Ecotoxicologia

Bióloga M.Sc. Lucineide Maranho
Sociedade moderna

Poluição ambiental

Saúde dos ecossistemas
 Ecotoxicologia → Pesquisador francês René Truhaut em 1969
 Eco do grego oîkos = casa, domicílio, habitat: ecologia
 To...
Toxicologia
Ciência que estuda os efeitos nocivos decorrentes da interação de
substâncias químicas e de fenômenos físicos ...
Monitoramento com testes de toxicidade
Finalidade da ecotoxicologia
Saber

em

qual

grandeza,

as

substâncias

químicas, isoladas ou em forma de misturas, são
...
Perigo
A ecotoxicologia alerta para os danos
nos

diversos

químicas
sugere

que
a

ecossistemas
representam

aplicação

p...
Abordagem ecotoxicológica

Atividades humanas

Processos naturais

Fonte de contaminação

Ecossistemas

Conseqüências ecot...
Destino dos poluentes nos ecossistemas
Destino dos poluentes
Ar

Poluição

Água

Água receptor final dos poluentes

Solo /
sedimento
Destino dos poluentes nos ecossistemas
As propriedades físico-químicas dos xenobióticos determinam o
transporte entre as d...
Destino dos poluentes nos ecossistemas
Agente Tóxico (xenobiótico, substância ou toxicante)
Qualquer substância química qu...
Destino dos poluentes nos ecossistemas
Mecanismos de destino e transporte
Ar
Fotólises
Reações com OH-

Solo
Fotólises
Hid...
Testes de toxicidade
Método utilizado para detectar e avaliar a capacidade de um agente
tóxico provocar efeito nocivo util...
Testes de toxicidade
Toxicidade – sinais, sintomas e efeitos que causam desequilíbrio orgânico.
 Toxicidade aguda
 Toxic...
Testes de toxicidade - Sistema teste
Cultivo de algas

Pimephales promelas

Danio rerio

Pseodukirchneriella subcapitata
Testes de toxicidade - Sistema teste
Microcrustáceo - Daphnia magna

Abelhas – Apis mellifera

Minhocas – Eisenia foetida
Substância teste
Substância de Referência - substância utilizada para avaliação
da sensibilidade do sistema teste
Carta-Sensibilidade da cu...
Carta de sensibilidade
Carta- Sensibilidade da cultura de Daphnia similis ao dicromato de potássio (produto Merck, artigo
...
Sistemas de exposição
 Sistema estático
 Sistema semi estático
Sistema de fluxo contínuo
Acumulação
Bioconcentração
Biomagnificação
Depuração
Acumulação = 0,62 x 10-8µg heptacloro/µg organismo
Depuração = 0,25 x 10-8µg heptacloro/µg organismo

Acumulação = 0,12 x ...
Fatores que influem na Toxicidade ligados ao agente
químico
 propriedade físico-química (solubilidade, tamanho molecular,...
Fatores que influem na Toxicidade relacionados
com o organismo
 espécie,
 linhagem,
 fatores genéticos;
 fatores imuno...
Fatores que influem na Toxicidade relacionados
com a exposição
 via de introdução;
 dose ou concentração;
 ambiente;
 ...
Relevância para o
meio receptor
Representativa do nível
trófico a proteger

Métodos fiáveis
de cultura e teste

Sensível a...
Qual a espécie mais sensível?
Um ensaio detecta todos os efeitos?
Não existe
Bateria de ensaios
Diferentes níveis tróficos...
Teste crônico com ovos e larvas de peixes

Vista geral do teste

Ovos

Larvas
Teste agudo com minhocas

Solo artificial

Solo artificial + solução teste

Ovos
Organismos em exposição

Incubação
Teste agudo, por contato, com abelhas

Aplicação da substância-teste

Teste agudo, via oral,
com abelhas

Substância-teste...
Teste agudo com microcrustáceos

Cultivo

Incubação

Teste crônico com microcrustáceos

Concentrações-teste

Avaliação
Toxicidade aguda para

Danio rerio avaliação
amônia

Resolução CONAMA nº 357
Algas

↑ ou ↓ do
crescimento
pH
IET
OD
Microcrustáceos

↑ ou ↓ do crescimento
pH
IET
OD

Fábricas de Curtumes, fábricas de reciclagem de papel, vacarias, etc
Monitoramento da qualidade do ar utilizando
liquens como bioindicadores

Monóxido de Carbono
(CO)
Dióxido de Enxofre
(SO2)...
Éter
 menor densidade que a água
 alterações da eficácia de tratamento
das águas nas Estações de tratamento
de águas res...
O ensaio vai detectar o grau de contaminação de uma amostra
de solo com resíduos de petróleo.
Monóxido de Carbono
(CO)
Dióxido de Enxofre
(SO2)
Etano, Etileno, Propano,
Butano, Acetileno,
Pentano
Dióxido de Carbono
(...
Exemplo de preparo de diluições-teste a partir de uma amostra ambiental

Diluição da
amostra

Fator de
diluição
(FD)

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Toxicidade aguda de efluentes industriais para Daphnias e peixes

KNIE, J. L. W., LOPES, E. W. B., 2004
Autores defendem:
Experimento ex-situ: trabalhar com um experimento de laboratório é
mais confiável, pois a temperatura, l...
Monitoramento CETESB - Rio Tietê

Níveis atuais de qualidade
Ótima
Boa
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Péssima

ZAGATTO, P.A , 1999
As fases da
intoxicação
1. Fase de exposição: depende
da
via
de
introdução,
freqüência e da duração da
exposição, concentr...
As fases da intoxicação
2. Fase de toxicocinética: processos desde a disponibilidade química até a
concentração do toxican...
As fases da intoxicação
3. Fase de toxicodinâmica: mecanismos de interação entre o toxicante e
os sítios de ação do organi...
As fases da intoxicação
4. Fase clínica: sinais, sintomas e alterações detectáveis por provas
diagnósticas que caracteriza...
Fases da intoxicação
Exposição

Toxicocinética

Toxicodinâmica

Clínica

Processo de transporte:
• Absorção

Natureza da
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Principais efeitos deletérios
Interações entre os agentes tóxicos sobre
os organismos
- Efeito aditivo: soma dos efeitos de cada tóxico.
- Efeito sinérg...
MATERIAL DE APOIO:
JONSSON, C. M. CASTRO, V. L. Bioindicadores e biomarcadores de
agroquímicos no contexto da relação saúd...
Obrigada!

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Ecotoxicolgia 05.10.2009 (neide)
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  1. 1. Ecotoxicologia Bióloga M.Sc. Lucineide Maranho
  2. 2. Sociedade moderna Poluição ambiental Saúde dos ecossistemas
  3. 3.  Ecotoxicologia → Pesquisador francês René Truhaut em 1969  Eco do grego oîkos = casa, domicílio, habitat: ecologia  Toxicologia (ciência dos agentes tóxicos, venenos e da intoxicação)  Primeiros testes de toxicidade com despejos industriais → 1863 – 1917  Testes de toxicidade aguda com organismos aquáticos → 1930  Rachel Carson – 1962 o livro Silent Spring – primeira advertência sobre os organoclorados  No Brasil – 1975 → Programa Internacional de Padronização de testes de toxicidade aguda com peixes
  4. 4. Toxicologia Ciência que estuda os efeitos nocivos decorrentes da interação de substâncias químicas e de fenômenos físicos com o organismo. Ecotoxicologia Estuda os efeitos adversos dos agentes tóxicos causados por contaminantes naturais ou sintéticos para o ambiente, através de ensaios com matéria viva.
  5. 5. Monitoramento com testes de toxicidade
  6. 6. Finalidade da ecotoxicologia Saber em qual grandeza, as substâncias químicas, isoladas ou em forma de misturas, são nocivas, como e onde manifestam seus efeitos. Knie, J. L. W. ; Lopes, E. W. B., 2004
  7. 7. Perigo A ecotoxicologia alerta para os danos nos diversos químicas sugere que a ecossistemas representam aplicação por risco de medidas ocorridos substâncias e, assim, preventivas para impactos futuros antes que ocorram graves danos ao ambiente natural.
  8. 8. Abordagem ecotoxicológica Atividades humanas Processos naturais Fonte de contaminação Ecossistemas Conseqüências ecotoxicológicas
  9. 9. Destino dos poluentes nos ecossistemas
  10. 10. Destino dos poluentes Ar Poluição Água Água receptor final dos poluentes Solo / sedimento
  11. 11. Destino dos poluentes nos ecossistemas As propriedades físico-químicas dos xenobióticos determinam o transporte entre as diferentes fases do meio. Transporte: processos físicos abióticos fatores bióticos Vias de transferência entre os meios Ar Água Solo Biota AZEVEDO, F.A.; CHASIN, A.A.M. 2003 Sedimento
  12. 12. Destino dos poluentes nos ecossistemas Agente Tóxico (xenobiótico, substância ou toxicante) Qualquer substância química que, interagindo com um organismo vivo, é capaz de produzir um efeito tóxico seja este uma alteração funcional ou a morte. A movimentação dos contaminantes nos meios é determinada por processos físicos relacionados às propriedades químicas dos compartimentos ambientais e dos contaminantes.
  13. 13. Destino dos poluentes nos ecossistemas Mecanismos de destino e transporte Ar Fotólises Reações com OH- Solo Fotólises Hidrólises Biodegradação Oxidação/redução Biota Bioacumulação Metabolismo OPAS/USEPA, 1996 Água Hidrólises Fotólises Oxidação/redução Biodegradação Sedimento Hidrólises Degradação microbiana Oxidação/redução
  14. 14. Testes de toxicidade Método utilizado para detectar e avaliar a capacidade de um agente tóxico provocar efeito nocivo utilizando representantes bioindicadores dos grandes grupos de uma cadeia ecológica. Produtores Consumidores primários Consumidores secundários http://www.sacsplash.org/critters/daphnia.htm
  15. 15. Testes de toxicidade Toxicidade – sinais, sintomas e efeitos que causam desequilíbrio orgânico.  Toxicidade aguda  Toxicidade crônica  CE50 e CL50  CENO (Concentração de Efeito Não Observado)  CEO (Concentração de Efeito Observado)
  16. 16. Testes de toxicidade - Sistema teste Cultivo de algas Pimephales promelas Danio rerio Pseodukirchneriella subcapitata
  17. 17. Testes de toxicidade - Sistema teste Microcrustáceo - Daphnia magna Abelhas – Apis mellifera Minhocas – Eisenia foetida
  18. 18. Substância teste
  19. 19. Substância de Referência - substância utilizada para avaliação da sensibilidade do sistema teste Carta-Sensibilidade da cultura de Daphnia magna ao dicromato de potássio (produto Merck, Artigo nº 1.04864.0500, pureza 99,9%) em água reconstituída M4 (06/Julho/2000 a 28/Novembro/2001) 2 1,9 + 2s = 1,70 1,8 1,7 CE50;24h (mg/ 1,6 1,5 1,4 1,3 MÉDIA = 1,22 1,2 1,1 1 0,9 0,8 2s = 0,73 0,7 0,6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Faixa sensibilidade: 0,9 a 1,5 mg/L (Norma NF-T 90-301, Jan/98), 0,9 a 2,0 mg/L (Norma ISO6341-1982) 12 13 14 15 Testes nº 16 17 18 19 20 21
  20. 20. Carta de sensibilidade Carta- Sensibilidade da cultura de Daphnia similis ao dicromato de potássio (produto Merck, artigo nº1.04864.0500, pureza 99%) em água reconstituída MS (01/Junho/2001 a 18/Outubro/2001) 0,9 0,8 CE50;24h (mg/ 0,7 +2S = 0,61 0,6 0,5 Média = 0,45 0,4 0,3 -2S = 0,28 0,2 0,1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Teste nº 20 21
  21. 21. Sistemas de exposição  Sistema estático  Sistema semi estático Sistema de fluxo contínuo
  22. 22. Acumulação Bioconcentração Biomagnificação Depuração
  23. 23. Acumulação = 0,62 x 10-8µg heptacloro/µg organismo Depuração = 0,25 x 10-8µg heptacloro/µg organismo Acumulação = 0,12 x 10-5µg heptacloro/µg organismo Acumulação = 0,10 x 10-5µg heptacloro/µg organismo
  24. 24. Fatores que influem na Toxicidade ligados ao agente químico  propriedade físico-química (solubilidade, tamanho molecular, estado físico, etc.);  impurezas e contaminantes;  fatores envolvidos na formulação (veículo, adjuvantes).
  25. 25. Fatores que influem na Toxicidade relacionados com o organismo  espécie,  linhagem,  fatores genéticos;  fatores imunológicos,  estado nutricional,  dieta;  sexo,  estado hormonal,  idade,  peso corpóreo;  estado emocional,  estado patológico.
  26. 26. Fatores que influem na Toxicidade relacionados com a exposição  via de introdução;  dose ou concentração;  ambiente;  temperatura,  pressão;  radiações;  outros (luz, umidade, etc.).
  27. 27. Relevância para o meio receptor Representativa do nível trófico a proteger Métodos fiáveis de cultura e teste Sensível a possíveis contaminantes Critérios agudos e crônicos de avaliação Espécie “IDEAL” Distribuição numa vasta área geográfica Abundante e facilmente acessível Fácil manuseio e cultura
  28. 28. Qual a espécie mais sensível? Um ensaio detecta todos os efeitos? Não existe Bateria de ensaios Diferentes níveis tróficos Diferentes diferentes critérios de toxicidade Metodologias para situações específicas
  29. 29. Teste crônico com ovos e larvas de peixes Vista geral do teste Ovos Larvas
  30. 30. Teste agudo com minhocas Solo artificial Solo artificial + solução teste Ovos Organismos em exposição Incubação
  31. 31. Teste agudo, por contato, com abelhas Aplicação da substância-teste Teste agudo, via oral, com abelhas Substância-teste Vista geral do teste fornecida como alimento
  32. 32. Teste agudo com microcrustáceos Cultivo Incubação Teste crônico com microcrustáceos Concentrações-teste Avaliação
  33. 33. Toxicidade aguda para Danio rerio avaliação amônia Resolução CONAMA nº 357
  34. 34. Algas ↑ ou ↓ do crescimento pH IET OD
  35. 35. Microcrustáceos ↑ ou ↓ do crescimento pH IET OD Fábricas de Curtumes, fábricas de reciclagem de papel, vacarias, etc
  36. 36. Monitoramento da qualidade do ar utilizando liquens como bioindicadores Monóxido de Carbono (CO) Dióxido de Enxofre (SO2) Etano, Etileno, Propano, Butano, Acetileno, Pentano Dióxido de Carbono (CO2) www.copesul.com.br/.../cap06/pagina04.html
  37. 37. Éter  menor densidade que a água  alterações da eficácia de tratamento das águas nas Estações de tratamento de águas residuais Com base nestes dados ecotoxicidade, deve-se entrada éter nas águas e de também nos solos. evitar de a
  38. 38. O ensaio vai detectar o grau de contaminação de uma amostra de solo com resíduos de petróleo.
  39. 39. Monóxido de Carbono (CO) Dióxido de Enxofre (SO2) Etano, Etileno, Propano, Butano, Acetileno, Pentano Dióxido de Carbono (CO2) Tradescantia pallida contagem de micronúcleos em células mães de grãos de pólen determinar a capacidade de substâncias causarem danos ao material genético  freqüência elevada de micronúcleos nas análises é o indicador de que as substâncias afetam a planta.
  40. 40. Exemplo de preparo de diluições-teste a partir de uma amostra ambiental Diluição da amostra Fator de diluição (FD) Amostra (mL) Água de diluição (mL) Volume final (mL) Conc. da solução teste (%) Controle - - 50 50 - 1:1 1 50 - 50 100 1:2 2 25 25 50 50 1:3 3 16,67 33,33 50 33,34 1:4 4 12,50 37,50 50 25 Fator de diluição (FD) KNIE, J. L. W., LOPES, E. W. B., 2004 Fator de toxicidade (FT)
  41. 41. Toxicidade aguda de efluentes industriais para Daphnias e peixes KNIE, J. L. W., LOPES, E. W. B., 2004
  42. 42. Autores defendem: Experimento ex-situ: trabalhar com um experimento de laboratório é mais confiável, pois a temperatura, luminosidade e outros parâmetros físico-químicos de exposição são fáceis de serem controlados e de se estimar o efeito do xenobiótico em estudo. Experimento in-situ: as variáveis não podem ser controladas, como temperatura, pH, disponibilidade de alimento, e a perda de organismos. Nestes as variantes são bem mais difíceis de serem interpretadas e o custo é muito elevado
  43. 43. Monitoramento CETESB - Rio Tietê Níveis atuais de qualidade Ótima Boa Regular Ruim Péssima ZAGATTO, P.A , 1999
  44. 44. As fases da intoxicação 1. Fase de exposição: depende da via de introdução, freqüência e da duração da exposição, concentração do xenobiótico, das propriedades físico-químicas do agente e de fatores relacionados à suscetibilidade individual.
  45. 45. As fases da intoxicação 2. Fase de toxicocinética: processos desde a disponibilidade química até a concentração do toxicante nos órgãos alvo (absorção, distribuição, armazenamento, biotransformação e eliminação de substâncias inalteradas e/ou metabólitos.
  46. 46. As fases da intoxicação 3. Fase de toxicodinâmica: mecanismos de interação entre o toxicante e os sítios de ação do organismo. Efeitos nocivos decorrentes da ação tóxica. Intoxicação arsênico
  47. 47. As fases da intoxicação 4. Fase clínica: sinais, sintomas e alterações detectáveis por provas diagnósticas que caracterizam os efeitos deletérios ao organismo.
  48. 48. Fases da intoxicação Exposição Toxicocinética Toxicodinâmica Clínica Processo de transporte: • Absorção Natureza da ação Vias de introdução • Distribuição • Eliminação • Biotransformação Toxicante Toxicidade Disponibilidade química Fonte: AZEVEDO, F.A.; CHASIN, A.A.M., 2003 Biodisponibilidade Intoxicação Sinais e sintomas
  49. 49. Principais efeitos deletérios
  50. 50. Interações entre os agentes tóxicos sobre os organismos - Efeito aditivo: soma dos efeitos de cada tóxico. - Efeito sinérgico: efeito combinado maior que o efeito das partes. - Potenciação: uma substância aumenta a toxicidade da outra. - Antagonismo: interferência mútua ou simples
  51. 51. MATERIAL DE APOIO: JONSSON, C. M. CASTRO, V. L. Bioindicadores e biomarcadores de agroquímicos no contexto da relação saúde-ambiente – JMA - 10/10/05. Disponível em: www.cnpma.embrapa.br. Acesso em 18 de abril de 2007. MARANHO, L.A. Biomagnificação do Heptacloro num modelo de simulação em condições ex-situ. 2006. 63 p. Dissertação (mestrado em Ecologia de Agroecossistemas) – Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2006.
  52. 52. Obrigada! lmaranho@cena.usp.br

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