Qualidade da água, solo ou ar (Knie & Lopes, 2004):

1. Qualidade da água, solo ou ar (Knie & Lopes, 2004): i) Análises químicas: identificam e quantificam substâncias químicas ii) Análises biológicas: - microbiologia: microorganismos patógenos - limnologia: informações ecológicas - ecotoxicologia

2. Ecotoxicologia: estudo dos efeitos nocivos de agentes tóxicos sobre indivíduos, populações, comunidades e ecossistemas.

3. Limitação do uso de análises químicas Laboratórios modernos medem, rotineiramente, menos de 300 substâncias mas locais poluídos podem ter +100.000! Análises químicas não permitem a avaliação dos efeitos sobre os organismos. Organismos respondem a fontes não contínuas de poluição. Lacunas preenchidas por testes biológicos

5. Bernanke & Köhler (2008) As duas estratégias para testar efeitos de poluentes sobre organismos

7. Manifestação dos efeitos primários Metabolização e excreção dos compostos tóxicos Efeitos mensuráveis

8. DNA : genotoxicidade, mutagenicidade • transporte de elétrons: fotossíntese • sistemas enzimáticos: metabolismo • compartimentos celulares: respiração celular • deformações celulares: tumores, hematomas BIOMARCADORES

9. Efeitos mensuráveis sobre os atributos populacionais, de comunidade e ecossistemas.

10. USO DE TESTES ECOTOXICOLÓGICOS: • Licenciamento de produtos químicos • Fiscalização de efluentes • Monitoramento da qualidade da água

11. Resolução 357 - CONAMA • Artigo 3º: A qualidade dos ambientes aquáticos poderá ser avaliada por indicadores biológicos, quando apropriado, utilizando-se organismos e/ou comunidades aquáticas. • Artigo 4º: As possíveis interações entre as substâncias e a presença de contaminantes não listados nesta Resolução, passíveis de causar danos aos seres vivos, deverão ser investigados utilizando-se ensaios ecotoxicológicos, toxicológicos, ou outros métodos cientificamente reconhecidos. • Artigo 5º: Na hipótese dos estudos referidos no parágrafo anterior tornarem-se necessários em decorrência da atuação de empreendedores identificados, as despesas da investigação correrão as suas expensas.

12. Outras legislações: Portaria 84/96 do IBAMA: Normaliza os testes exigidos para “registro e avaliação da periculosidade ambiental de agrotóxicos, componentes e afins”. Instrução Normativa 001/2000 do IBAMA: Concessão de registro de “dispersantes químicos empregados em ações de combate derrames de petróleo e seus derivados no mar”.

13. Toxicologia aquática Fontes Poluentes (propriedades físico-químicas) Caminhos biogeoquímicos e fluxos Distribuição, transporte e transformações água sedimento

14. níveis ambientais exposição e absorção organismos resposta dos organismos toxicidade letal ou subletal Biotransformações, bioacumulação e transferência nas cadeias alimentares respostas das populações, comunidades e ecossistemas mudanças das características e dinâmica populacionais (reprodução, imigração, mortalidade etc.) mudanças das estrutura e função das comunidades (diversidade, relações predador-presa etc.) mudanças da função dos ecossistemas (ciclos de nutrientes, relação fotossíntese/respiração etc.) Mason (1998)

15. Walker et al. (2006) Ecossistemas Composição das comunidades Alterações populacionais Alterações no organismo todo Alterações fisiológicas Alterações bioquímicas Poluente Aumento do tempo de resposta Aumento da dificuldade de relacionar com compostos específicos Aumento da importância

17. Algumas das principais categorias de poluentes: • Metais pesados: • em geral inclui metais com número atômico > 20. • Ex. chumbo, níquel, cádmio, zinco, cobre e mercúrio • - Necessários em pequenas quantidades • Liberação devida à atividade humana: • estanho – 110 vezes maior do que a natural • chumbo – 13 vezes • mercúrio – 2,3 vezes

18. 2) Compostos orgânicos: Oriundos de atividades industriais e agrícolas; Houve um curto tempo evolutivo para os organismos se protegerem. Ex. hidrocarbonetos, surfactantes, biocidas organoclorados, fenóis etc. 3) Compostos organometálicos: Alguns metais são insolúveis e não tóxicos, mas adquirem toxicidade quando ligados à moléculas orgânicas. Ex. Mercúrio versus metilmercúrio Fungicidas (organomercúrio)

19. 4) Isótopos radioativos: Ex. Césio, urânio etc. 4) Gases: Ex. clorina e amônia

20. Respostas dos organismos: condição ambiental (p. ex., pH e temperatura)

21. Respostas dos organismos: toxinas ou poluentes que são perigosos somente em altas concentrações reproduz cresce sobrevive

22. Respostas dos organismos: micronutrientes, necessários em baixas concentrações mas tóxidos em altas concentrações (ex., zinco, cobre) reproduz cresce sobrevive

23. - Principais propriedades utilizadas para atribuir graus de periculosidade aos poluentes (listas negras e cinzas na Europa): • persistência • toxicidade • potencial de bioacumulação

24. Persistência Ocorre quando permanece no sistema e continua a provocar impacto na biota; Ex. Barulho de um carro x radioisótopos A persistência de uma substância química depende de seu grau de degradabilidade, que ocorre em função da atividade física e biológica.

25. Dinâmica do fipronil (biocida utilizado em culturas de cana) em uma lagoa em S. Paulo Marinque (2009) Degradação na água, sedimentação e degradação no sedimento; degradação é física (hidrólise) e biológica.

26. Estéril Não estéril água água sedimento sedimento Na água: meia vida = 42,84 dias No sedimento: 6,9 dias

27. Toxicidade • há duas categorias gerais de efeitos tóxicos: • agudo: • usualmente letal, ocorre quando o poluente é liberado em elevada concentração por um curto período de tempo.

28. Exemplo: Gulf of Mexico oil spill

29. Exemplo de um teste agudo que avaliou a toxicidade de sedimento através da mortalidade de Danio rerio: Sedimento controle (não contaminado) Sedimento das estações de amostragem

30. Exemplo: teste agudo que avaliou a toxicidade de sedimento através da mortalidade de Danio rerio:

31. Período mediano de sobrevivência (h) Mason (1998) Toxicidade aguda exemplos de efeito letal

32. 2) crônico: letal ou sub-letal, ocorre em baixa concentração por período prolongado. Exemplo: crescimento populacional de Ceriodaphnia silvestrii exposto à diferentes amostras de água. Rápido crescimento da população no rio Piracicaba Lento crescimento da população no rio Capivara

33. Os sinais da intoxicação crônica podem se manifestar através de dois mecanismos (Chasin & Azevedo, 2003):

34. (i) Pela acumulação do tóxico no organismo (a quantidade eliminada é inferior à absorvida): Exs. Chumbo (saturnismo), DDT (liberação do tecido adiposo após dietas)

35. (ii) Pela adição dos efeitos causados por exposições repetidas (sem que o tóxico se acumule no organismo). Ex. Contaminação por dissulfeto de carbono.

36. CS2. Um líquido incolor, inflamável e venenoso. É utilizado como um solvente e apresenta propriedades contra-irritantes e anestésica local, mas não é utilizado para esse fim. É altamente tóxico, com pronunciados efeitos hematológico e dermatológico sobre o SNC. In: Biblioteca Virtual em Saúde (http://www.bireme.br/php/decsws.php?tree_id=D01.875.350.850.074&lang=pt)

37. Ponto central na ecotoxicologia: Relação entre a concentração de um poluente ao qual um organismo é exposto e o consequente efeito tóxico. Relação dose-resposta: Proporciona a base da avaliação dos riscos proporcionados pelo poluente.

38. Os estudos toxicológicos empregam uma série de termos: Concentração efetiva (CE): concentração que afeta alguma função do organismo (ex., comportamento, respiração etc.). CE50: concentração que afeta 50% dos organismos. CE100: menor concentração que causa efeito em 100% dos organismos.

39. Concentração de “não efeito” (CE0): No Observed Adverse Effect Level (NOAEL) concentração máxima de um poluente que não provoca nenhum efeito observável. Concentração na qual nenhum efeito adverso é observado Menor concentração na qual algum efeito adverso é observado

40. Menor concentração na qual o efeito é observado Maior concentração na qual nenhum efeito é observado Concentração na qual morre metade da população em condições experimentais Walker et al. (2006)

41. Concentração segura: concentração máxima que não apresenta efeito sobre uma população após longo tempo de exposição sobre uma ou mais gerações.

42. Os indivíduos respondem diferentemente e, portanto, deve-se obter medidas de uma média (ou mediana) e do desvio.

43. Concentração Letal (CL) ou dose letal (DL):concentração na qual morre uma porcentagem de animais em determinado período de tempo. É medida experimentalmente Exemplo: CL50 (48horas) = concentração do material tóxico que mata 50% dos organismos em 48 horas.

44. A toxicologia ambiental usa frequentemente testes de toxicidade do tipo dose letal mediana ou concentração letal mediana (CL50): É um teste agudo que mede a dose na qual 50% da população (testada no experimento) morre durante certo período de tempo.

45. Toxicidade aguda: LD50 Beeby (1994) Beeby (1994)

46. Chasin & Azevedo (2003) Toxicidade aguda: DL50

47. Chasin & Azevedo (2003) Toxicidade aguda: DL50

48. Chasin & Azevedo (2003) Toxicidade aguda: comparação entre poluentes

49. O período de exposição é importante

50. No exemplo anterior, cada ponto é obtido através de um experimento independente que estima o CL50