O documento discute os principais conceitos da ecotoxicologia, incluindo: 1) a definição de ecotoxicologia e seus objetivos de avaliar os efeitos tóxicos de substâncias químicas nos ecossistemas; 2) os métodos de testes de toxicidade com diferentes organismos e a importância de se utilizar uma bateria de testes; 3) os fatores que influenciam a toxicidade de substâncias e a resposta dos organismos.

1. Ecotoxicologia
Bióloga M.Sc. Lucineide Maranho

2. Sociedade moderna
Poluição ambiental
Saúde dos ecossistemas

8.  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

9. 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.

10. Monitoramento com testes de toxicidade

11. 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

12. 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.

13. Abordagem ecotoxicológica
Atividades humanas
Processos naturais
Fonte de contaminação
Ecossistemas
Conseqüências ecotoxicológicas

14. Destino dos poluentes nos ecossistemas

15. Destino dos poluentes
Ar
Poluição
Água
Água receptor final dos poluentes
Solo /
sedimento

16. 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

17. 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.

18. 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

19. 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

20. 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)

21. Testes de toxicidade - Sistema teste
Cultivo de algas
Pimephales promelas
Danio rerio
Pseodukirchneriella subcapitata

22. Testes de toxicidade - Sistema teste
Microcrustáceo - Daphnia magna
Abelhas – Apis mellifera
Minhocas – Eisenia foetida

23. Substância teste

24. 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

25. 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

26. Sistemas de exposição
 Sistema estático
 Sistema semi estático
Sistema de fluxo contínuo

27. Acumulação
Bioconcentração
Biomagnificação
Depuração

28. 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

29. 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).

30. 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.

31. Fatores que influem na Toxicidade relacionados
com a exposição
 via de introdução;
 dose ou concentração;
 ambiente;
 temperatura,
 pressão;
 radiações;
 outros (luz, umidade, etc.).

32. 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

33. 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

34. Teste crônico com ovos e larvas de peixes
Vista geral do teste
Ovos
Larvas

35. Teste agudo com minhocas
Solo artificial
Solo artificial + solução teste
Ovos
Organismos em exposição
Incubação

36. 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

37. Teste agudo com microcrustáceos
Cultivo
Incubação
Teste crônico com microcrustáceos
Concentrações-teste
Avaliação

38. Toxicidade aguda para
Danio rerio avaliação
amônia
Resolução CONAMA nº 357

39. Algas
↑ ou ↓ do
crescimento
pH
IET
OD

40. Microcrustáceos
↑ ou ↓ do crescimento
pH
IET
OD
Fábricas de Curtumes, fábricas de reciclagem de papel, vacarias, etc

41. 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

42. 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

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

44. 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.

45. 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)

46. Toxicidade aguda de efluentes industriais para Daphnias e peixes
KNIE, J. L. W., LOPES, E. W. B., 2004

47. 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

48. Monitoramento CETESB - Rio Tietê
Níveis atuais de qualidade
Ótima
Boa
Regular
Ruim
Péssima
ZAGATTO, P.A , 1999

49. 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.

50. 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.

51. 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

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

53. 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

54. Principais efeitos deletérios

56. 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

57. 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.

58. Obrigada!
lmaranho@cena.usp.br