifesta-se como dermatoses, hiperqueratoses e câncer de pele desenvolvidos pela ingestão de arsênio, especialmente das formas arsenito As3+ e arsenato As5+ , dissolvidas na água (SMEDLEY e KINNIBURGH, 2005). Da mesma forma, a fluorose dentária e as deformidades ósseas provocadas pela ingestão continuada de doses elevadas do íon fluoreto F- , são relatadas em diversas regiões do mundo. China, México, Índia, Argentina, Sri Lanka e o Rift Valley na região oriental da África são exemplos constantemente citados na literatura (EDMUNDS e SMEDLEY, 2005). Outras moléstias endêmicas relacionadas com a disponibilidade de elementos químicos na natureza são Keshan (cardiomiopatia) e Kashin Beck (osteoartrose degenerativa), ambas devidas à deficiência em selênio; diversas manifestações de intoxicação por selênio como a perda de pelos, deformidades das unhas, hálito e suor com cheiro de alho (FORDYCE, 2005); bócio endêmico relacionado com a falta de iodo na dieta, fortemente associada com as populações de regiões mediterrâneas, fora da influência dos aerossóis marinhos e dieta baseada em frutos do mar ricos em iodo (FUGE, 2005) Finalmente, poeiras extremamente finas (< 10 μm) e gases gerados por tempestades de areia nos desertos de diversas partes do mundo como Mongólia, Sahara, Namíbia, e por erupções nos diversos cinturões de vulcanismo, são dispersados e transportadas por fortes ventos de altitude (jet-streams) e, assim, capazes de atravessar enormes distâncias produzindo efeitos em populações distantes das fontes. São conhecidos os exemplos de nuvens de poeiras transportadas desde o Marrocos e a Mauritânia, no Sahara do norte da África, e que atingiram a Holanda, Grã Bretanha, norte da Alemanha e Dinamarca, e conseguindo até cruzar o Atlântico chegando até Cuba (DERBYSHIRE, 2005).
  20. 20. 19 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Já os efeitos da ação humana podem ser tanto agudos quanto crônicos. Entre os de ação aguda, podemos exemplificar com os acidentes ambientais catastróficos ocorridos nos vazamento de 40 toneladas de gases tóxicos da fábrica da Union Carbide em Bhopal, Índia (GREENPEACE, 2007) ou o acidente com a planta de energia nuclear de Chernobyl, na fronteira Belarus - Ucrânia (DEZA, 2007), cada qual responsável por muitas centenas de mortes imediatas, sequelas em milhares e contaminação ambiental severa e persistente. Entre os de ação crônica, estão as exposições de longa duração e há uma enorme gama de possibilidades, entre as quais salientam-se os efeitos da agricultura. Marzochi et al (1976), focalizando a região norte do Estado do Paraná, ressaltaram que evidências originadas de experimentos com vários pesticidas utilizados indiscriminadamente na agricultura, principalmente os do grupo dos organoclorados, permitiram concluir que esses princípios ativos exercem papel importante na indução da hepato- carcinogênese (câncer de fígado). Os compostos organoclorados e bromados são altamente lipossolúveis, estão fortemente enlaçados às proteínas dos tecidos, ou podem ser objeto de recirculação enterohepática, com uma consequente excreção lenta que pode se traduzir em acumulação no organismo (OPS, 1980). É fato bastante citado na literatura que “Mesmo em quantidades baixas, os resíduos dos compostos organoclorados são sempre prejudiciais, pois podem se acumular no organismo, causando, a longo prazo, distúrbios nervosos, geração de crianças defeituosas e câncer”. (SUREHMA, 1984). Diversos autores citados por Marzochi et al (1976), constataram o efeito carcinogênico dos inseticidas, principalmente os organoclorados. Dentre eles, Davies (1973, apud MARZOCHI et al, 1976) enfatiza que o Carcinoma Hepático Primário é, de todas as neoplasias internas, a mais relacionada com as causas ambientais. Na agressão ao fígado por compostos químicos tóxicos, a circulação enterohepática desempenha papel importante. Esse processo fisiológico tem importância porque permite a recirculação e reutilização dos produtos endógenos da excreção biliar. Nesse processo, um composto excretado com a bile para o sistema gastrointestinal é reabsorvido, retorna ao fígado, de onde é excretado novamente pelo conduto biliar, repetindo-se o ciclo. Não obstante, quando um composto estranho participa da circulação enterohepática, sua eliminação do organismo requer seu traslado às fezes ou ao sangue periférico. Portanto, a circulação enterohepática de um composto estranho, serve para realçar sua retenção no corpo e, em decorrência, amplificar seus efeitos (OPS, 1980). Foi apresentada por Licht (2001a) a existência de altos teores de Cl- e Br- nas águas fluviais da região denominada de Norte Pioneiro, Estado Paraná, coincidentes com a extensa área onde o cultivo de algodão e de café foi iniciado na década de 1940, e persistiu por algumas décadas. Essa concentração elevada de cloretos e brometos nas águas fluviais no norte do Estado do Paraná coincide com a região de plantio de algodão, onde grandes quantidades de organoclorados e bromados foram aplicados legalmente no passado, principalmente para combater a broca-da-raiz-do- algodoeiro (Eutinobothrus brasiliensis), que ataca a raízes e as partes inferiores do caule, e o bicudo (Antononus grandis), responsável por grandes quebras de safra por atacar e destruir as flores. Dentre esses produtos, destacam-se o Bromofós, Bromofós etílico, Bromoxinil, Bromopropylate, Deltametrina, Naled e Profenós (BRASIL, 1985), comercializados sob denominações específicas de cada fabricante. Outro produto bromado é o brometo de metila, utilizado principalmente como formicida (Reinaldo Skalisz e Mário Niewglowski, comunicações pessoais, 1999) mas também na preparação dos canteiros de mudas de fumo (LICHT, 2001a).
  21. 21. 20 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Os resultados obtidos pelos levantamentos geoquímicos regionais, baseados na análise multielementar de grande sensibilidade (baixíssimos limites de detecção analítica) em amostras de sedimentos e águas fluviais, permitem a identificação das características geoquímicas ambientais. Esses resultados configuram regiões de abundância e carência, resultados multipropósito desde a exploração mineral, macrozoneamento ambiental, zoneamento das características do solo com finalidades agrícolas e identificação de áreas de risco à saúde humana e animal. Coleta de amostras em bacias hidrográficas: representatividade, homogeneidade, eficácia na cobertura de grandes regiões, necessidade de manter homogeneidade na dimensão das bacias, o que é dependente dos fatores naturais, geológicos, climáticos e topográficos que controlam o traçado da rede hidrográfica. Um mapa geoquímico é capaz de indicar e caracterizar as relações (geográficas e numéricas) entre variáveis (geoquímicas, geológicas, sociais, econômicas e sanitárias), servindo como documento básico para novas investigações que busquem comprovar e detalhar essas relações (LICHT, 2001). Como salientado por Selinus et al (2005) levantamentos geoquímicos projetados para aplicações ou usos em geologia médica devem ser multielementares, caso contrário dois princípios geoquímicos fundamentais serão obscurecidos. O primeiro é que sob uma perspectiva geoquímica, os elementos tendem a ocorrer associados e, em segundo lugar, estudos de fisiologia reconhecem que a ação dos elementos pode ser sinérgica ou antagônica. Dessa forma, quanto mais ampla e abrangente for a quantidade de variáveis físico-químicas determinadas nas amostras coletadas, maiores serão as possibilidades de serem estabelecidas relações de causa-efeito entre as características ambientais e a ocorrência de moléstias endêmicas em um território. Os Levantamentos Geoquímicos do Estado do Paraná Por iniciativa da Secretaria de Estado da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior do Paraná - SETI e do Serviço Geológico do Paraná - MINEROPAR, o Governo do Estado do Paraná editou um Decreto Estadual nº 4088/1994 estabelecendo o Sistema de Informações Geoquímicas do Paraná – SIGEP. Nas suas atribuições, cabe ao SIGEP constituir uma base de dados geoquímicos em amostras de água e sedimentos de bacias hidrográficas e de solo; produzir cartas geoquímicas do Estado do Paraná com finalidades e usos multidisciplinares; possibilitar a realização de estudos aplicados a problemas de qualidade do ambiente, atividade agropecuária, saúde pública e conhecimento do subsolo. Na qualidade de gestora do SIGEP, desde 1995, a MINEROPAR - Serviço Geológico do Paraná - vem desenvolvendo trabalhos para a caracterização geoquímica do território paranaense. Esses trabalhos foram planejados para que os resultados tivessem múltiplas aplicações, desde auxílio no conhecimento do subsolo como o mapeamento geológico e as vocações para a existência de ocorrências e depósitos minerais, até a identificação de áreas de risco à saúde. Seguindo esse conceito, no período de 1995 a 2005, foram executados dois levantamentos geoquímicos regionais abrangendo os 200.000 km2 do território paranaense e que serão a seguir brevemente descritos.
  22. 22. 21 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 1. Levantamento Geoquímico Regional de Baixa Densidade – amostras de água e sedimentos fluviais Esse primeiro levantamento geoquímico regional foi planejado e executado no período 1995-1996. Por tratar-se do primeiro levantamento desse gênero executado no Brasil, houve algumas dificuldades iniciais para viabilizar sua execução, especialmente na fase de coleta de amostras e de procedimentos de laboratório. A solução e a superação desses empecilhos foram encontradas com o estabelecimento de uma rede de cooperação constituída pelas seguintes instituições governamentais: MINEROPAR – Serviço Geológico do Paraná, Empresa de Assistência Técnica Rural – EMATER-PR, Companhia de Fomento Agropecuário do Paraná – CAFE do Paraná, CPRM – Serviço Geológico do Brasil, Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná, Secretaria de Estado da Ciência e Tecnologia e Ensino Superior do Paraná, Institute of Geophysical and Geochemical Exploration – IGGE, R.P. China, e com o apoio do Comitê Coordenador do Projeto IGCP-360 – Global Geochemical Baselines. Essa estrutura em rede possibilitou a execução de todas as atividades necessárias, desde o planejamento das estações de amostragem, os trabalhos de campo para a coleta e de laboratório para a análise química das amostras, o tratamento dos dados e a editoração e impressão do Atlas Geoquímico do Paraná, onde podem ser encontrados os detalhes das técnicas de amostragem e analíticas do referido levantamento (LICHT, 2001b). Figura 9 - Mapa de localização das amostras de água e sedimentos fluviais do Levantamento Geoquímico Regional do Paraná As interpretações multidisciplinares dos resultados desse levantamento, entre as quais estão contempladas as relacionadas com a geomedicina e geologia médica foram apresentadas em Licht (2001a). Na região norte do Estado do Paraná, conhecida como Norte Pioneiro, ocorre uma das mais bem definidas e amplas anomalias geoquímicas de flúor em águas fluviais que se tem notícia no Brasil. Essa anomalia abrange cerca de 10.000 km2 , 47 municípios e uma população de aproximadamente 700.000 habitantes (LICHT, 2001a, LICHT, 2006). Os teores nas águas fluviais atingem até 0,9 mg/L F- , muito próximos do limite de ingestão por seres humanos que é de 1,0 mg/L. Os efeitos na população rural, abastecida
  23. 23. 22 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 com água não tratada proveniente de poços tubulares, pode ser tão desastroso como o que foi observado na localidade de São Joaquim do Pontal, município de Itambaracá, onde os teores de fluoretos na água subterrânea atingem 2,2 mg/L F- . Levantamentos epidemiológicos realizados por Morita et al (1998) e Cardoso et al (2001) constataram a prevalência de fluorose em diversos graus de severidade em cerca de 62% da população em idade escolar (Figura 11). A solução encontrada para sanar o problema foi a mistura de águas de poços de forma que a dose ideal fosse alcançada. De qualquer forma, os efeitos produzidos na população são irreversíveis e refletem a necessidade de um cuidado extremo no controle da qualidade das águas de aquíferos que abastecem populações. Figura 10 - Mapa geoquímico dos fluoretos na águas fluviais do Paraná. A área flúor-anômala localizada no norte do estado é o reflexo de fontes geológicas profundas ricas em flúor e responsáveis pela incidência de fluorose dentária em crianças em idade escolar Figura 11 - Efeito permanente da ingestão contínua de água com doses elevadas de fluoretos sobre os dentes de uma criança em idade escolar, habitante da localidade de São Joaquim do Pontal, município de Itambaracá, no Paraná. A corrosão ocorre nos dentes da arcada superior principalmente (MORITA et al, 1998). 2. Levantamento Geoquímico Regional de Baixa Densidade – amostras de solo – horizonte B O segundo levantamento geoquímico regional do Paraná foi planejado e executado no período 2004-2005, seguindo o mesmo conceito de rede cooperativa de entidades governamentais: MINEROPAR – Serviço Geológico do Paraná, Instituto Paranaense de Pesquisa Agropecuária - IAPAR, Universidade Federal do Paraná – UFPR, Institute of Geophysical and Geochemical Exploration – IGGE, R.P. China, e com o apoio do Comitê Coordenador do Projeto IGCP-360 – Global Geochemical Baselines.
  24. 24. 23 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Essa estrutura em rede viabilizou a execução de todas as atividades necessárias, desde o planejamento das estações de amostragem, os trabalhos de campo para a coleta e de laboratório para a análise química das amostras, o tratamento dos dados e a editoração e impressão do volume Geoquímica de Solo do Estado do Paraná – Horizonte B, onde podem ser encontradas as técnicas de campo e analíticas e interpretações do referido levantamento (LICHT e PLAWIAK, 2005). Figura 12 - Mapa de localização das amostras de solo do Levantamento Geoquímico Regional do Paraná solos - horizonte B O Levantamento Geoquímico Regional do Projeto GEOMEDICINA O Projeto GEOMEDICINA: Áreas de Risco à Saúde Relacionadas com Fatores Ambientais, Constituição de uma Rede de Pesquisas e Implementação de um SIG, conta com a participação da competência da MINEROPAR na geoquímica de superfície para o planejamento e execução de uma amostragem que cubra com total representatividade o território paranaense. As metodologias do levantamento geoquímico regional, aplicadas à prospecção mineral, estão sendo cada vez mais utilizadas para usos multidisciplinares, tais como o monitoramento ambiental e a pesquisa agronômica. O monitoramento ambiental, por sua vez, atende uma diversidade cada vez maior de finalidades: identificação das fontes naturais e antrópicas de anomalias geoquímicas que afetam produtos agrícolas e pecuários; variações geoquímicas ambientais com influência sobre a produtividade agrícola; identificação dos fatores ambientais, responsáveis por endemias na população humana; detecção de focos de poluição; controle da evolução das plumas de contaminação em torno de plantas industriais; e depósitos de resíduos industriais e urbanos. As metodologias de campo e laboratório da prospecção geoquímica viabilizam a execução do Projeto GEOMEDICINA através da agilização na cobertura do território estadual, do barateamento dos custos de amostragem e da garantia de confiabilidade nos resultados, devido aos procedimentos de controle de qualidade adotados rotineiramente na coleta, preparação e arquivamento de amostras.
  25. 25. 24 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Planejamento Foi estabelecido que as amostras serão coletadas em 736 bacias hidrográficas (Figura 9) com área de captação média de 225 km2 , abrangendo todo o Paraná, sendo evitados os grandes cursos d’água que configuram bacias de porte regional e que produziriam resultados dificilmente comparáveis ao restante das amostras de bacias de menor dimensão. As estações de coleta são exatamente as mesmas estabelecidas no primeiro levantamento realizado em 1995-1996. Para que resultados obtidos nas amostras sejam comparáveis, é necessário que elas sejam coletadas em condições semelhantes de pluviosidade. Assim, elas serão coletadas por três equipes, cada qual composta por dois técnicos da MINEROPAR, dedicadas exclusivamente a essa tarefa durante as etapas de campo. Está prevista uma produtividade média de 4 estações/dia/equipe tendo sido estabelecida a coleta das seguintes amostras em cada estação: a. uma amostra de sedimentos fluviais; b. uma amostra de água fluvial para a determinação de cátions; c. uma amostra de água fluvial para a determinação de ânions; d. uma amostra de água fluvial para arquivo; e. uma amostra de água fluvial para determinação de alcalinidade; f. uma amostra de água fluvial para a determinação de benzeno e pesticidas; g. uma amostra de sedimento para determinação das espécies de bactérias presentes no ambiente fluvial e seleção das mais representativas para sequenciamento genético; h. a membrana filtrante de 0,45 μm após uso, para análise dos particulados sólidos em suspensão nas águas fluviais. Além dessas amostras serão coletados os seguintes dados e informações em cada estação de amostragem: a. coordenadas métricas UTM e altitude da estação em relação ao nível do mar, com equipamento GPS com altímetro barométrico; b. medidas das seguintes variáveis na água: temperatura, pH, Eh (potencial redox), salinidade, turbidez, oxigênio e sólidos totais dissolvidos, condutividade, gravidade específica, pressão atmosférica; c. parâmetros descritivos da estação e das condições climáticas no momento da coleta; d. fotografia da estação de amostragem. Para isso, foram constituídos conjuntos dos materiais necessários para a orientação das equipes de coleta de cada uma das amostras, composto de mapa de localização, relação de coordenadas planejadas carregadas previamente no equipamento GPS, ficha de dados descritivos da estação, frascos e equipamento para filtragem para coleta das amostras de água, sacos plásticos e frascos de vidro esterilizado para as amostras de sedimentos. Foram adquiridos balcões frigoríficos com três finalidades: a. balcão de 300 litros que acompanhará as equipes de amostragem para o congelamento e conservação de amostras durante as etapas de campo; b. balcões frigoríficos de 500 litros para a preservação das amostras no laboratório da MINEROPAR em Curitiba, no intervalo de tempo entre a coleta e o envio para o laboratório LAMIN-CPRM, no Rio de Janeiro; c. balcões frigoríficos de 500 litros para o arquivo das amostras de água no laboratório da MINEROPAR em Curitiba, para análises ainda não definidas e que serão realizadas no futuro.
  26. 26. 25 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Acompanhará as equipes de amostragem nas etapas de campo um cilindro de nitrogênio líquido para o armazenamento e preservação das amostras de sedimentos fluviais, para a identificação das espécies de bactérias presentes. Técnicas de campo O mapa de localização das amostras foi obtido por cópia das bases cartográficas em escala 1:50.000 ou 1:100.000 produzidas pelo IBGE ou Ministério do Exército. As coordenadas planejadas para todas as estações de amostragem foram inseridas na memória do equipamento GPS para facilitar a orientação das equipes nos trabalhos de campo e localização dos pontos de coleta. Serão coletadas amostras de sedimentos fluviais da seguinte maneira: a. amostras de sedimentos fluviais para análise química - serão coletadas o mais longe possível das margens, nos locais onde os sedimentos são constantemente transportados, homogeneizados e renovados. A amostra será coletada de maneira composta com cerca de 10 tomadas espaçadas para que seja representativa, totalizando 1 kg de sedimento, e será acondicionada em saco de plástico resistente, identificado com a sigla da amostra por meio de caneta de tinta indelével; b. amostras de sedimentos para a determinação de bactérias - serão coletadas nos mesmos locais, num total de 30 g, armazenadas em frasco de vidro esterilizado e imediatamente colocadas em isopor com bolsas térmicas de gel congeladas para sua preservação. Ao final da jornada serão colocadas no cilindro de nitrogênio líquido para congelamento. Serão coletadas amostras de água da seguinte maneira: a. amostra para determinação de cátions - será filtrada em equipamento com bomba de vácuo manual e com membrana filtrante de 0,45 μm para eliminação das partículas sólidas em suspensão. Será armazenada em frasco plástico estéril de 100 mL pré-numerado com a sigla da amostra, selado com uma tampa de pressão e outra de rosca e colocado em caixa de isopor com almofadas de gel térmico congeladas. Para que os íons metálicos sejam mantidos em solução, ao final de cada jornada, as amostras serão aciduladas com quatro gotas de HNO3 ; b. amostra para determinação de ânions - será filtrada em equipamento com bomba de vácuo manual e com membrana filtrante de 0,45 μm para eliminação das partículas sólidas em suspensão. Será armazenada em frasco plástico estéril de 100 mL, pré-numerado com a sigla da amostra, selado com uma tampa de pressão e outra de rosca e colocado em caixa de isopor com almofadas de gel térmico congeladas; c. amostra para determinação de alcalinidade - amostra de água bruta armazenada em frasco plástico estéril de 200 mL, pré-numerado com a sigla da amostra, selado com uma tampa de pressão e outra de rosca e colocado em caixa de isopor com almofadas de gel térmico congeladas; d. amostra para arquivo - amostra de água bruta armazenada em frasco plástico estéril de 100 mL, pré-numerado com a sigla da amostra, selado com uma tampa de pressão e outra de rosca e colocado em caixa de isopor com almofadas de gel térmico congeladas; e. amostra para determinação de benzeno e pesticidas - amostra de água bruta armazenada em frasco de vidro estéril de 200 mL, pré- numerado com a sigla da amostra, selado com uma tampa de pressão e outra de rosca e colocado em caixa de isopor com almofadas de gel térmico congeladas.
  27. 27. 26 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 As membranas filtrantes após uso serão preservadas em envelope plástico com fecho tipo zip, identificado com a sigla da estação de amostragem e no qual estará registrado o peso original da membrana virgem obtido por pesagem em balança de 4 casas decimais. As características da estação de coleta, assim como das condições climáticas e de uso da bacia, serão registradas em ficha de campo especialmente desenhada. Preservação das amostras As amostras serão mantidas sob congelamento nas bases de campo por meio de balcão frigorífico, que acompanhará as equipes de amostragem. Periodicamente, as amostras coletadas serão transportadas no próprio balcão frigorífico ou em caixas de isopor com almofadas térmicas de gel congeladas para o laboratório da MINEROPAR em Curitiba. A partir daí serão conferidas, relacionadas e terão o seguinte destino: a. amostras de sedimentos fluviais para análises químicas - serão secas ao ar e arquivadas em potes de plástico devidamente identificados, no laboratório da MINEROPAR; b. amostras de sedimentos fluviais para determinação de bactérias - serão enviadas no próprio cilindro de nitrogênio líquido para o CEGENPAC; c. amostras de água para determinação de cátions e ânions - serão enviadas para o laboratório LAMIN-CPRM no Rio de Janeiro para análises químicas; d. amostras de água para determinação de alcalinidade - serão analisadas no laboratório da MINEROPAR em Curitiba; e. amostras de água para determinação de benzeno e pesticidas - serão enviadas para o laboratório do Instituto Pelé Pequeno Príncipe para análise química; f. amostras de água para arquivo - serão armazenadas congeladas em balcões frigoríficos no laboratório da MINEROPAR em Curitiba; g. membranas filtrantes - serão armazenadas em caixa térmica dentro de balcão frigorífico, no laboratório da MINEROPAR em Curitiba. Técnicas de laboratório Após a coleta, as amostras serão transportadas para o laboratório da MINEROPAR em Curitiba, sendo conferidas, relacionadas e embaladas em caixas de isopor seladas e então enviadas para o Laboratório de Análises Minerais – LAMIN no Rio de Janeiro por via aérea, onde serão analisadas para os seguintes elementos, íons e compostos: Cátions ––––– determinação de 26 elementos por espectrografia ótica de plasma induzido no laboratório LAMIN, do Serviço Geológico do Brasil – CPRM por convênio com a MINEROPAR – Serviço Geológico do Paraná. As especificações técnicas para determinação de cátions são apresentadas na Tabela 3. Ânions – determinação de 7 ânions por cromatografia iônica no laboratório LAMIN do Serviço Geológico do Brasil – CPRM por convênio com a MINEROPAR – Serviço Geológico do Paraná. As especificações técnicas para determinação de ânions são apresentadas na Tabela 4.
  28. 28. 27 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Tabela 3 - Especificações técnicas para determinação de cátions Tabela 4 - Especificações técnicas para determinação de ânions Elemento Limite inferior de detecção CÓDIGO mg/L SEAG - CPRM Br- 0,05 029 Cl- 0,05 027 Fl- 0,01 028 NO2 - 0,1 032 NO3 - 0,1 031 PO4 -3 0,2 030 SO4 -2 0,1 033 Limite inferior Comprimento Código Limite superior Elemento de detecção de onda SEAG de detecção mg/L nm CPRM mg/L Al 0,1 308,2 025 2 As 0,01 189,0 015 2 B 0,002 249,6 007 2 Ba 0,002 493,4 008 2 Be 0,001 313,0 001 2 0-2: 396,8 2-40: 318,1 Cd 0,001 214,4 002 2 Co 0,002 228,6 009 2 Cr 0,02 283,5 021 2 Cu 0,01 324,7 016 2 Fe 0,002 239,5 010 2 Li 0,001 670,7 003 2 Mg 0,01 285,2 017 20 Mn 0,001 257,6 004 2 Mo 0,005 202,0 014 1 Ni 0,002 231,6 011 2 Pb 0,005 220,3 012 2 Sc 0,005 364,2 013 2 Se 0,01 196,0 022 2 Si 0,01 251,6 018 20 Sn 0,01 189,9 019 2 Sr 0,001 407,7 005 2 Ti 0,05 323,4 024 2 V 0,02 292,4 023 2 W 0,01 207,9 020 1 Zn 0,001 213,8 006 2 Arquivamento dos resultados analíticos Os resultados obtidos nos diversos procedimentos de medição e análise serão arquivados em base de dados especialmente projetada e no computador servidor do Projeto, existente na sede do Instituto Pelé Pequeno Príncipe. Ca 0,01 026 ...
  29. 29. 28 1 GEOQUÍMICAGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Conclusões A síntese que abre este capítulo, sobre a origem dos elementos e compostos químicos no Universo, mostra que os seres vivos, inclusive e principalmente o ser humano, são formados pelos mesmos componentes da matéria da qual é constituído o planeta Terra, isto é, pelos mesmos componentes do ambiente que nos cerca. Por isto, as interações entre os seres vivos e o meio ambiente acontecem de forma contínua, garantindo a reposição de constituintes e garantindo a sobrevivência e o crescimento dos organismos. A intensidade dessas trocas químicas entre organismos e meio ambiente faz com que sejam adquiridos tanto benefícios quanto malefícios: robustez ou debilidade, crescimento ou raquitismo, saúde ou doença, longevidade ou mortalidade infantil. Determinar a composição geoquímica dos diferentes ambientes da superfície terrestre – litosfera, hidrosfera, biosfera e atmosfera – é uma tarefa fundamental para as instituições responsáveis ou preocupadas com a saúde pública. Por isto, a participação no Projeto GEOMEDICINA representa uma oportunidade ímpar de colocar a competência da MINEROPAR – Serviço Geológico do Paraná em prospecção geoquímica a serviço do estudo dos fatores ambientais com possível influência sobre a saúde da população paranaense.
  30. 30. 29 2 GEOMEDICINA E AGRONEGÓCIOGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 GEOMEDICINA E AGRONEGÓCIO Paulo César de Camargo UFPR - Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia – Departamento de Física RIPA - Rede de Inovação e Prospecção Tecnológica para o Agronegócio SETI - Secretaria de Estado da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior Paulo Estevão Cruvinel EMBRAPA - Instrumentação Agropecuária (CNPDIA) USP - Instituto de Estudos Avançados (IEA – São Carlos) RIPA - Rede de Inovação e Prospecção Tecnológica para o Agronegócio Sergio Mascarenhas de Oliveira USP - Instituto de Estudos Avançados (IEA – São Carlos) RIPA - Rede de Inovação e Prospecção Tecnológica para o Agronegócio Bonald Cavalcante de Figueiredo IPPPP - Instituto de Pesquisa Pelé Pequeno Príncipe FPP - Faculdades Pequeno Príncipe UFPR - Centro de Genética e Pesquisa do Câncer em Crianças Este capítulo apresenta reflexões para a organização de um programa cooperativo no âmbito da GeoMedicina, com ênfase nos assuntos relacionados com o uso do solo e da água em processos agropecuários, florestais e da agroenergia, de interesse para a saúde no meio rural e urbano. Problemas desta natureza têm encontrado até o presente momento soluções pontuais, em que pesem os significativos esforços já realizados. Assim, a preocupação com uma abordagem sistêmica que envolva análise de risco e a organização de um arcabouço de gestão estratégica, que trabalhe a diversidade regional e que melhore a acessibilidade ao conhecimento, o manejo sustentável dos recursos naturais, em particular, do solo e das águas, bem como a educação para o consumo de alimentos seguros, passa a ser uma prioridade para a saúde humana e dos demais animais no planeta. Por outro lado, este novo paradigma se estabelece à medida que uma melhor articulação institucional ocorre na sociedade, de forma que seus setores possam juntos definir a visão de futuro desejado. Neste contexto, no Brasil, um modelo auxiliar desta construção e que contempla interesses do setor produtivo, da academia, do terceiro setor e de governo, vem sendo estabelecido pela Rede de Inovação e Prospecção Tecnológica para o Agronegócio (RIPA). Esta rede, concebida no âmbito do Comitê Gestor do Fundo Setorial de Agronegócio, decorre do convênio da Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) com o Instituto de Estudos Avançados da Universidade de São Paulo (IEA-São Carlos), a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), a Associação Brasileira de Agribusiness (ABAG), o Instituto de Tecnologia de Alimentos (ITAL) e a Local Information System (LISTEN).
  31. 31. 30 2 GEOMEDICINA E AGRONEGÓCIOGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 A produção agropecuária, florestal e de agroenergia intensiva e as mudanças nos padrões de produção in natura e industrializados, vêm causando impacto e forte pressão para as cadeias produtivas, tornando-se desafios a serem vencidos em curto e médio prazo, onde a sanidade, a presença de contaminantes, o processamento e a industrialização interferem na segurança do produto para o consumo. As incertezas imprimem, geram e implicam riscos (CONWAY, 1982). Riscos são definidos como a probabilidade ou possibilidade da ocorrência de valores para determinados eventos e fenômenos, indesejáveis e/ou adversos. Processos importantes relacionados ao agronegócio como: medições, observações, avaliações e tomadas de decisão, podem ser influenciados por várias fontes de incertezas. Isto leva a estabelecer a convivência contínua e inevitável com inúmeros tipos de risco. Riscos podem possuir diferentes conotações, como as de ordens físicas, estruturais, econômicas, sociais, ambientais e para a saúde. O entendimento das questões sanitárias e fitossanitárias do agronegócio internacional levam à especificação das questões da avaliação do risco e determinação do nível adequado de proteção sanitária ou fitossanitária com base em prova científica disponível, processos pertinentes e métodos de produção, inspeção, amostragem, detecção, prevalência de pragas e doenças específicas, existência de áreas livres de pragas ou resíduos, condições ecológicas e ambientais pertinentes, entre outros. Neste novo paradigma global, para a conquista e manutenção de novos mercados, os governos devem estar abertos e participar cada vez mais ativamente dos fóruns internacionais, analisando as normas e regulamentos que estão sendo elaborados e sugeridos para disciplinar tais mercados, bem como buscar o aperfeiçoamento e desenvolvimento de tecnologias que melhorem as condições sanitárias e fitossanitárias dos produtos agrícolas. Para que isto seja cumprido, a efetividade e o sucesso dos sistemas de proteção de plantas devem se basear na integração entre os conhecimentos e mecanismos estruturais que auxiliem o controle da produção, o que envolve qualidade de solo e da água e a logística implementada para a pós-colheita e fase de consumo. Qualquer falha em uma destas etapas poderá acarretar danos irreparáveis para o País, podendo deixar vulnerável a sua segurança e soberania, com comprometimento da saúde de seus habitantes. A proteção vegetal em termos mundiais, também, está sob a égide da Convenção Internacional de Proteção Vegetal, a qual iniciou suas atividades em 1952, revisando todos os acordos internacionais existentes de proteção de plantas. Sua principal atribuição é a de assegurar que ações comuns e efetivas sejam tomadas para prevenir a dispersão e introdução de pragas de plantas e de produtos de plantas, e para promover medidas apropriadas para o controle. Atualmente, há certa preocupação com a velocidade em que essas mudanças estão ocorrendo nos países em desenvolvimento, forçando e sinalizando a necessidade de se apoiar de maneira eficiente a busca de maior competitividade com efetivas parcerias ou a reconversão das atividades produtivas mais afetadas por essa transição. Os países que demonstram maior sucesso nessa travessia são os que adotaram políticas adequadas à nova realidade, tais como investimento em ciência e tecnologia, educação e treinamento, infraestrutura rural, difusão de informações e melhoria da qualidade de vida.
  32. 32. 31 2 GEOMEDICINA E AGRONEGÓCIOGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Adicionalmente, as mudanças nos cenários nacionais e internacionais têm exigido um forte ajuste nas políticas tecnocientíficas do País, em razão da necessidade de se incorporarem inovações às atividades produtivas. Com isso, o agronegócio ganhou destaque especial pelo seu caráter estratégico para o desenvolvimento sustentável. O desafio decorrente deste novo paradigma é a inserção do sistema de Ciência, Tecnologia e Inovação (C,T&I) nas atividades produtivas, que vêm passando, pelo menos em parte, por um processo onde a capacitação tecnológica é essencial. Essa inserção processa-se diferentemente na ciência – orientada para o conhecimento e a excelência – e na tecnologia/inovação – orientada para o mercado e para o atendimento das necessidades da sociedade, sendo a saúde uma das principais necessidades recorrentes. Embora seguindo processos diferentes, a distância entre a pesquisa básica e as inovações voltadas ao mercado é cada vez menor, assim processos de nanotecnologia já encontram aplicações, especialmente em sensores que monitoram o ambiente e a saúde animal (SCOTT, 2005). No campo da cooperação internacional, a política de C,T&I se vê diante da imperiosa necessidade de iniciativas transformadoras no atual modelo, face ao dinamismo dos avanços tecnológicos mundiais. Os novos focos de cooperação internacional demandam atualização e ampliação de conceitos, reprogramação de atividades, criação de instrumentos e aperfeiçoamento institucional. No que diz respeito ao potencial do agronegócio brasileiro, basta citar que o País ainda dispõe de áreas agricultáveis em torno de 180 milhões de hectares, do total de 880 milhões de hectares de seu território. Atualmente, no Brasil, são utilizados em torno de 40 milhões de hectares nas atividades agrícolas e em torno de 60 milhões de hectares nas atividades da pecuária. Em curto prazo, mais 80 milhões de hectares de cerrados também podem se tornar um celeiro para a produção nacional, inclusive com o uso de áreas já degradadas. Soma-se a isto a significativa reserva de água doce existente. Particularmente, deve-se ressaltar que o Brasil poderá se favorecer desses recursos naturais, os quais são escassos na grande maioria dos países, bem como pelo crescimento mundial da demanda por alimentos, fibras e energia. A Rede de Inovação e Prospecção Tecnológica para o Agronegócio (RIPA) Os Fundos Setoriais de C&T foram criados para incentivar o desenvolvimento científico e tecnológico em áreas estratégicas e construir uma nova forma de financiamento de investimentos em C&T. Neste contexto, o Fundo Setorial de Agronegócio (CT-Agro) foi criado pela Lei 10.332, de 19/12/2001, e regulamentado pelo Decreto 4.157, de 12/03/2002. O CT-Agro tem por objetivo ampliar investimentos nas pesquisas de sistemas, técnicas, métodos e processos que propiciem qualidade e aumento de competitividade dos produtos agropecuários do Brasil, tanto no mercado interno como para exportação, inclusive frente a um novo paradigma da agricultura tropical, a qual não só se relaciona a uma agricultura para alimentos, como também para fibras e energia. Em meados de março de 2004, o Comitê Gestor do CT-Agro, de forma a buscar subsídios para o processo de articulação de suas prioridades, implementou a Rede de Inovação e Prospecção Tecnológica para o Agronegócio (RIPA).
  33. 33. 32 2 GEOMEDICINA E AGRONEGÓCIOGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Figura 13 - Estrutura esquemática da RIPA Dentre seus macro-objetivos, esta rede busca: organizar um observatório para prospecção tecnológica para o agronegócio, para monitorar o panorama regional da inovação tecnológica; fomentar a inovação tecnológica no agronegócio e identificar nichos diferenciais frente ao cenário nacional e mundial; organizar base de dados e conhecimento do agronegócio da região para suporte à tomada de decisão; promover e realizar atividades de avaliação de estratégias e de impactos econômicos e sociais das políticas, programas e projetos científicos e tecnológicos; bem como promover a interlocução, articulação e interação dos segmentos de Governo, Ciência e Tecnologia, Setor Produtivo e Terceiro Setor. A Figura 13 ilustra a estrutura esquemática da RIPA. A elaboração de suas bases vem sendo desenvolvida considerando a análise do ambiente externo, avaliação das oportunidades, ameaças e demandas futuras do agronegócio do Brasil. Neste contexto, o desenvolvimento da RIPA, desde a sua implementação, já proporcionou os seguintes resultados (RIPA/FINEP, 2006): Realização de “workshops” nas cinco regiões brasileiras, reunindo representantes de Governo, Academia, Empresas e Terceiro Setor. Nestes “workshops” produziu-se um mapeamento inicial de competências e de Grandes Plataformas de Ciência, Tecnologia e Inovação (C,T&I), bem as Grandes Plataformas de Gestão e Administração (G&A); como subsídios para políticas públicas no agronegócio, em cada uma das regiões brasileiras; O Portal Ripa, www.ripa.com.br, propicia notícias e recursos de interação virtual. Os Núcleos regionais são as bases para a formação de um sistema de Inteligência Competitiva no agronegócio brasileiro, alimentado diretamente pelas bases políticas, científicas e empresarias de cada região do País. Atualmente a RIPA busca estabelecer um mecanismo descentralizado e sistêmico que possa subsidiar o Comitê Gestor do CT-Agro, agências de fomento, outros Ministérios afins, instituições de pesquisa, setor produtivo, terceiro setor e tomadores de decisão, no estabelecimento de prioridades e na promoção de estudos, projetos e iniciativas que pressuponham decisões de natureza estratégica baseadas na inovação tecnológica, tendo por fim o desenvolvimento do agronegócio e da sociedade brasileira.
  34. 34. 33 2 GEOMEDICINA E AGRONEGÓCIOGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 A Geomedicina Embora utilizado desde 1931, Zeiss (1931, apud LÅG, 1990) somente agora o termo geomedicina passou a ser utilizado como sinônimo de medicina geográfica, identificado como um ramo da medicina onde os métodos geográficos e cartográficos são utilizados para a apresentação de resultados da pesquisa médica, enfatizando a necessidade da colaboração entre geólogos, médicos, bioquímicos, epidemiologistas, veterinários e botânicos com geógrafos, meteorologistas, cientistas do solo, entomologistas e outros profissionais. Não constituem o interesse primário da GeoMedicina os aspectos tratados na medicina do trabalho e na saúde ocupacional, nem as intoxicações agudas e catastróficas provocadas por desastres ambientais. Esse fato é importante na caracterização geral da Geomedicina pois ela tem como objeto de estudo os distúrbios da saúde provocadas por alterações mínimas nas concentrações de elementos químicos e outras substâncias tóxicas em regiões bem delimitadas, que provocam moléstias de natureza endêmica e cujos efeitos serão sentidos em médio e longo prazo. Os perfis do solo e a sua composição química e das águas são controlados fundamentalmente pela mineralogia das rochas originais, submetidas à ação dos processos de intemperismo físico e químico e de mobilização, dispersão e concentração dos elementos. Esses processos naturais dão origem a um conjunto de materiais, que podem ser divididos em três grandes categorias: (a) minerais resistentes, resistatos, e que são preservados; (b) minerais neoformados nas novas condições de equilíbrio físico-químico; e (c) carga iônica livre nas águas ou sorvida à superfície de argilominerais, matéria orgânica, óxidos hidratados de Fe, Mn. As possibilidades e a intensidade de captura de elementos químicos, sejam nutrientes sejam tóxicos, na cadeia trófica, está associada às formas iônicas e livres e controladas pela sua biodisponibilidade (O’NEIL, 1985; LICHT, 2001). Em processos agropecuários, florestais e de agroenergia, há uma relação importante a ser observada, a qual trata dos aspectos dos elementos químicos . Com relação aos macro e micronutrientes essenciais, bem como outros elementos de importância secundária ou ainda desconhecida, pode ser observado que a concentração adequada e sua disponibilidade para a saúde das plantas têm caráter fundamental. Por outro lado, a ingestão de doses equivocadas por humanos ou animais, por meio de plantas, água ou ar podem levar a danos de grande monta. A investigação desses processos e das relações de causa-efeito dos elementos químicos, sejam originados de fontes naturais ou então da ação antrópica, com a saúde humana, é objeto da Geomedicina. Entre os fatores exteriores encontram-se os climáticos, que influenciam fortemente a qualidade ambiental, que condiciona as composições mineralógicas e químicas dos solos e das águas. Acompanhando os fenômenos de mobilidade social e de ocupação dos espaços rurais, uma enorme quantidade de processos e de produtos é responsável pela alteração do quimismo da natureza. Desse conjunto, é importante enumerar os insumos da atividade agropecuária como o calcário para neutralização da acidez do solo, o sal para suplementação alimentar do gado, os fertilizantes fosfatados para aumento da produtividade agrícola e, principalmente, as centenas de produtos químicos conhecidos genericamente como pesticidas. Os últimos, compreendem princípios ativos de elevada persistência ambiental como os organoclorados e bromados, atualmente proibidos, mas
  35. 35. 34 2 GEOMEDICINA E AGRONEGÓCIOGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 amplamente utilizados no passado, que compõem estoques/passivos ambientais de elevada toxidez e de comprovada ação carcinogênica. A lenta degradação desses estoques/passivos provoca efeitos de longo prazo na saúde da população, especialmente a rural, sem acesso a fontes de água tratada. A Geomedicina é, assim, uma área de contato de diversos ramos da ciência e que se baseia em ações de natureza sistêmica ou holística na investigação dessas relações de causa-efeito entre o quimismo ambiental e a saúde. O geólogo e o geoquímico contribuem com informações sobre as fontes naturais de elementos químicos, o agrônomo com as fontes agrícolas, o toxicologista com as possibilidades de agravos à saúde e as intoxicações agudas e crônicas, o geneticista com as possibilidades de alterações no quadro genético, o geógrafo com as relações espaciais entre os tipos e formas da ocupação do espaço e a distribuição de moléstias, o sociólogo com a caracterização dos grupamentos humanos, o estatístico com o tratamento dos dados multivariados e de diversas origens e o analista de geoprocessamento na representação cartográfica dos resultados na forma de mapas. Somente com essa multiplicidade e complexidade de pontos de vista é viável identificar a ocorrência de moléstias endêmicas. A modelagem do geoprocessamento, com representação cartográfica de elementos químicos (ou sustâncias tóxicas) e da morbi-mortalidade para doenças, pode de imediato mostrar uma possível relação de causa (agente químico) e efeito (incidência da doença). Muito embora seja este o objetivo pretendido, alertamos para o fato de que este tipo de correlação pode ser apenas uma coincidência e por isto exige estudos posteriores mais específicos como coorte. Da mesma forma, coorte não tem condições de definir causalidade, mas é capaz de abordar hipóteses etiológicas e reunião de evidências sobre a associação entre o agente químico e a consequência (doença), geralmente em estudo prospectivo, mas também de forma retrospectiva. Neste tipo de estudo, a longitudinalidade ou seguimento comparam a experiência, ao longo do tempo, de um grupo exposto e outro não exposto ao agente químico e o evento (doença). Considerando que o resultado do estudo de coorte também sugere uma relação de causa e efeito, seria ainda preciso experimentos in vitro e/ou in vivo com animais de laboratório para definir a causalidade. Assim, é preciso que as informações e conclusões não sejam precipitadas. Para se avaliar um grande número de dados distribuídos por região, o profissional em ciência da computação poderá facilitar o trabalho de triagem, permitindo, por exemplo, a implementação de sistema de busca pela correlação entre agente e evento. A geomedicina poderia se estender também ao estudo dos fatores físicos e biológicos, e até mesmo considerar que a parte genética ou biológica da população exposta pode facilitar ou dificultar o aparecimento de doença. Com isso, alguns indivíduos ou subpopulações, de diferentes etnias, podem apresentar risco significativamente maior de desenvolver câncer quimicamente induzido do que a média populacional, devido às diferenças expressivas nos processos de ativação e detoxificação (IDLE, 1991; GILLILAND, 1997; CAPORASO, 1999). Grande parte dos pró-carcinógenos químicos presentes no meio ambiente são quimicamente inertes. Para tornarem-se metabólitos altamente reativos, capazes de ligarem-se ao DNA e exibirem atividade carcinogênica, necessitam da ativação metabólica pelas enzimas oxidativas (de ativação) da fase I, que são principalmente enzimas da superfamília Citocromo P450. Dessa forma, através da introdução de um ou mais átomos de oxigênio ou grupamentos hidroxila no
  36. 36. 35 2 GEOMEDICINA E AGRONEGÓCIOGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 substrato, um pró-carcinógeno pode tornar-se carcinógeno, como o benzo[a]pireno que é convertido em epóxido de benzo[a]pireno, uma substância altamente carcinogênica (NEBERT et al., 1991; PERERA, 1996; SHIMADA e FUJI-KURIYAMA, 2005). Assim, cada indivíduo, dependendo do grupo racial e da sua condição biológica normal ou modificada (herdada de um dos pais ou adquirida após o nascimento), pode apresentar alguma suscetibilidade a um determinado agente químico. Esta característica é geralmente estimada por meio de um ou mais marcadores biológicos (biomarcadores). Biomarcador pode ser definido como método, estrutura ou processo que se encontra na via causal, ou intimamente ligado a esta, entre o momento da exposição e a doença (por exemplo, em qualquer etapa do processo carcinogênico) (BARTSCH, 2000). Figura 14 - Espectro de linhas características de Raios X de uma amostra de solo erodido. O espectro foi obtido com uso da técnica de indução de Raios X por partículas (PIXE) com um feixe de prótons de 2,4 MeV de energia incidente, corrente típica de 15nA e carga de 81C (CRUVINEL et al, 1993) A Produção e os Elementos Minerais Dentro de um ecossistema, o solo é o elemento que desempenha a importante atividade de sustentar e alimentar os vegetais, além de funcionar como reservatório de água deste ecossistema. O que o solo contém, em si, é uma imensa quantidade de formas de vida como vírus, bactérias, fungos, algas, protozoários, nematóides, anelídeos, artrópodes (WIKIPÉDIA, 2006) e elementos minerais. A Figura 14 apresenta um espectro de linhas características de Raios X, que ilustra a presença de elementos em uma amostra de solo erodido. O espectro foi obtido com uso da técnica de indução de Raios X por partículas (PIXE), com um feixe de prótons de 2,4 MeV de energia incidente, corrente típica de 15nA e carga de 81C. O estudo do crescimento vegetal envolve a caracterização de elementos minerais essenciais. Um nutriente essencial é aquele sem o qual a planta não cresce normalmente, nem completa o seu ciclo de vida, a menos que uma quantidade mínima desse nutriente lhe seja suprida. As culturas em meio arenoso propiciam às plantas um meio físico de sustentação ao qual são adicionados os nutrientes. Os nutrientes essenciais são requeridos pelas plantas em determinadas quantidades, variáveis conforme a espécie e o estado de desenvolvimento. Esses elementos encontram-se nos solos em diferentes combinações químicas, sendo só alguns desses passíveis de serem absorvidos pelas plantas.
  37. 37. 36 2 GEOMEDICINA E AGRONEGÓCIOGEOMEDICINA NO PARANÁ - 2009 Além do Hidrogênio (H), Oxigênio (O) e Carbono (C), as plantas também necessitam de elevadas quantidades de nitrogênio, (N) Fósforo (P), Potássio (K), Enxofre (S), Cálcio (Ca) e Magnésio (Mg), que por isso se designam macronutrientes. No entanto, também necessitam de pequenas quantidades de Boro (B), Manganês (Mn), Zinco (Zn), Cobre (Cu), Molibdênio (Mo), Ferro (Fe) (que pode ser macro) e Cloro (Cl), pelo que se designam, estes, micronutrientes ou oligoelementos. Além dos nutrientes essenciais, existem nutrientes benéficos que, apesar de não serem essenciais, são favoráveis ao crescimento vegetal (Al, Co) e nutrientes intercambiáveis, que são aqueles que desempenham as mesmas funções, podendo ser substituídos por outros (Sr, Ca). O Nitrogênio (N) entra principalmente na constituição de compostos orgânicos (ácidos nucléicos, proteínas, enzimas, clorofila), sendo um nutriente móvel. Em excesso provoca um crescimento vegetal acelerado, originando folhas de cor verde-escura. A vegetação passa a ser mais suculenta, ocorre uma diminuição da resistência a doenças, um retardamento da floração e o ciclo de vida é encurtado. A carência de nitrogênio reduz o crescimento foliar e provoca a clorose foliar. Os ramos caulinares ficam púrpuros ou vermelhos, localizando-se inicialmente os sintomas em partes velhas da planta. O Fósforo (P) também intervém na formação de compostos orgânicos, especialmente ATP e fosfolipídios, sendo um nutriente móvel. Não se conhece sintomatologia para o seu excesso. A carência de fósforo reduz o crescimento caulinar e radicular e provoca o aparecimento de áreas necróticas nas folhas e pecíolos, células que deixaram de conseguir fazer o seu metabolismo e morreram. As folhas jovens têm tendência para escurecer ou ficar verde-azuladas, enquanto que as mais velhas ficam vermelhas. Numa fase inicial, os sintomas acentuam-se nas partes mais velhas da planta. O Enxofre (S) intervém na síntese de compostos orgânicos, em especial vitaminas e enzimas, sendo um nutriente imóvel. Não se conhece os sintomas para o seu excesso. A carência de enxofre reduz o crescimento vegetal, provocando a clorose foliar. Inicialmente, os sintomas acentuam-se nas zonas mais jovens da planta. O Cálcio (Ca) é um componente da parede celular vegetal, sendo necessário à manutenção da estrutura, à ativação da amilase e à vitalidade das zonas meristemáticas, sendo um nutriente imóvel. Em excesso, altera o ritmo da divisão celular. A carência de cálcio origina malformações nas folhas jovens, curvamento dos ápices, clorose marginal que progride para necrose, redução do crescimento radicular e mudança da coloração das raízes. O Magnésio (Mg) é um constituinte da clorofila e das proteínas, bem como de cofatores enzimáticos, sendo essencial ao funcionamento dos ribossomos. É um nutriente móvel que, em excesso, provoca interferências na absorção de cálcio e potássio. A carência de magnésio provoca cloroses intervenais, necrose foliar, encurtamento de entrenós, redução do crescimento vegetal, inibição da floração, morte prematura das folhas e degeneração dos frutos. Inicialmente, os sintomas acentuam-se nas zonas mais velhas das plantas. O Potássio (K) é um regulador osmótico necessário à atividade enzimática e à síntese protéica, sendo um nutriente móvel. A carência de potássio provoca um crescimento vegetal reduzido, clorose matizada da folha, manchas necróticas, folhas recurvadas e enroladas sobre a face superior e encurtamento de entrenós.

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