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ANÁLISE AMBIENTAL ANÁLISE AMBIENTAL Análise Am biental Camila Bolfarini Bento Camila Bolfarini Bento GRUPO SER EDUCACIONAL gente criando o futuro Em uma época em que as exigências relacionadas ao controle ambiental estão cada vez maiores, o biomédico desponta como um pro� ssional capaz de atuar ativamente na temática ambiental, desde que possua conhecimentos sólidos e a capacidade de fazer interconexões entre as áreas. O manejo do ambiente demanda um conhecimen- to dos padrões e processos dos sistemas biológicos para permitir o desenvolvimento de procedimentos de análise e avaliação, visando a proteção ou a conservação dos recursos biológicos (TAUK-TORNISIELO et al., 1995). Fazer uso da perspectiva ecossistêmica signi� ca a possibilidade de o pro� ssional se posicionar crítica e formalmente e que os planos de análise ambiental não devem con- siderar somente os aspectos físico-químicos e os parâmetros legais, mas principal- mente devem buscar a integridade biológica. Desse modo, tendo contextualizado a relação entre o biomédico e a ecologia, inicia- remos os estudos dos conceitos relativos à especialidade da biologia que relaciona os seres vivos entre si e com o meio ambiente, a ecologia. Capa_SER_FARMA_ANAMBI.indd 1,3 05/05/2021 13:46:26 © Ser Educacional 2021 Rua Treze de Maio, nº 254, Santo Amaro Recife-PE – CEP 50100-160 *Todos os gráficos, tabelas e esquemas são creditados à autoria, salvo quando indicada a referência. Informamos que é de inteira responsabilidade da autoria a emissão de conceitos. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida por qualquer meio ou forma sem autorização. A violação dos direitos autorais é crime estabelecido pela Lei n.º 9.610/98 e punido pelo artigo 184 do Código Penal. Imagens de ícones/capa: © Shutterstock Presidente do Conselho de Administração Diretor-presidente Diretoria Executiva de Ensino Diretoria Executiva de Serviços Corporativos Diretoria de Ensino a Distância Autoria Projeto Gráfico e Capa Janguiê Diniz Jânyo Diniz Adriano Azevedo Joaldo Diniz Enzo Moreira Camila Bolfarini Bento DP Content DADOS DO FORNECEDOR Análise de Qualidade, Edição de Texto, Design Instrucional, Edição de Arte, Diagramação, Design Gráfico e Revisão. SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 2 05/05/2021 13:47:20 Boxes ASSISTA Indicação de filmes, vídeos ou similares que trazem informações comple- mentares ou aprofundadas sobre o conteúdo estudado. CITANDO Dados essenciais e pertinentes sobre a vida de uma determinada pessoa relevante para o estudo do conteúdo abordado. CONTEXTUALIZANDO Dados que retratam onde e quando aconteceu determinado fato; demonstra-se a situação histórica do assunto. CURIOSIDADE Informação que revela algo desconhecido e interessante sobre o assunto tratado. DICA Um detalhe específico da informação, um breve conselho, um alerta, uma informação privilegiada sobre o conteúdo trabalhado. EXEMPLIFICANDO Informação que retrata de forma objetiva determinado assunto. EXPLICANDO Explicação, elucidação sobre uma palavra ou expressão específica da área de conhecimento trabalhada. SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 3 05/05/2021 13:47:20 Unidade 1 - Introdução à análise ambiental Objetivos da unidade ........................................................................................................... 12 Introdução à Ecologia.......................................................................................................... 13 Conceitos de Ecologia .................................................................................................... 13 Biosfera e ecossistema .................................................................................................. 16 Dinâmica de populações ................................................................................................ 21 Ecologia das populações ............................................................................................... 25 Biomarcadores...................................................................................................................... 27 Avaliação de risco ambiental ........................................................................................ 28 Risco socioambiental ...................................................................................................... 30 Monitoramento de populações expostas a agentes tóxicos ................................... 33 Ecologia humana e das doenças .................................................................................. 34 Sintetizando ........................................................................................................................... 36 Referências bibliográficas ................................................................................................. 37 Sumário SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 4 05/05/2021 13:47:20 Sumário Unidade 2 - Ecotoxicologia ambiental e bioindicadores de qualidade ambiental Objetivos da unidade ........................................................................................................... 41 Ecotoxicologia ambiental ................................................................................................... 42 Risco ecotoxicológico e saúde humana ...................................................................... 43 Poluentes ambientais .................................................................................................... 46 Agentes poluidores ......................................................................................................... 53 Poluição da água e do solo ............................................................................................ 59 Bioindicadores de qualidade ambiental ......................................................................... 62 Estressores ambientais e hidrológicos ........................................................................ 64 Gerenciamento de resíduos tóxicos de laboratórios ............................................... 67 Sintetizando ........................................................................................................................... 68 Referências bibliográficas ................................................................................................. 69 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 5 05/05/2021 13:47:20 Sumário Unidade 3 - Análises ambientais e qualidade ambiental Objetivos da unidade ........................................................................................................... 72 Análises químicas e a manutenção da qualidade ambiental ...................................... 73 Volumetria ......................................................................................................................... 74 Volumetria de neutralização .............................................................................................. 76 Análise de acidez potencial do solo por volumetria de neutralização ................... 78 Determinação de alumínio trocável do solo por volumetria de neutralização......79 Análise das águas e determinação da acidez das águas ........................................ 80 Bioacumulação do ácido benzoico no organismo e determinação do coeficiente de partição.........................................................................................................................84 Remoção de compostos orgânicos voláteis (COVs) pelo carvão ativo .................. 88 Volumetria de complexação .............................................................................................. 92 Determinação do ferro e alumínio trocável do solo por volumetria de complexação....93 Análise do teor de magnésio e cálcio no solo por volumetria de complexação ..... 94 Determinação do tipo de acidez do solo .................................................................... 96 Sintetizando .........................................................................................................................100 Referências bibliográficas ............................................................................................... 101 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 6 05/05/2021 13:47:20 Sumário Unidade 4 - Metodologias e procedimentos para análises de água e ar Objetivos da unidade ......................................................................................................... 104 Métodos analíticos ............................................................................................................ 105 Volumetria de óxido-redução ...................................................................................... 105 Método do iodo .............................................................................................................. 106 Método enzimático ........................................................................................................ 107 Análise das águas .............................................................................................................. 108 Determinação do oxigênio dissolvido no meio aquático ........................................ 111 Fatores que influenciam na quantidade de oxigênio dissolvido na água ............ 113 Determinação da demanda química de oxigênio (DQO) ......................................... 115 Determinação do teor de ferro na água .................................................................... 117 Determinação do cloro residual livre ......................................................................... 118 Dosagem da acidez na água (ou esgoto) devido ao CO2, ácidos minerais e sais hidrolisados .................................................................................................................... 119 Determinação de coliformes fecais na água ............................................................ 121 Como decidir o melhor método de tratamento da água ......................................... 125 Qualidade do ar................................................................................................................... 127 Método visual SIERP .................................................................................................. 131 Sintetizando ......................................................................................................................... 133 Referências bibliográficas ............................................................................................... 134 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 7 05/05/2021 13:47:20 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 8 05/05/2021 13:47:20 Em uma época em que as exigências relacionadas ao controle ambiental estão cada vez maiores, o biomédico desponta como um profi ssional capaz de atuar ativamente na temática ambiental, desde que possua conhecimen- tos sólidos e a capacidade de fazer interconexões entre as áreas. O manejo do ambiente demanda um conhecimento dos padrões e processos dos sistemas biológicos para permitir o desenvolvimento de procedimentos de análise e ava- liação, visando a proteção ou a conservação dos recursos biológicos (TAUK- -TORNISIELO et al., 1995). Fazer uso da perspectiva ecossistêmica signifi ca a possibilidade de o profi s- sional se posicionar crítica e formalmente e que os planos de análise ambiental não devem considerar somente os aspectos físico-químicos e os parâmetros legais, mas principalmente devem buscar a integridade biológica. Desse modo, tendo contextualizado a relação entre o biomédico e a ecolo- gia, iniciaremos os estudos dos conceitos relativos à especialidade da biologia que relaciona os seres vivos entre si e com o meio ambiente, a ecologia. ANÁLISE AMBIENTAL 9 Apresentação SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 9 05/05/2021 13:47:20 Dedico este trabalho aos meus professores, que acrescentaram conhecimento teórico e prático desde a minha formação de base até a pós-graduação. Agradeço por serem profi ssionais tão dedicados nessa árdua e nobre tarefa de formar pessoas intelectual e socialmente. A professora Camila Bolfarini Bento é doutora e mestre em Biotecnologia e Monitoramento Ambiental pela Univer- sidade Federal de São Carlos – UFSCar (2020). Licenciada em Biologia (2020) e bacharel em Engenharia Agronômica pela Universidade Estadual Paulista – Unesp (2012). Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/3230386423166043 ANÁLISE AMBIENTAL 10 A autora SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 10 05/05/2021 13:47:21 INTRODUÇÃO À ANÁLISE AMBIENTAL 1 UNIDADE SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 11 05/05/2021 13:47:36 Objetivos da unidade Tópicos de estudo Contextualizar a importância e fornecer conceitos sobre Ecologia aos estudantes de Biomedicina; Abordar a dinâmica do meio ambiente e de seus indivíduos, assim como os principais fatores que mantêm o seu equilíbrio; Apresentar a importância dos fatores ecológicos e o impacto da atividade humana no meio ambiente; Apresentar ferramentas para avaliação e monitoramento de riscos ambientais. Introdução à Ecologia Conceitos de Ecologia Biosfera e ecossistema Dinâmica de populações Ecologia das populações Biomarcadores Avaliação de risco ambiental Risco socioambiental Monitoramento de populações expostas a agentes tóxicos Ecologia humana e das doenças ANÁLISE AMBIENTAL 12 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 12 05/05/2021 13:47:37 Introdução à Ecologia A palavra ecologia deriva da pala- vra grega oikos que signifi ca “casa” ou “lugar onde se vive” e logos que signifi - ca “estudo” (ODUM, 2001). Assim, em um sentido literal, a Ecologia é o estu- do dos organismos em sua casa, en- tendido por nós como planeta Terra. No dicionário, é defi nida como o ramo da Biologia que estuda as relações en- tre os organismos vivos e suas relações com seus respectivos ambientes. Podemos ainda defi nir Ecologia como “o estudo das inter-relações que li- gam os organismos vivos ao seu ambiente” ou, considerando uma abordagem mais genérica, como “o estudo da estrutura e do funcionamento da natureza uma vez que ela se ocupa de estudar os grupos de organismos e de processos funcionais na terra, no mar e na água doce” (ODUM, 2001, p. 4). Conceitos de Ecologia O termo ecologia foi utilizado pela primeira vez, em 1866, por Ernst Haeckel; para ele, o entendimento dos processos de desenvolvimento do organismo e da Ecologia era necessário para que os mecanismos evolutivos fossem verda- deiramente compreendidos (WATTS; HOßFELD; LEVIT, 2019). Nesse sentido, o conceito de Ecologia construído no século XIX, por Haeckel, envolve um sistema teórico que abrange desenvolvimento, evolução e meio ambiente. A compreensão moderna de Ecologia a contextualiza como o estudo cien- tífi co da distribuição e abundância dos organismos e de suas respectivas inte- rações (TOWNSEND; BEGON; HARPER, 2008). Atualmente, sabemos que a Eco- logia está focada em uma ideia de ecossistema que pode ser empregada em qualquer área, pois trata as relações entre os organismos e o meio ambiente como uma rede funcional envolvendo os componentes bióticos e abióticos. É importante que se compreenda o espectro dos sistemas biológicos, para tanto, o Quadro 1 apresenta alguns dos principais termos em Ecologia. ANÁLISE AMBIENTAL 13 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 13 05/05/2021 13:47:56 Termo Significado Exemplo Organismo São os seres, em seus diferentes graus de organização, que se mantêm em contato com um meio biótico e abiótico com os objetivos de sobrevivência e reprodução. Os organismos multicelulares, como os animais. Espécie São os indivíduos semelhantes de uma população natural que podem se reproduzir e gerar descendentes férteis. A espécie Felis catus (gato doméstico). População São grupos de indivíduos de uma mesma espécie formados por qualquer tipo de organismo em um determinado período. As bactérias da espécie Streptococcus pyogenes causando uma inflamação na garganta durante uma semana. Comunidade É o conjunto de populaçõesque habitam um determinado espaço em um determinado tempo. Os seres de um lago no período Cretáceo. Ecossistema É uma rede de relações das comunidades entre si e delas com os fatores abióticos. A Floresta Amazônica forma um ecossistema. Habitat É um local que contém um conjunto de condições bióticas e abióticas ideais para uma espécie se desenvolver. Atualmente, o habitat dos leões consiste nas savanas da África e da Índia. Nicho ecológico Conjunto das condições ambientais e recursos relacionados a uma espécie que resulta no desenvolvimento de uma determinada função ecológica. O leão carnívoro e predador em seu habitat. Fatores abióticos Condições físicas, químicas e edáficas (elementos não vivos) que fazem com que uma espécie exista em um habitat. Condições de temperatura, acidez e tipo de solo. Fatores bióticos Efeitos causados pelos seres vivos por meio de suas relações ecológicas. Os grupos de organismos autótrofos e heterótrofos. Energia Força motriz que entra em um sistema fluindo nos níveis tróficos da cadeia alimentar por transferência e troca. Energia solar captada pelas plantas por meio da fotossíntese. QUADRO 1. GLOSSÁRIO PARA ESTUDOS EM ECOLOGIA ANÁLISE AMBIENTAL 14 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 14 05/05/2021 13:47:56 O espectro dos sistemas biológicos é subdividido em níveis que podem ser entendidos a partir de seus atributos fundamentais, ou seja, das característi- cas que os definem, conforme mostra o Diagrama 1. Os níveis do espectro em conjunto com os componentes abióticos resultam em biossistemas. A quanti- dade, a variabilidade e a complexidade dos atributos que compõem cada sis- tema crescem, principalmente, da esquerda para a direita, todavia, o contrário também pode ocorrer. Genes Células Órgãos Organismos Populações Comunidades Sistemas genéticos Sistemas celulares Sistemas de órgãos Sistemas de organismos Sistema de populações Ecossistema Componentes bióticos Componentes abióticos mais igual a Biossistemas Matéria Energia DIAGRAMA 1. ESPECTRO DOS NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO Fonte: ODUM, 2001, p. 6. (Adaptado). Os níveis do espectro não podem ser compreendidos isoladamente, por essa razão se utiliza o termo “espectro”. É importante entender que a capacida- de de compreensão sobre um nível é influenciada pelo grau de conhecimento sobre aquele anteriormente posicionado. Contudo, tal condição não é suficien- te para explicar todos os fenômenos que ocorrem ao nível que se está alisando, pois existem características exclusivas em cada um deles. Logo, é possível conceber o sistema a partir de qualquer nível hierárquico ou em qualquer posição intermediária conveniente. Além disso, o fluxo ener- gético entra e sai do espectro, fluindo constantemente por ele. Analisando o espectro, podemos observar que a Ecologia se aplica a estudar a interdepen- dência e as inter-relações a partir dos níveis que englobam os organismos, populações e comunidades. A capacidade limite regula o crescimento de uma população. Fatores como nascimento, morte, imigração e emigração controlam a capacidade limite. Os indivíduos de uma comunidade estabelecem relações que também regulam o crescimento populacional. ANÁLISE AMBIENTAL 15 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 15 05/05/2021 13:47:57 Segundo uma perspectiva ecológica, na qual é imprescindível a inclusão de conceitos e de teorias ecológicas, a análi- se ambiental deve considerar, então, o espectro dos níveis de organização, resultando na inclusão dos atributos ecossistêmicos, das comunidades, das po- pulações e dos indivíduos. Biosfera e ecossistema Como vimos no espectro dos níveis de organização, o ecossistema é o nível com maior quantidade, variabilidade e complexidade de atributos. Por isso, os ecossistemas formam as unidades básicas de trabalho da Ecologia, eles abar- cam fatores bióticos e abióticos que se infl uenciam e se inter-relacionam até atingirem o equilíbrio. Ecossistemas são variáveis em termos de dimensão: podemos levar em consideração as populações de organismos que sobrevivem em microecossistemas, como por exemplo, um tronco de árvore em decompo- sição, até fl orestas gigantescas com suas características específi cas. CITANDO [...] qualquer unidade que inclua a totalidade dos organismos de uma área determinada interagindo com o ambiente físico por forma a que uma corrente de energia conduza a uma estrutura trófi ca, a uma diversidade biótica e a ciclos materiais (isto é, troca de materiais entre partes vivas e não vivas) claramente defi nidos dentro do sistema é um sistema ecológico ou ecossistema (ODUM, 2001, p. 7). Considerando as relações entre os organismos e o meio ambiente para ob- tenção de energia, considera-se que elas estão impreterivelmente relaciona- das aos organismos autótrofos e heterótrofos. Sendo que: • Autótrofos: são os organismos que produzem o próprio alimento; • Heterótrofos: são os organismos que não produzem o próprio alimento. As relações entre organismos autótrofos e heterótrofos em conjunto com os fatores abióticos, em um mesmo ecossistema, estabelecem os níveis trófi cos fazendo com que os organismos se arranjem hierarquicamente em diferentes grupos dentro de uma cadeia alimentar, conforme apresenta o Diagrama 2. ANÁLISE AMBIENTAL 16 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 16 05/05/2021 13:47:57 DIAGRAMA 2. NÍVEIS TRÓFICOS DA CADEIA ALIMENTAR Produtores Consumidores Decompositores Herbívoros Carnívoros Onívoros Plantas Bactérias Fungos Cadeia alimentar Na cadeia alimentar, os produtores são os organismos autótrofos, sendo que utilizam a energia luminosa e as substâncias simples para obtenção de ener- gia ao longo de seu ciclo de vida. Os produtores são essenciais para a manu- tenção da cadeia alimentar uma vez que dão suporte energético (alimentar) aos consumidores e decompositores (organismos heterótrofos). Os consumidores podem ser classificados em: • Primários: herbívoros; • Secundários: carnívoros que se alimentam dos herbívoros; • Terciários: carnívoros que se alimentam de carnívoros. Os onívoros transitam entre os níveis tróficos de acordo com a disponibilida- de de alimento, podendo ter hábitos herbívoros e/ou carnívoros. Já a ação dos decompositores disponibiliza substâncias simples (nutrientes) indispensáveis para os produtores. O fluxo de energia e matéria nos ecossistemas ocorre de modo distinto, en- quanto o primeiro é unidirecional, o segundo é cíclico, pois a matéria existe no ambiente em quantidade limitada. Os diferentes níveis tróficos configuram o aspecto cíclico da reciclagem da ma- téria. O aspecto cíclico é chamado de ciclo biogeoquímico. Os ciclos biogeoquí- micos não ocorrem isoladamente, ao contrário, são interdependentes e ocorrem de modo contínuo e simultâneo. Resumidamente, ciclos mais relevantes para compreendermos a interdependência e as inter-relações ecossistêmicas são: ANÁLISE AMBIENTAL 17 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 17 05/05/2021 13:47:57 • Ciclo da água: ocorre ciclicamente pela evaporação e evapotranspiração; a acumulação de água em estado gasoso na atmosfera forma as nuvens que pre- cipitam de forma líquida ou sólida (chuva, orvalho, neve ou granizo); • Ciclo do carbono: o carbono é um elemento fundamental na composição de moléculas como carboidratos, pro- teínas e lipídeos, ele está presente no metabolismo da maioria dos organis- mos; ocorre ciclicamente no ambiente quando o carbono presente na atmos- fera é assimilado, podendo ser utiliza- do como alimento pelos consumidores e decompositores; • Ciclo do oxigênio: a ciclagem do oxigênio ocorre por meio de processos como fotossíntese, respiração celular, decomposição e combustão. O ciclo passa por ambientes como oceanos, solo e pelos organismos vivos; • Ciclo do nitrogênio: a ciclagem do nitrogênio ocorre, principalmente, pela ação bacteriana. As bactérias são responsáveis por processos como nitrifi cação, desnitrifi caçãoe fi xação que retiram e devolvem o nitrogênio dos organismos para o ambiente. Os fatores abióticos são importantes para o funcionamento dos ecossiste- mas, pois regulam o equilíbrio dos processos em conjunto com os componentes bióticos. Em geral, alterações nesses componentes resultam em desequilíbrio ecossistêmico ou mudanças na diversidade e abundância de espécies. Os com- ponentes abióticos são divididos em: • Físicos: luz, temperatura, precipitação, vento, pressão, fogo, correntes ma- rítimas etc.; • Químicos: pH, nutrientes, água, salinidade, oxigênio dissolvido, matéria or- gânica, entre outros; • Edáfi cos: tipo de solo, tipo de vegetação, erodibilidade, declividade etc. Conforme o Quadro 2, os ecossistemas podem ser descritos de acordo com alguns de seus componentes. ANÁLISE AMBIENTAL 18 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 18 05/05/2021 13:48:17 Componente Descrição Exemplo Substâncias inorgânicas Substâncias que estão envolvidas na ciclagem dos materiais. Carbono, nitrogênio, dióxido de carbono e água. Compostos orgânicos Compostos que conectam o biótico e o abiótico. Proteínas, carboidrato, lipídeos, substâncias húmicas. Regime climático Fatores físicos que definem condições de clima. Temperatura, altitude e pressão atmosférica. Produtores Organismos autótrofos. Plantas. Macroconsumidores ou fagótrofos Organismos heterótrofos. Animais. Microconsumidores, saprófitos ou osmótrofos Organismos heterótrofos. Bactérias e fungos. QUADRO 2. COMPONENTES QUE DESCREVEM OS ECOSSISTEMAS DIAGRAMA 3. A BIOSFERA E OS COMPARTIMENTOS QUE A COMPÕEM Fonte: ODUM, 2001, p. 11-12. (Adaptado). Fonte: Shutterstock. Acesso em: 26/02/2021. A biosfera ou ecosfera é o sistema que inclui todos os organismos vivos da Ter- ra, interagindo com o ambiente físico e formando os ecossistemas (Diagrama 3). Re- sumidamente, a biosfera é o nível de maior complexidade ecológica no espectro dos sistemas biológicos, pois é composta por todos os ecossistemas do nosso planeta. ANÁLISE AMBIENTAL 19 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 19 05/05/2021 13:48:23 A biosfera é composta pelos seguintes compartimentos: • Litosfera: compreende a camada sólida que cobre a superfície terrestre (crosta e manto terrestre); • Hidrosfera: compreende toda a água da Terra, esteja ela em superfície ou sub- terrânea, em estado sólido, líquido ou gasoso; • Atmosfera: compreende a faixa composta por diferentes moléculas em estado gasoso que envolve o planeta Terra. Em todos os compartimentos da biosfera existe vida, essa condição é possível graças à existência de um sistema de entrada de matéria e energia. A entrada e as trocas de matéria são relativamente estáveis, enquanto a energia flui constante- mente pelo planeta Terra. Como vimos, a biosfera se compõe de todos os ecossistemas do nosso planeta, haja vista a dimensão dessa definição, alguns agrupamentos são utilizados com ob- jetivo de facilitar a nossa compreensão sobre os ecossistemas presentes na biosfe- ra, conforme mostra o Diagrama 4. DIAGRAMA 4. DIVISÕES DA BIOSFERA Epinociclo (biociclo terrestre) Florestas Savanas Campos Desertos Florestas Floresta amazônica Mata Atlântica Desertos Saara Calaári Campos Pampas Pradarias Savanas Caatinga Pantanal Zona nerítica Zona batial Zona abissal (profundidades) Talassociclo (biociclo marinho) Limnociclo (biociclo de água doce) Biosfera Conjunto de ecossistemas Biociclos Subdivide os ecossistemas distintos Biocoros Subdivide os biociclos distintos Biomas Subdivide os biocoros distintos ANÁLISE AMBIENTAL 20 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 20 05/05/2021 13:48:23 É importante destacar que o Brasil possui seis biomas e um sistema costeiro (BRASIL, 2018). São biomas brasileiros: • Amazônia: possui a maior diversidade de fl ora e fauna do mundo e ocupa aproximadamente 49% do território brasileiro, fazendo parte do biocoro fl oresta. Possui extrema relevância na manutenção do regime pluviométrico do País; • Mata Atlântica: ocupa aproximadamente 13% do território brasileiro e faz parte do biocoro fl oresta. Apresenta elevada densidade populacional e menos da metade da sua vegetação natural está preservada; • Cerrado: ocupa aproximadamente 24% do território brasileiro e faz parte do biocoro savana. Trata-se da savana com a maior diversidade do mundo; • Caatinga: localizada no semiárido brasileiro, ocupa aproximadamente 10% do território do País; • Pampa: ocupa 2% do território brasileiro, é um bioma com grande variação da amplitude térmica, chegando a atingir temperaturas negativas durante o inverno; • Pantanal: ocupa aproximadamente 2% do território brasileiro, é uma das re- giões com a maior biodiversidade do planeta. Dinâmica de populações Vale considerar o estudo da dinâmica das populações, pois já sabemos o que são e onde as populações estão localizadas dentro da biosfera. É impor- tante compreender como as populações se formam, funcionam, crescem e se mantêm – ou não – em equilíbrio, pois a dinâmica populacional é determinante no processo evolutivo das espécies pela seleção natural. Por meio do estudo da dinâmica de populações é possível observar, enten- der e prever variações na abundância das espécies que compõem um ecossis- tema. Para isso, ressalta-se as interações e as reações dos seres com outros seres e com o seu ambiente. Uma população compartilha três propriedades: • Distribuição: refere-se às fronteiras demográfi cas e abrangência geográ- fi ca durante seu ciclo de vida; • Dispersão: referente à distância ou ao espaçamento entre os indivíduos, que pode ser agrupada (cardumes), homogênea (grupos de seres humanos) ou aleatória (populações de árvores em uma fl oresta); ANÁLISE AMBIENTAL 21 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 21 05/05/2021 13:48:23 • Densidade: é a razão entre o número de indiví- duos que compõem uma população em um determi- nado espaço em um determinado tempo. A densidade populacional pode ser bruta ou eco- lógica, sendo que o primeiro caso descreve o número de indivíduos por unidade de espaço total e o segundo aborda a ques- tão do habitat, ou seja, o espaço que pode ser habitado pela popu- lação. A densidade populacional pode ser estimada por diferentes metodolo- gias, isso permite que questões sobre as tendências populacionais possam ser estudadas, por exemplo, o estudo sobre sobrevivência e ameaças de extinção, e que um diagnóstico populacional possa ser feito. Os principais métodos de quantificação da densidade populacional são: • Densidade absoluta: faz contagens totais da população (censo, recensea- mento); • Densidade relativa: esse método é usado em situações em que não é possível amostrar a população inteira. Nesse caso, são realizadas amostragens populacionais, que podem ser feitas em áreas pré-definidas, por retirada de organismos ou por marcação com liberação e recaptura. A densidade populacional é controlada pela taxa de nascimento, crescimen- to e mortalidade. Deve haver um equilíbrio entre as taxas para que não ocorra um desequilíbrio populacional e escassez de recursos. Alguns fatores são responsáveis por promoverem mudanças no tamanho das populações, tais como: • Fatores relativos à dispersão: • Emigração, imigração e migração: são os tipos de movimentos popu- lacionais que refletem a capacidade de colonizar novas áreas; • Fatores relativos à densidade: • Natalidade: capacidade de aumento da população, em números, em um determinado período de tempo, por meio de nascimento, germina- ção, eclosão etc.; • Mortalidade: trata-se do número de indivíduos que morrem na popu- lação em um determinado período de tempo. Pode-se considerar fato- res como mortes por faixa etária e incidência de doenças para analisar o futuro populacional. ANÁLISE AMBIENTAL 22 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 22 05/05/2021 13:48:23 O registro de flutuações populacionais é mais constante na natureza, uma vez que a disponibilidade de recursos é sempre finita. Entretanto, exis-tem diversos modelos de previsão do crescimento populacional, dos quais destacam-se: • Exponencial: o crescimento populacional é constante no tempo, pois há condições ideais e não há escassez de recursos; dificilmente observado na natureza; • Logístico: o crescimento populacional é exponencial até que fatores am- bientais limitem o crescimento; descreve condições que ocorrem na natureza com maior frequência. Em resumo, o crescimento populacional pode ser entendido pela seguinte equação: ∆N = (B + i) - (D + e) (1) Onde: ∆N = crescimento populacional; B = natalidade; D = mortalidade; i = imigração; e = emigração. A equação de crescimento populacional permite que, a partir das entradas e saídas de indivíduos, seja possível estimar as dinâmicas populacionais. Ou seja, se ∆N > 0, a população está aumentando; se ∆N = 0, a população está es- tabilizada (possui tamanho constante); se ∆N < 0, a população está em declínio. As curvas de sobrevivência são parâmetros importantes a serem estudados quando abordamos o tema estrutura sexual, pois a partir desse conceito são definidas as estratégias reprodutivas. São apresentadas por meio de gráficos que mostram em qual etapa do ciclo de vida a taxa de mor- talidade aumenta, ou seja, a quantidade de indivíduos que sobre- vivem ao longo do tempo. As curvas de sobrevivência podem ser (TOWNSEND; BEGON; HARPER, 2006): • Tipo I: a mortalidade é maior no final do ci- clo de vida, fazendo que a probabilidade de so- brevivência seja elevada durante a maior parte desse ciclo; ANÁLISE AMBIENTAL 23 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 23 05/05/2021 13:48:23 • Tipo II: a mortalidade é distribuída igualmente em todas as etapas do ciclo de vida; assim, a probabilidade de morte permanece constante com a idade; • Tipo III: a mortalidade é maior no início do ciclo de vida seguida de elevada probabilidade de sobrevivência dos indivíduos que passam da fase de morta- lidade alta. A partir das curvas de sobrevivência é possível entender a estrutura sexual e o período do ciclo de vida em que o indivíduo pode se produzir. As estraté- gias reprodutivas entram nesse contexto como uma condição essencial para a perpetuação da espécie em seus ambientes. O desempenho da espécie ao explorar e colonizar um ambiente depende das estratégias escolhidas, bem como dos fatores bióticos e abióticos que determinaram o sucesso ou insuces- so da espécie. Nesse contexto, destaca-se a estratégia de reprodução r/K, que é um modelo de crescimento populacional exponencial em que há seleção de ca- racterísticas biológicas que podem ter sucesso ou não, dependendo das par- ticularidades do ambiente. Nesse modelo, o crescimento da população varia ao longo do tempo de acordo com a estratégia escolhida. Nessa estratégia, os indivíduos são classificados em dois grupos: • Estrategistas r (r-estrategistas): colonizadores de habitats vazios. Geral- mente, colonizam ambientes instáveis e imprevisíveis. O tempo decorrido do nascimento até a fase reprodutiva costuma ser curto. A prole cresce sem cui- dado dos pais e possui muitos indivíduos. Possuem expectativa de vida curta e alta taxa de mortalidade. Além disso, possuem poucas estratégias de defesa, mas apresentam ampla tolerância ao ambiente. Exemplos: dente-de-leão e a maioria dos peixes; • Estrategistas K (K-estrategistas): são competidores, pois exploram ha- bitats colonizados e, por isso, disputam recursos. Geralmente, coloni- zam ambientes estáveis e previsíveis. O tempo decorrido até a fase adulta costuma ser longo. Grande parte da vida da prole, que é de poucos indivíduos, ocorre sob o cuidado dos pais, o que garante altas taxas de sobrevivência e longevidade. Possuem muitas estratégias de defesa, pois apre- sentam baixa tolerância ao ambiente. Exemplos: se- res humanos e felinos. ANÁLISE AMBIENTAL 24 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 24 05/05/2021 13:48:23 Ecologia das populações A Ecologia das populações estuda como os fatores bióticos e abióticos in- fl uenciam na densidade, na dispersão e no tamanho de uma população. Pode- -se considerar a existência de fatores que limitam (controlam) o crescimento populacional de acordo com duas classifi cações: • Dependentes, direta ou inversamente, da densidade (controle popu- lacional intrínseco): a população se autorregula, ou seja, a intensidade do controle aumenta com o aumento populacional; • Independentes da densidade (controle populacional extrínseco): a in- tensidade do controle populacional independe do tamanho da população. O Gráfi co 1 mostra como esses fatores se comportam ao limitar o cresci- mento de uma população. Fonte: ODUM, 2001, p. 312. (Adaptado). In te ns id ad e do fa to r Densidade populacional Inversamente dependente Diretamente dependente Independente GRÁFICO 1. COMPORTAMENTO DOS FATORES QUE LIMITAM O CRESCIMENTO POPULACIONAL ANÁLISE AMBIENTAL 25 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 25 05/05/2021 13:48:23 Para que se entenda como os fatores bióticos e abióticos influenciam na população, é importante compreender os tipos de relações ecológicas entre os seres vivos. Destaca-se que essas relações refletem o grau de dependência en- tre os indivíduos de uma população, podendo ocorrer entre indivíduos da mes- ma espécie (intraespecíficas ou homotípicas) ou entre indivíduos de espécies diferentes (interespecíficas ou heterotípicas). Quando as relações resultam em benefícios mútuos ou de um dos indivíduos, desde que não causem prejuí- zo ao outro, são chamadas de interações positivas ou harmônicas; quando há prejuízo a algum dos indivíduos da relação, são chamadas de negativas ou desarmônicas. Desse modo, considera-se: • Relações intraespecíficas harmônicas: • Sociedade: ocorre quando indivíduos de uma mesma espécie se as- sociam com objetivos em comum. A sobrevivência do indivíduo não de- pende da sobrevivência da sociedade ou da proximidade a ela. Exemplo: seres humanos, cupins e formigas; • Colônias: ocorre quando indivíduos de uma mesma espécie se asso- ciam com objetivos em comum. A sobrevivência do indivíduo depende da sobrevivência da sociedade ou de estar próximo a ela. Além disso, pode haver ou não especialização de funções entre os indivíduos. Exemplo: corais e caravelas; • Relações intraespecíficas desarmônicas: • Canibalismo: ocorre quando o indivíduo se alimenta da sua própria es- pécie. Isso pode ocorrer por diversos motivos, por exemplo, por escassez de alimento, por questões culturais/religiosas ou por questões reprodu- tivas. Exemplos: ratos, algumas etnias humanas pré-sociedade moderna, cachorros e viúva-negra; • Relações interespecíficas harmônicas: • Mutualismo: ambas as espécies envolvidas nessa relação são bene- ficiadas e dependem dessa relação para sobreviver. Exemplo: liquens (fungos e algas); • Protocooperação ou mutualismo facultativo: ambas as espécies en- volvidas nessa relação são beneficiadas, mas elas não dependem uma da outra para sobreviver. Exemplos: acácia e formigas, mamíferos e aves, anêmona-do-mar e caranguejo-eremita; ANÁLISE AMBIENTAL 26 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 26 05/05/2021 13:48:23 • Inquilinismo: apenas um dos indivíduos da relação se benefi cia obtendo abrigo, mas não há prejuízo ao outro. Exemplos: orquídeas que “moram” em árvores e os peixes (fi erásfer) que vivem nos pepinos-do-mar; • Comensalismo: apenas um dos indivíduos da relação se benefi cia obten- do alimento a partir da outra espécie, também não há prejuízo ao outro. Exemplos: o homem e o urubu, rêmoras e tubarões, carnívoros e abutres; • Relações interespecífi cas desarmônicas: • Amensalismo ou antibiose: ocorre quando indivíduos de uma espécie liberam substâncias tóxicas que impedem ou limitam a reprodução ou so- brevivência de outras espécies. Exemplos: fungos que produzem antibióti- cos e inibem o crescimento bacteriano; • Sinfi lia ou esclavagismo: ocorre quando uma espécie se aproveita do trabalho, atividade ou alimentodo outro. Exemplos: seres humanos e abe- lhas, formigas e pulgões, fragatas e gaivotas; • Predatismo ou herbivorismo: ocorre quando o indivíduo de uma espé- cie caça ou captura outra espécie para se alimentar. Exemplos: leões e ze- bras, plantas carnívoras e insetos; • Parasitismo: ocorre quando um indivíduo de uma espécie vive no corpo de outra espécie (hospedeira), causando-lhe prejuízos ou até a morte. Muitas doenças são re- sultado desse tipo de relação. Exemplos: piolhos, carrapatos, cravos, pulgas que se hospedam no homem e em outros animais. Biomarcadores As mudanças climáticas, a industrialização e o sistema econômico global estão degradando os serviços ecossistêmicos dos quais dependemos para sustentar a vida, inclusive aqueles que regulam o ciclo de toxinas e patógenos (OESTREICHER et al., 2018). Os sistemas terrestres têm sido tão transformados que alguns autores consideram que entramos em uma nova época geológica chamada Antropoceno (STEFFEN; CRUTZEN; MCNEILL, 2007). Processos contínuos, como desmatamento, eutrofi zação, perda de biodiversidade, desertifi cação e acidifi cação dos oceanos, defi nem nossas relações complexas e negativas com o meio ambiente. ANÁLISE AMBIENTAL 27 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 27 05/05/2021 13:48:24 Simultaneamente a essas mudanças ecológicas em larga escala, há uma reemergência de doenças e enfermidades, pois está cada vez mais difícil controlar a transmissão de agentes patogênicos e a expo- sição aos contaminantes ambientais (OESTREICHER et al., 2018, p. 24). Nesse contexto, ferramentas que possam ser utilizadas no diagnóstico ou para identifi car riscos de ocorrência, para estratifi car doentes e identifi car a gravidade ou progressão, prever um prognóstico ou monitorar um determi- nado tratamento de um determinado problema (como danos ambientais ou doenças), são de grande importância. Os biomarcadores ou marcadores Ecológicos são desenvolvidos com esse objetivo. Eles podem ser defi nidos como uma mudança na resposta biológica, desde níveis moleculares, passando pelo nível celular e fi siológico até mudança comportamental, que pode estar relacionada à exposição a um determinado ambiente contaminado (PEAKALL, 1994). Avaliação de risco ambiental Diversas são as condições, substâncias e organismos que podem nos colo- car em situação de risco. Na natureza não é diferente, principalmente quando consideramos a ação do homem sobre o meio ambiente. Por meio da avalia- ção do risco ambiental, é possível ter embasamento para a tomada de decisão diante de condições de incerteza. A avaliação de risco se antecipa ao dano propriamente dito ao identifi car seu potencial e impede que ele aconteça estimando a necessidade de medidas de mitigação. Os biomarcadores entram nesse contexto como ferramentas de mensuração que refl etem a interação entre um sistema biológico e um risco potencial (DAL PONT, 2014). Ou seja, um biomarcador é tudo aquilo que pode ser usado como um indicador de dano real ou potencial a algum organismo. Podem ser classifi cados como: • Biomarcadores de exposição: fazem a quanti- fi cação de uma substância de origem externa, seus possíveis metabolitos ou o produto da interação entre um composto químico estranho e uma molécula ou célu- la-alvo de um organismo; ANÁLISE AMBIENTAL 28 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 28 05/05/2021 13:48:24 • Biomarcadores de efeito: medição da diferenciação de um tecido ou flui- do do organismo que remeta a alguma condição de doença ou risco à saúde; • Biomarcadores de suscetibilidade: mostra o nível de resposta de um organismo à exposição e os fatores que o leva a diferenças de suscetibilidade ao agente de risco. Os estudos do efeito de agentes de risco ambiental devem focar no espec- tro de complexidade biológica (Diagrama 5), isso porque alterações decor- rentes da exposição a agentes de risco ambiental são mais frequentemente observadas em nível celular do que nos níveis de organização biológica mais elevados (HEATH, 1995). Os biomarcadores têm sido considerados sob essa mesma perspectiva, pois seus efeitos iniciais costumam ser observados a par- tir das funções celulares ou em níveis enzimáticos. Assim, uma vez que podem ser identificados biomarcadores de nível intracelular a níveis populacionais, a sua utilização pode esclarecer a relação causa-efeito e dose-efeito na avaliação de risco à saúde para fins de diagnóstico clínico e/ou monitoramento bioló- gico, quando realizado a partir de protocolos de rotina sistemática e periódica (AMORIM, 2003). Fonte: DAL PONT, 2014. (Adaptado). DIAGRAMA 5. ESPECTRO DE COMPLEXIDADE BIOLÓGICA NA AVALIAÇÃO DO EFEITO DE QUALQUER FATOR DE RISCO AMBIENTAL Nível populacional (avaliações comportamentais e ecológicas) Células e metabolismo Lesões histológicas Funções de órgãos Homeostase Crescimento e reprodução Nível subindividual (avaliações gênicas, enzimáticas e de permeabilidade de membranas) ANÁLISE AMBIENTAL 29 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 29 05/05/2021 13:48:24 No diagnóstico clínico, os biomarcadores são utilizados para evidenciar quadros de intoxicação aguda ou crônica, para validar um tratamento e/ou para avaliar predições em casos individuais. No monitoramento, são utiliza- dos para quantifi car o grau de exposição individual, para quantifi car o grau de exposição de uma população e/ou para avaliar o risco da exposição. No espectro de complexidade biológica, o objetivo de investigação do ris- co pode ocorrer dos baixos níveis de organização biológica (efeitos molecula- res, histológicos ou fi siológicos), ao nível de indivíduo (efeitos histopatológi- cos, bioenergéticos ou reprodutivos) ou aos níveis mais elevados (populações e comunidades). Quando se considera os baixos níveis de complexidade, re- mete-se a investigações de suborganismos, em que os efeitos da exposição ao risco podem ser visualizados em minutos ou horas. Entretanto, ao se con- siderar os níveis elevados de complexidade, o tempo para resposta à exposição é maior, podendo haver observação do risco somen- te anos após a exposição, o que aumenta a sua relevância ecológica. Risco socioambiental Os problemas resultantes do desenvolvimento das sociedades modernas caracterizam as sociedades de risco, que têm caráter globalizante. Esses pro- blemas são resultados da intensa aplicação da tecnologia e do consumismo desacompanhados da conscientização ambiental. A modernidade vem li- berando riscos irreversíveis em uma medida, até então, desconhecida, desse modo, a produção de riqueza é substituída pela produção riscos (BORINELLI; CAPELARI; GONÇALVES, 2015). Segundo os autores, a consciência do risco e o compromisso com seu enfrentamento dependem do nível material, da infor- mação e da formação de pessoas que tenham capacidade de perceber a amea- ça resultante das sociedades de risco. Segundo Beck (1992), há cinco teses que podem ter aplicação global resul- tantes da presença de riscos socioambientais: ANÁLISE AMBIENTAL 30 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 30 05/05/2021 13:48:24 • Quando em nível populacional, os riscos são percebidos em longo prazo e seus danos são sistemáticos e irreversíveis, muitas vezes são invisíveis e por não se basearem somente em interpretações científicas, mas também em opi- nião pública e política, estão abertos aos processos sociais de definição, o que os torna passíveis de interpretações errôneas. Com isso, pode haver diminuição da atenção ao nível do risco ou simplesmente conformismo ao conviver com ele; • Com o incremento da modernidade e da tecnologia acompanhado da in- tensificação das diferenças de classe sociais, há distribuição e incremento das situações de risco socioambiental. Em um primeiro momento, os riscos afetam diretamente os mais pobres, mas, com o passar do tempo, e com o incremento do risco, todos são afetados; • A existência do risco ambiental não coloca em xeque a economia capitalis-ta, ao contrário, ele se torna um negócio lucrativo; • Os riscos assumem postura tributária, por serem de escala populacional, e entraram em pautas políticas; • A consciência dos danos potenciais resultantes do risco ambiental o torna um conteúdo político explosivo que pode conduzir a reorganização do poder e das competências. A partir disso, pode-se definir os riscos no contexto socioambiental. Eles po- dem ter origem de fatores químicos, físicos ou biológicos ou do conjunto des- ses fatores. Podem ainda ser elencados os fatores psicológicos e acidentais, mas esses, em geral, são resultados das pressões socioambientais causadas pelos fatores químicos, físicos ou biológicos. Os riscos são caracterizados por sua atuação antrópica nas diversas condições bióticas ou abióticas do ecossistema (em estado sólido, líquido ou gasoso), que por diferentes desencadeamentos podem resultar em diversos graus de danos. Para que um evento de risco ocorra, um conjunto de condições precisa se estabelecer: o risco precisa existir e alguém ou algo precisa se expor a condições de sofrer algum prejuízo causado por esse risco. O risco combina a chance ou a frequência da ocorrência contaminante e, também, a magni- tude das consequências adversas aos receptores ambientais, tanto naturais quanto antrópicos, decorrentes da exposição a um perigo. Por fim, alguma via precisa fazer a conexão entre o contaminante e o seu receptor, conforme mostra o Diagrama 6. ANÁLISE AMBIENTAL 31 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 31 05/05/2021 13:48:24 Fonte: VIANA, 2010, p. 12. (Adaptado). DIAGRAMA 6. TRIPÉ DAS CONDIÇÕES QUE CARACTERIZAM O RISCO AMBIENTAL Contaminante Receptor Via de exposição Risco Se essas condições não ocorrerem, o risco não deve se concretizar (VIANA, 2010). Após entender as condições para que o risco socioambiental ocorra, é possível observar que a atividade antrópica pode conduzir a riscos em di- versas situações. É importante destacar algumas dessas situações, que, ao serem aprendidas, não devem ser entendidas como conceitos isolados, mas como condições conectadas e desencadeadas ciclicamente: • O abandono de construções gera o desgaste natural dos materiais que causam a redução da estabilidade das estruturas, descargas elétricas, incên- dios, explosões, desmoronamentos, exposição a substâncias tóxicas etc.; • Desmatamento de áreas nativas que resultam na extinção de espécies, perda de patrimônio genético (vacinas, remédios e avanços tecnológicos não ocorrem), desestruturação da organização ecológica pela destruição de habi- tat, predação excessiva, liberação de poluentes pela atividade subsequente, entrada de espécies exóticas ligadas à perda de espécies nativas, aumento da incidência de pragas e doenças etc.; ANÁLISE AMBIENTAL 32 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 32 05/05/2021 13:48:24 • Mudanças de uso do solo podem causar degradação, alteração em suas características físico-químicas, manejo impróprio, superexploração por cul- turas e pastagens ou ocupação urbana, redução da proteção e da estabili- dade da estrutura do solo, erosão e movimentos de massa, desabamento de estruturas, perda da capacidade hídrica e da fertilidade, lixiviação, redução da produtividade de áreas agrícolas destinadas à produção de alimentos etc.; • Populações de baixa renda sofrem com pouco saneamento, maior ex- posição a contaminantes e vetores de doenças, moradias informais em áreas de risco, condições de trabalho inadequadas, trabalho informal, baixa ins- trução e baixa remuneração, poucas condições de higiene, falta de acesso à água potável e energia elétrica, alimentação restrita e de baixa qualidade nutricional etc. Como visto, as situações de risco são locais, todavia, desencadeiam con- dições de risco global, como, por exemplo, o aquecimento global, as mudan- ças climáticas, as alterações de regimes hídricos, o derretimento em áreas polares, a desertifi cação, o desmatamento, a contaminação de lagos, rios e oceanos, bem como a perda de biodiversidade. Alguns hábitos modernos resultam no consumo tecnológico injustifi cado, na emissão de grande quantidade de poluentes na atmosfera e no solo, no uso inconsciente de plásticos e materiais não recicláveis, na baixa taxa de reciclagem de materiais, entre outros. O conhecimento da existência de potenciais danos justifi ca a necessidade da avaliação do risco socioambiental. O uso de ferramentas, como de biomar- cadores que auxiliam a estimar e prever condições de risco, é fundamental, assim como a presença de profi ssionais que dominem o uso e a avaliação dessas condições. Monitoramento de populações expostas a agentes tóxicos Detectar o risco antes da exposição diminui signifi cativamente seus efeitos adversos e a quantidade de indivíduos afetados, pois possibilita a adoção de me- didas de prevenção e controle. Essa condição defi ne o monitoramento. A ativida- de de monitoramento se baseia em uma rotina de avaliação e interpretação de parâmetros biológicos e/ou ambientais, conforme apresentado no Quadro 3. ANÁLISE AMBIENTAL 33 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 33 05/05/2021 13:48:24 Monitoramento ambiental Monitoramento biológico Avaliação de parâmetros ambientais. Avaliação de parâmetros biológicos. Coleta de amostras. Uso de indicadores biológicos ou biomarcadores. Monitoramento químico. Monitoramento por bioacumulação (nível individual); Monitoramento biológico e ecossistêmico (nível populacional e de comunidade). Exemplos: avaliação da presença de substâncias coletadas no ar, solo, água etc. Exemplo: avaliação da presença de substâncias no sangue, urina, ar exalado etc. QUADRO 3. AÇÕES DE MONITORAMENTO PARA DEFINIÇÃO DOS NÍVEIS DE EXPOSIÇÃO Fonte: AMORIM, 2003, p. 160. (Adaptado). Antes de fazer o monitoramento em si, é necessário defi nir os níveis per- missíveis de exposição ao risco, caracterizar as vias de exposição e avaliar os níveis de risco. É preciso conhecer a toxicocinética da substância – ou de seu matabolito – a ser monitorada. Para isso, deve-se conhecer as vias de absor- ção, distribuição, biotransformação, eliminação e acumulação da substância no organismo do indivíduo a quem se quer prevenir o dano. Além disso, é preciso conhecer a toxicodinâmica, ou seja, quais são os mecanismos de ação e seus efeitos negativos diretos e indiretos. Ecologia humana e das doenças Os componentes bióticos e abióticos que constituem o ecossistema natural, originais ou manipulados, integram a Ecologia humana. Devido à sua ampla capacidade de adaptação, os seres humanos ocuparam os mais diversos ecos- sistemas, alguns mais e outros menos favoráveis à sua sobrevivência. A ecologia tradicional, ao se preocupar tanto com os aspectos físicos e bioquímicos da natureza, solidifi cando uma ecologia dos bichos e outra ecologia das plantas, deixou de fora um grupo-chave para o entendimento das dinâmicas dos ecossistemas: a espécie humana, objeto-sujeito da ecologia humana (MARQUES, 2014, p. 14). Tomando como base as relações entre a sociedade e o ecossistema, a Ecolo- gia humana analisa os resultados das atividades dos seres humanos por meio do estudo das interações entre o ecossistema e o sistema social humano. ANÁLISE AMBIENTAL 34 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 34 05/05/2021 13:48:24 Seres humanos ocupam um nicho muito grande que foi historicamente construído, transformado e modificado pelo estabelecimento de relações ét- nico-culturais. Desse contexto deriva a enorme diversidade de habitats que os seres humanos podem viver. Apesar disso, existem casos em que o meio ambiente pode ser desfavorável à manutenção da saúde humana. Condições mínimas para a sobrevivência e reprodução dos seres humanos precisam ser mantidas, ou seja, para que haja o funcionamento regular das funções orgâni- cas, físicas ou mentais que permitem que a espécie se perpetue. Desse modo, deve-se considerar o conhecimento da Ecologia das doenças como uma ques- tão importantíssimana manutenção de um ambiente saudável que possibilite a permanência dos seres humanos em um determinado habitat. Como mencionado, vivemos em um mundo em transformação. Os seres hu- manos estão constantemente adentrando em áreas ecologicamente estáveis, que possuem espécies – conhecidas ou não – com nichos e habitat isolados. Essas espécies possuem suas próprias doenças e, na grande maioria das vezes, não se sabe se elas podem ser um risco à saúde dos seres humanos. Perturbar um ecossistema natural pode causar novas doenças, bem como modificar ou intensificar as que já são conhecidas. A maioria das doenças que surgiram nos últimos cinquenta anos são resultados da atividade antrópica em áreas nativas e de mudanças demográficas. As saúdes humana, animal e ecológica estão interligadas e preci- sam ser estudadas e gerenciadas de modo global. O estudo da Ecologia das doenças tenta descobrir, com base nas mudanças de paisagens naturais para áreas antrópicas, onde as próximas doenças podem se espalhar, atingin- do os seres humanos, e como identificá-las quando sur- girem, antes que se disseminem (ROBBINS, 2020). EXPLICANDO O consumo de animais selvagens é um exemplo de como a atividade hu- mana pode resultar em doenças com potencial pandêmico. Antes da pan- demia da COVID-19, pesquisadores já alertavam para potenciais infecções por coronavírus decorrentes do consumo da carne de morcegos. Essas pesquisas são resultado de estudos voltados para a Ecologia de doenças. ANÁLISE AMBIENTAL 35 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 35 05/05/2021 13:48:24 Sintetizando Nessa unidade, estudamos a Ecologia, suas definições, terminologias e a con- textualização do ramo para profissional de Biomedicina. Aprendemos que essa ciência evoluiu com o passar dos anos, até chegar ao conceito moderno que a contextualiza como o estudo científico da distribuição e abundância dos organis- mos e das interações que determinam a distribuição e abundância. Estudamos o conceito de ecossistema e das relações e interconexões entre os indivíduos que o compõem, bem como da dependência da disponibilidade de recursos (fato- res bióticos e abióticos) para o equilíbrio ecossistêmico. Entendemos a biosfera como um grande ecossistema que possui diversos compartimentos que exer- cem funções fundamentais para a manutenção de regiões particulares em mor- fologia e diversidade. A partir desses conceitos, imergimos um pouco mais em ecossistemas e estudamos a dinâmica das populações, como elas se formam, funcionam, crescem e se mantêm, os fatores que controlam as dinâmicas popu- lacionais e as relações bióticas entre os indivíduos em um ecossistema. Além disso, aprendemos sobre os biomarcadores e os riscos ambientais em uma abordagem ecológica. Entendemos a importância da utilização dessas fer- ramentas na avaliação de riscos ambientais, os tipos existentes e os mecanismos envolvidos com o uso dos marcadores ambientais no organismo dos indivíduos. Sobre os riscos, entendemos seu conceito, o que define sua ocorrência e sua re- lação com a questão socioambiental humana quando controlada pela atividade antrópica. Por fim, discutimos a importância do monitoramento no conceito de meio ambiente e pelo uso de biomarcadores, bem como estudamos a Ecologia do homem e das doenças como importantes meios para previsão e prevenção de novas patologias e pandemias. ANÁLISE AMBIENTAL 36 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 36 05/05/2021 13:48:24 Referências bibliográficas AMORIM, L. C. A. Os biomarcadores e sua aplicação na avaliação da exposi- ção aos agentes químicos ambientais. Revista Brasileira de Epidemiologia, São Paulo, v. 6, n. 2, p. 158-170, 2003. Disponível em: <https://www.scielo.br/ scielo.php?pid=S1415-790X2003000200009&script=sci_abstract&tlng=pt>. Acesso em: 26 jan. 2021. BECK, U. Risk society: towards a new modernity. 1. ed. Londres: Sage Publi- cations, 1992. BORINELLI, B.; CAPELARI, M. G. M.; GONÇALVES, D. M. Riscos socioambien- tais e cultura política: algumas considerações sobre o caso brasileiro. Inte- rações, Campo Grande, v. 16, n. 1, jan./jun. 2015. Disponível em: <https:// www.scielo.br/pdf/inter/v16n1/1518-7012-inter-16-01-0143.pdf>. Acesso em: 20 jan. 2021. BRASIL. IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Biomas bra- sileiros. IBGE Educa, Rio de Janeiro, 26 abr. 2018. 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ANÁLISE AMBIENTAL 39 SER_FARMA_ANAMBI_UNID1.indd 39 05/05/2021 13:48:24 ECOTOXICOLOGIA AMBIENTAL E BIOINDICADORES DE QUALIDADE AMBIENTAL 2 UNIDADE SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 40 05/05/2021 13:47:56 Objetivos da unidade Tópicos de estudo Contextualizar a importância e fornecer conceitos sobre ecotoxicologia; Mostrar processos, classificações, tipos de poluentes ambientais e agentes poluidores, bem como o contraste com a saúde humana e qualidade ambiental; Descrever indicadores ambientais, sua importância e seus grupos; Abordar os estressores ambientais e sua relação com a população e a comunidade de um ecossistema; Explicar o programa de gerenciamento de resíduos tóxicos laboratoriais. Ecotoxicologia ambiental Risco ecotoxicológico e saúde humana Poluentes ambientais Agentes poluidores Poluição da água e do solo Bioindicadores de qualidade ambiental Estressores ambientais e hidrológicos Gerenciamento de resíduos tóxicos de laboratórios ANÁLISE AMBIENTAL 41 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 41 05/05/2021 13:47:56 Ecotoxicologia ambiental Solventes orgânicos, íons inorgânicos, substâncias radiativas, herbicidas, fungicidas, inseticidas e outros produtos entram de forma contínua nos ecos- sistemas terrestres e aquáticos, sendo detectados num nível traço em águas residuárias, superfi ciais e subterrâneas, solos agrícolas tratados com logo de esgoto, bem como na água potável. Com o despertar da consciência ambien- tal, a comunidade científi ca e as organizações regulatórias precisam analisar e avaliar os potenciais riscos para a saúde humana e para o meio ambiente, tomando as medidas adequadas caso necessário. Nesse sentido, o estudo da ecotoxicologia é fundamental para a análise e a compreensão dos efeitos desses compostos químicos estranhos a um organismo ou sistema biológico nos diversos níveis de organização do espectro dos seres vivos, assim como para determinação dos riscos, níveis de ação, medidas preven- tivas e monitoramento dos compostos químicos. A partir de estudos ecotoxicoló- gicos, é possível defi nir o grau de toxicidade das substâncias para as populações e comunidades de seres vivos que compõem a biosfera. Segundo Oga, Camargo e Batistuzzo, no livro Fundamentos de toxicologia, edita- do em 2014, a ecotoxicologia compreende a caracterização, compreensão e prog- nóstico dos efeitos deletérios de substâncias químicas de origem antropogênica no meio ambiente, além da avaliação das medidas necessárias para prevenir, con- ter ou tratar os danos causados. Em uma época em que as exigências relacionadas às questões ambientais são cada vez maiores, o biomédico se destaca como um profi ssional capaz de atuar de forma ativa, com conhecimentos sólidos e capacida- de em fazer análises interdisciplinares. Fonte: OGA; CAMARGO; BATISTUZZO, 2014, p. 136. (Adaptado). DIAGRAMA 1. INTERDISCIPLINARIDADE DA ECOTOXICOLOGIA Geologia Bioquímica Oceanografi a Limnologia Ecologia Farmacologia Epidemiologia Química Biologia Toxicologia Estatística Ecotoxicologia ANÁLISE AMBIENTAL 42 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 42 05/05/2021 13:47:56 Risco ecotoxicológico e saúde humana Uma vez que a saúde e a segurança humana são prioridades na defi nição do risco em uma área contaminada e que a integridade ecossistêmica está, de modo direto e indireto, relacionada à saúde humana, a identifi cação e quan- tifi cação dos riscos à população é um dos objetivos da determinação do risco ecotoxicológico. O risco ecotoxicológico é usado na avaliação do perigo que um contaminante ou resíduo causa ao meio ambiente e, por consequência, à manutenção da saúde humana. A partir da demarcação do risco, são tomadas decisões de gerenciamento am- biental para quantifi car metas de remediação ao dano, por meio da elaboração de ações corretivas de maior ou menor emergência. Logo, os parâmetros ecoto- xicológicos vão além da caracterização físico-química de sistemas fechados, pois complementam a visão ecossistêmica que relaciona fatores bióticos e abióticos, objetivando avaliar o potencial de impacto às vidas terrestre e aquática. As metodologias existentes de avaliação de risco à saúde humana em áreas con- taminadas, como, por exemplo, o Manual de gerenciamento de áreas contaminadas da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB), de 2001, em geral, se- guem a desenvolvida pela USEPA (United States Environmental Protection Agency), agência de proteção ambiental dos Estados Unidos. Existe também a metodologia de avaliação do risco ecológico, o que é de extrema importância quando falamos de ecotoxicologia. De acordo com essas duas metodologias de avaliação, alguns parâ- metros devem ser realizados, a fi m de quantifi car o risco. Saúde humana Ecológica 1. Identifi cação do perigo 1. Formulação do problema Quantidade e concentrações dos agentes nos compartimentos ambientais em um determinado local ou área de estudo. Iden- tifi cação dos contaminantes de interesse. Identifi cação e caracterização da natureza dos problemas ecológicos observados ou que podem ocorrer. Elaboração do plano de análise de dados e caracterização do risco. 2. Avaliação da toxicidade Levantamento do comportamento no ambiente de informações físico-químicas e toxicológicas de todas as substâncias. QUADRO 1. COMPARAÇÃO ENTRE TIPOS E ETAPAS DA AVALIAÇÃO DE RISCO ANÁLISE AMBIENTAL 43 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 43 05/05/2021 13:47:56 3. Avaliação da exposição Identificação da população exposta e avalia- ção da dose recebida por todos os grupos ou subgrupos sensíveis, a partir do estudo do transporte ambiental dos contaminantes e/ou de análises ambientais e bioensaios. Analisar a exposição, real ou potencial, por meio do exame das fontes e das características dos estressores e dos receptores estudados. 4. Avaliação da dose-resposta 4. Avaliação dos efeitos Estudo da relação entre as doses recebidas pelos grupos expostos e a ocorrência de efeitos adversos à saúde. Avaliar os efeitos dos estressores nos recepto- res estudados por meio da avaliação da toxici- dade aquática, terrestre e/ou outros ensaios. 5. Caracterização do risco Integração das etapas anteriores para a ex- pressão de riscos à saúde em termos qualitati- vos ou quantitativos. Análise de incertezas. Integra as etapas anteriores e fornece a es- timativa dos riscos ecológicos em termos da significância dos efeitos observados, relacio- namento causal e apreciação das incertezas. Resultados Risco de câncer na população, perigo de efeitos não carcinogênicos. Impacto no habitat ou ecossistema, como abundância da população, diversidade de espécies e impactos globais. Aplicações típicas Avaliação e remediação de áreas contamina- das. Controle de poluição do solo, água e ar. Gestão de substâncias químicas em geral: alimentos, agrotóxicos, entre outros. Ainda em fase de estudos. Alguns casos de aplicações em estudos de impacto ambiental, registro de agrotóxicos e avaliações de áreas contaminadas. Fonte: SISINNO; OLIVEIRA FILHO, 2013, p. 194. (Adaptado). O risco ecotoxicológico pode ser analisado a partir de uma estimativa da probabilidade de exposição e de efeito adverso, ou ainda por meio de estimativas quantitativas ou qualitativas dos efeitos adversos, feitas por amostragens que determinam o risco de forma numérica ou por nivelação em categorias. A avaliação técnica e conceitual do risco ecotoxicológico em áreas contaminadas por substâncias perigosas é um procedimento defen- sável e sustentável focado na determinação da probabilidade de ocorrên- cia de danos à saúde humana. Segundo a CETESB, no manual de 2001, a necessidade de realização da avaliação técnica e conceitual do risco está associada a alguns aspectos: • Proteção à saúdehumana; • Determinação do nível de remediação ambiental necessário; • Estabelecimento de metas de remediação; • Avaliação da viabilidade técnica da remediação; • Determinação dos benefícios associados ao processo de remediação; ANÁLISE AMBIENTAL 44 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 44 05/05/2021 13:47:56 • Priorização de áreas contaminadas; • Priorização de alocação de recursos; • Gerenciamento ambiental integrado. O risco ecotoxicológico e à saúde humana deve ser determinado com bases científicas sólidas. A análise, a avaliação e o gerenciamento do risco dependem de profissionais habilitados. De acordo com o artigo “Avaliação de risco ecotoxicológico”, disponível no site Tecnohidro, o profissional é responsável por: • Delinear e conceituar o risco ecotoxicológico; • Avaliar e selecionar métodos e modelos; • Determinar a relevância dos dados disponíveis para a avaliação de risco; • Desenvolver suposições baseadas na lógica e em princípios científicos para preencher as lacunas de informação, de forma a evitar parametrização subjetiva; • Interpretar os efeitos previstos ou observados na integridade ecológica. Em geral, a determinação da origem, das medidas de prevenção, de con- tenção e de tratamento dos danos resultantes dos riscos ecotoxicológicos e à saúde humana é necessária por se originar da própria atividade antropo- gênica na busca e manipulação, justificada ou não, dos recursos ambientais. O Diagrama 2 ajuda a entender melhor os efeitos antropogênicos no meio ambiente e a necessidade de desenvolvimento de ferramentas de caracteri- zação, compreensão e prognóstico dos danos causados ao meio ambiente. DIAGRAMA 2. EFEITOS ANTROPOGÊNICOS NO MEIO AMBIENTE E AS CIÊNCIAS QUE ELABORAM FERRAMENTAS DE AVALIAÇÃO DO RISCO Fonte: OGA; CAMARGO; BATISTUZZO, 2014, p. 136. (Adaptado). Urbanização Industrialização Ecotecnologia Modelos ecotoxicológicos Engenharia ecológica Legislação ambiental Poluição no ecossistema local Poluição global ANÁLISE AMBIENTAL 45 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 45 05/05/2021 13:47:56 Poluentes ambientais Como visto, os ecossistemas podem ser infl uenciados pelo ser humano por meio da entrada de substâncias indesejáveis. A principal questão é que, se a concentração destas substâncias não está acima da capacidade do ambiente de degradá-las ou incorporá-las, seu efeito não é constatado ou está limitado a um tempo e espaço, o que quer dizer que a contaminação e seu agente podem ser evitados e eliminados. Os problemas estão relacionados com a persistência do contaminante no tempo e no espaço, pois, dependendo do tipo de efeito, os da- nos não são aparentes de maneira imediata. A contaminação ambiental pode ser resultante de poluentes de origem natural ou antrópica: • Contaminação natural: resultante de atividades naturais (contaminação de alimentos por micotoxinas ou atmosférica por erupções vulcânicas); • Contaminação antrópica: resultante da atividade humana (eliminação in- correta pelas indústrias de águas residuárias com metais). A contaminação pode ser classifi cada de acordo com o agente contaminante. Há três tipos principais: • Contaminação física: ocorre quando há formas de energia excedendo os níveis naturais (níveis prejudiciais de calor ou frio, som ou radiação); • Contaminação química: ocorre quando há acúmulo de substâncias quí- micas em níveis que excedem os que ocorrem por natureza, podendo ser na- tural ou sintética (aumento da concentração de metano na atmosfera resul- tante de erupções vulcânicas, eutrofi zação pelo despejo de esgoto residencial ou industrial); • Contaminação biológica: ocorrência de microrganismos em substratos aos quais não pertencem ou pertencem, mas estão em ocorrência acima da natural (alimentos contaminados com fezes que transmitem Salmonella sp.). Ademais, o processo que resulta em poluição e toxicidade nem sempre é ge- rado no momento da exposição ou resulta de somente um evento de contato. É importante lembrar que existem dois tipos de efeitos resultantes da exposição que variam em função do tempo e da concentração do contaminante: • Efeito agudo: causado por rápida exposição a altas concentrações do conta- minante; • Efeito crônico: causado pela exposição prolongada a baixas concentrações. ANÁLISE AMBIENTAL 46 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 46 05/05/2021 13:47:56 O Diagrama 3 evidencia a relação entre contaminação e poluição. Ocorre polui- ção sempre que um contaminante (substância com potencial de dano) é liberado no ambiente, seja ele terrestre, aquático ou atmosférico. O contaminante sempre cau- sa poluição, mesmo que não resulte em efeito aos fatores bióticos/organismos. Já a ocorrência de contaminação pode ser de efeito ou não, o que não descaracteriza o ambiente como poluído. A contaminação depende do organismo, ou seja, da con- centração e da exposição ao contaminante ocorrendo em níveis necessários para causar efeito agudo ou crônico, e isso varia de organismo para organismo. DIAGRAMA 3. RELAÇÃO ENTRE CONTAMINAÇÃO E POLUIÇÃO Fonte: SISINNO; OLIVEIRA FILHO, 2013, p. 20. (Adaptado). Na atualidade, estudos têm buscado entender as estratégias adaptativas dos seres vivos que promovem resistência frente a condições ambientais adversas. A capacidade intrínseca de percepção, sinalização e resposta às variáveis ambientais é uma característica comum a todos os seres vivos, sendo fundamental na ma- nutenção de seus processos vitais durante condições de estresse ambiental, de acordo com Oga, Camargo e Batistuzzo. Tais condições são importantes por per- mitirem a manutenção e a sobrevivência das espécies, contudo o nível de poluição ambiental não permite tal condição em alguns casos. É fato que a exposição que resulta em efeito, seja agudo ou crônico, gera res- postas no espectro dos níveis de organização dos seres vivos, ou seja, respostas observadas em nível celular podem provocar reações em cadeia que resultam em CONTAMINAÇÃO Não efeito BIOTA POLUIÇÃO Poluição Exposição Concentração Não Sim Efeitos (agudos ou crônicos) ANÁLISE AMBIENTAL 47 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 47 05/05/2021 13:47:56 alterações de nível ecológico. É importante entender as reações desencadeadas pelos diversos tipos de poluentes ambientais quando um organismo é exposto a ele; por isso, o Diagrama 4 colabora na visão do contexto geral. Vale lembrar que interferem na absorção do poluente questões como o tamanho e o metabolismo do organismo, a disponibilidade do poluente, fatores ambientais e o teor de lipídeo. DIAGRAMA 4. REAÇÕES DESENCADEADAS POR POLUENTES Fonte: OGA; CAMARGO; BATISTUZZO, 2014, p. 139. (Adaptado). Dois conceitos muito importantes explicam como se dá a acumulação dos po- luentes no organismo dos seres vivos. A acumulação de poluentes ambientais nos seres vivos acontece após os eventos de exposição, e pode ser de forma direta, quando as substâncias são absorvidas a partir dos compartimentos ambientais (solo, sedimento e água), ou indireta, quando há a ingestão de alimentos contami- nados com essas substâncias. Esses processos, de acumulação direta e indireta de poluentes, são simultâneos. Absorção e acúmulo Alvo celular Processo patológico Processo adaptativo Efeitos sob a população Efeitos sob a comunidade Efeitos sob o ecossistema Efeitos sob a reprodução e crescimento Danos a tecidos e órgãos Doença Morte Exposição a poluentes ANÁLISE AMBIENTAL 48 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 48 05/05/2021 13:47:56 A bioacumulação refere-se ao processo de absorção de poluentes pelos or- ganismos que compõem um ecossistema, enquanto a bioconcentração trata da absorção de poluentes pelos organismos em concentrações mais elevadas do que o ambiente circundante. A biomagnificação, também conhecida como magnifi- cação trófica, acontece quando há acúmulo contínuo de substâncias de um nível trófico para outro ao longo da cadeia alimentar. Como mostra o Diagrama 5, aacumulação de poluentes é maior nos seres vivos que ocupam o topo da cadeia alimentar quando ocorre biomagnificação. DIAGRAMA 5. BIOACUMULAÇÃO E BIOMAGNIFICAÇÃO DE POLUENTES AMBIENTAIS Há bioacumulação quando a acumulação do poluente é apenas ao longo do tempo, em um único nível trófico da cadeia alimentar; por outro lado, a biomagni- ficação ocorre entre os diferentes níveis da cadeia alimentar. Para não confundir os termos, as diferenças entre eles são explanadas no Quadro 2. Bioacumulação Bioconcentração Biomagnificação Termo mais geral. Inclui todas as vias de exposição. Concentração da substância no organismo é maior do que no compartimento de entorno. Aumento da concentração da substância ao longo da cadeia alimentar. Ocorre dentro dos organismos. Ocorre ao longo da cadeia ali-mentar. QUADRO 2. DIFERENÇAS ENTRE BIOACUMULAÇÃO, BIOCONCENTRAÇÃO E BIOMAGNIFICAÇÃO Fonte: OGA; CAMARGO; BATISTUZZO, 2014, p. 207. (Adaptado). TempoPoluente Co nc en tra çã o do p ol ue nt e Bioacumulação Biomagnificação ANÁLISE AMBIENTAL 49 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 49 05/05/2021 13:48:17 Para que haja resposta à exposição, primeiro o poluente chega ao habitat e atinge as concentrações que causam efeito no organismo. Portanto, é pertinente estudar, de modo resumido, propriedades físico-químicas relacionadas ao trans- porte e distribuição dos poluentes, uma vez que elas refletem a forma química de uma substância e o seu comportamento nos diferentes compartimentos am- bientais. De acordo com Oga, Camargo e Batistuzzo, certas propriedades são de interesse para previsão da exposição ao poluente: • Peso molecular: usado para prever o movimento do poluente através de membranas biológicas ou para calcular a lei de Henry, em associação à pressão de vapor e à solubilidade de uma substância quando não houver estimativa por meio experimental. Varia conforme a composição do poluente; • Ponto de ebulição, ponto de fusão e pressão de vapor: permitem a previ- são do estado físico e as possíveis vias de exposição em que a substância tem mais chance de ser encontrada. São interpretados conforme o Quadro 3; Propriedade Parâmetro Estado da substância Ponto de ebulição < 25 °C Gasoso Ponto de fusão < 25 °C Líquido > 25 °C Sólido Pressão de vapor > 10-4 Preferencialmente vapor 10-5 e 10-8 Vapor ou particulado < 10-8 Preferencialmente sólido QUADRO 3. ESTADO DAS SUBSTÂNCIAS E OS PONTOS DE EBULIÇÃO, FUSÃO E PRESSÃO • Hidrossolubilidade: quanto mais polar, maior a solubilidade e a probabilida- de de lixiviar e chegar ao solo. Além disso, ela é mais facilmente distribuída no ci- clo d’água e de difícil volatilização em águas subterrâneas, podendo percolar para profundidade, podendo ser interpretada conforme o Quadro 4; Fonte: OGA; CAMARGO; BATISTUZZO, 2014, p. 197-198. (Adaptado). ANÁLISE AMBIENTAL 50 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 50 05/05/2021 13:48:17 Quantidade solubilizada em 1 L de água (mg/L) Classificação > 10.000 Muito solúvel > 1000 a 10.000 Solúvel > 100 a 1000 Moderadamente solúvel > 0,1 a 100 Pouco solúvel < 0,1 Solubilidade negligenciável QUADRO 4. CLASSIFICAÇÃO DOS POLUENTES DE ACORDO COM A HIDROSSOLUBILIDADE Fonte: OGA; CAMARGO; BATISTUZZO, 2014, p. 198. (Adaptado). • Coeficiente de partição octanol/água (Kow): quando uma substância não polar (como o octanol) é acrescida à água, são formadas duas fases. O Kow refle- te a concentração da substância nas duas fases quando o equilíbrio é atingido, sendo expresso em forma logarítmica decimal, e, quanto maior ele é, menor a polaridade a substância poluente, de acordo com o Quadro 5; Log de Kow Comportamento da substância < 1 Substância hidrofílica > 4 Substância hidrofóbica > 8 A substância não está facilmente disponível > 10 Não disponível quimicamente Constante da lei de Henry (atm · m3/mol) Volatilidade a partir de um meio aquoso > 10-1 Muito volátil 10-1 a 10-3 Volátil < 10-3 a 10-5 Moderadamente volátil < 10-5 a 10-7 Pouco volátil < 10-7 Não volátil QUADRO 5. CLASSIFICAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS SEGUNDO O LOG DE KOW QUADRO 6. CLASSIFICAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS DE ACORDO COM A SUA VOLATILIDADE Fonte: OGA; CAMARGO; BATISTUZZO, 2014, p. 198. (Adaptado). • Constante da lei de Henry: indica a volatilidade da substância em meio aquoso, o que permite predizer o potencial de remoção do contaminante em água superficial, segundo o Quadro 6; Fonte: OGA; CAMARGO; BATISTUZZO, 2014, p. 198. (Adaptado). ANÁLISE AMBIENTAL 51 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 51 05/05/2021 13:48:17 • Coeficiente de partição carbono orgânico/água (Koc): indica a capacida- de de uma substância química em se adsorver à fração orgânica do solo, sedi- mento, lodo de esgoto e/ou sua capacidade de lixiviar pelo solo e atingir águas subterrâneas. O Koc é expresso em forma logarítmica decimal. Substâncias com Koc baixo não se ligam à fração orgânica e lixiviam com facilidade, enquanto substâncias com Koc elevado tendem a se acumular no sedimento, sendo inter- pretadas de acordo com o Quadro 7; Log de Koc Adsorção solo sedimento/mobilidade > 4,5 Muito forte/irrelevante 3,5 a 4,4 Forte/muito baixa 2,5 a 3,4 Moderada/baixa 1,5 a 2,4 Baixa/moderada < 1,5 Irrelevante/elevada QUADRO 7. CLASSIFICAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS DE ACORDO COM A SUA MOBILIDADE Fonte: OGA; CAMARGO; BATISTUZZO, 2014, p. 199. (Adaptado). • Fator de bioconcentração (BCF): indica o potencial do poluente em se bioconcentrar no tecido adiposo dos indivíduos. É um indicador de bioacumu- lação de poluentes ambientais nos níveis tróficos mais elevados, analisado com base no Quadro 8. BCF Log de BCF Bioconcentração em organismos aquáticos > 5000 ≥ 3,7 Elevado potencial 1000 a 5000 3 Moderado potencial < 1000 < 3 Baixo potencial QUADRO 8. CLASSIFICAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS DE ACORDO COM SUA BIOCONCENTRAÇÃO Fonte: OGA; CAMARGO; BATISTUZZO, 2014, p. 199. (Adaptado). ANÁLISE AMBIENTAL 52 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 52 05/05/2021 13:48:17 O monitoramento e a determinação das concentrações de poluentes nos com- partimentos ambientais são de interesse para a avaliação das condições do meio ambiente e têm relação com a integridade ecossistêmica e com a saúde humana. Agentes poluidores As atividades antropogênicas e os processos naturais podem liberar po- luentes para o meio ambiente. Uma vez no ambiente, eles podem contaminar águas superfi ciais e subterrâneas, o solo e a atmosfera. A poluição resultado da atividade antrópica pode ser intencional ou não. Considerando os compar- timentos ambientais, é possível mencionar exemplos de agentes poluidores: • Poluição por processos naturais: degradação de rochas, atividade vulcâ- nica e incêndios fl orestais; • Poluição por processos antropogênicos não intencionais: acidentes ambientais, como derramamentos de óleo, explosões em usinas nucleares, rompimentos de barragens etc. Esses acidentes são considerados não inten- cionais, no sentido de que não há consciência coletiva de que eles podem vir a ocorrer, pois é esperado que os procedimentos a fi m de evitá-los sejam segui- dos. Porém, tal condição não exclui a caracterização do acidente como crime ambiental passível de averiguação das falhas e dos envolvidos, com julgamento e aplicação de penalidades cabíveis pelas esferas competentes; • Poluição por processos antropogênicos intencionais: • Agente poluidor: conglomerados urbanos, indústrias, agricultura, fundi- ção, mineradoras, laboratórios, hospitais, residências etc.; • Vias (contaminantes): efl uentes (detergentes, agrotóxicos, sabão, sol- ventes, medicamentos, cosméticos e hormônios), fundição (metais pesados, substâncias orgânicas e inorgânicas), redes de esgoto (detergentes, urina, fezes, papel, sabão, solventes, medicamentos, cosméticos e hormônios), lixo doméstico (plásticos, substâncias orgânicas e inorgânicas, papel e alumínio), lixo hospitalar (seringas, medicamentos e plásticos), emissão de partículas contaminadas (HPAs, hormôniose gases efeito estufa). Na atualidade, a grande maioria dos agentes poluidores tem à disposição procedimentos para reduzir os impactos dos poluentes liberados no meio am- biente nas suas atividades, com organizações, leis, normas, procedimentos e ANÁLISE AMBIENTAL 53 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 53 05/05/2021 13:48:17 profissionais que acompanham a liberação e o tratamento desses poluentes. Apesar disso, ainda há muito que melhorar na garantia da sustentabilidade ambiental em comparação com os avanços da poluição que colocam em risco a integridade ecossistêmica. No que concerne aos principais poluentes ambientais, os metais se dão de forma natural no ambiente, são utilizados pelo homem desde a pré-História, com intensificação na Revolução Industrial até os dias atuais. Dada a alta exploração, houve uma interferência antrópica nos ciclos biogeoquímicos destes elementos, acarretando em um desbalanceamento de suas concentrações naturais, tornan- do-os um dos principais grupos de poluentes ambientais. É importante ter em mente que os processos de contribuição natural para o aumento nos níveis de metais no ambiente são pequenos em comparação às fontes de contribuição antropogênicas. Diante das diferenças nas características físico-químicas dos metais, os locais afetados no organismo humano pelos efeitos tóxicos dos compostos e das diferentes espécies químicas são muito distintos, se contar que eles variam de acordo com a dose, o tipo e a via de exposição (ar, água, solo ou alimento). As contaminações por metais podem alterar a estrutura das comunidades devido aos diferentes níveis e tipos de sensibilidade das populações que compõem o ecossistema. As fontes naturais dos metais são erupções vulcânicas e deposição atmosféri- ca, mas a atividade antrópica libera esses elementos no ambiente, alterando suas concentrações, por meio da mineração, fundição de metais, queima de combus- tíveis e produção de agrotóxicos. Tais atividades liberam os metais nos compar- timentos ambientais (água, solo e ar). As biotas aquáticas e terrestres possuem sensibilidade aos metais, e o nível de sensibilidade depende da espécie metálica e dos fatores bióticos e abióticos do meio. Em geral, podem ocorrer alterações nas taxas fotossintéticas, reprodutivas e de mortalidade, além da inibição do crescimento e mudanças comportamentais. DICA Ao visitar o catálogo de periódicos nacionais SciELO e fazer uma busca indexando os termos “contaminação” e “metais”, é possível ver que há uma vasta gama de artigos que pesquisam essa temática e seus efeitos nos mais variados compartimentos ambientais. ANÁLISE AMBIENTAL 54 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 54 05/05/2021 13:48:17 O mercúrio pode participar de inúmeras reações químicas, sendo classificado, de acordo com essa característica, como compostos voláteis, compostos reativos e muito tóxicos, compostos pouco reativos e relativamente inertes: • Uso: produção de cloro-soda, tintas, materiais plásticos, produtos farmacêu- ticos, equipamentos elétricos, baterias, lâmpadas, fungicidas e amálgamas odon- tológicas; • Efeitos tóxicos ao homem: bronquite, bronquiolite, pneumonia, edema pul- monar agudo, insuficiência respiratória, dermatites, úlceras, insônia, nervosismo, enjoo, perda da memória, irritabilidade, ansiedade, sonolência, depressão, delírio, alucinação, tremores, cegueira, surdez, gengivite, salivação, diarreia, nefrite, insu- ficiência renal, contaminação do leite materno e efeitos neurológicos tardios em crianças e morte. A exposição crônica pode causar mutações genéticas e aberra- ções cromossômicas; • Efeitos tóxicos na biota: é um poluente global. A retenção nos organismos é elevada, pois compostos de mercúrio podem cruzar as membranas celulares com eficiência. A maior parte do mercúrio presente nos organismos aquáticos está na forma de compostos organomercuriais (metilmercúrio), posto que os organismos são menos sensíveis aos compostos inorgânicos, podem afetar a reprodução e causar elevação da mortalidade. O mercúrio elementar afeta menos os ambientes aquáticos, pois é quase inerte e pouco solúvel em água. No ambiente terrestre, plantas e pássaros são muito afetados. O cádmio é um metal raro na natureza em seu estado puro. No ambiente, aparece na forma de sais praticamente insolúveis em água, não sendo conhecida nenhuma forma orgânica desse elemento: • Uso: já foi usado na galvanoplastia e em pigmentos ou estabilizantes de plás- ticos, embora hoje em dia seja usado na produção de baterias de níquel-cádmio. Os resíduos são provenientes de efluentes líquidos na extração e processamento de metais não ferrosos e da extração de rochas para a produção de fertilizantes fosfatados; • Efeitos tóxicos ao homem: causa danos severos nos pulmões e rins. Pode causar alterações nas funções ventilatórias, chegando até a insuficiência respira- tória, pneumopatia, edema pulmonar, gastroenterite aguda, disfunção tubular re- nal, hipercalciúria e cálculos renais, osteoporose e osteomalácia. Relaciona-se com casos de câncer de pulmão e próstata; ANÁLISE AMBIENTAL 55 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 55 05/05/2021 13:48:17 • Efeitos tóxicos na biota: a retenção nos organismos é elevada em micror- ganismos e moluscos, e seus principais efeitos são na divisão celular e no cresci- mento. Animais expostos ao cádmio apresentam efeitos em vários órgãos (fígado, pâncreas, rins, pulmões e gônadas), além de efeitos teratogênicos, embriotóxicos e carcinogênicos. A presença de cádmio afeta em maior intensidade organismos de água doce do que os marinhos. No solo, afeta fungos, ao passo que pássaros se mostram pouco afetados por altas concentrações de cádmio. O chumbo é um metal com potencial poluidor que incide na crosta terrestre, formando compostos orgânicos estáveis e sais inorgânicos de chumbo com baixa solubilidade em água e no ambiente em geral: • Uso: mais usado em baterias automotivas, foi usado como aditivo na gaso- lina, na pigmentação de tintas, inseticidas, cosméticos e como isolante de cabos; • Efeitos tóxicos ao homem: crianças até seis anos são um grupo crítico com relação ao efeito tóxico do chumbo, assim como mulheres grávidas e fe- tos. A maior parte do chumbo se acumula nos ossos, e pode causar nefrites crônicas, doenças cerebrovasculares, danos à pressão cardiovascular e aos sis- temas hematopoiético, nervoso, gastrointestinal, renal, reprodutivo e endócri- no, podendo levar à morte; • Efeitos tóxicos na biota: é considerado poluente global. Plantas podem as- similar o chumbo do solo e do ar, no entanto as características químicas do solo afetam sua capacidade de acumular chumbo. A acumulação no organismo se dá de acordo com os níveis no ambiente e pela alimentação, embora acredite-se que o chumbo seja adsorvido ao tecido no organismo e não incorporado a ele, por isso, efeitos tóxicos são mais observados em elevados níveis no ambiente ou na dieta. O arsênio é um metaloide que aparece distribuído de diversas formas na natureza. Os compostos de arsênio estão nos compartimentos da biosfera em concentrações-traço. O arsênio elementar é insolúvel em água, porém os sais de arsênio têm solubilidade definida de acordo com as condições físico-químicas do meio. Dos pontos de vista toxicológico e biológico, o ar- sênio é distribuído em três grupos, os chamados compostos inorgânicos, orgânicos e gás arsina: • Uso: utilizado na produção de agrotóxicos, pilhas, vidros, pigmentos, ligas metálicas, semicondutores, preservação de couro e na indústria far- macêutica; ANÁLISE AMBIENTAL 56 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 56 05/05/2021 13:48:17 • Efeitos tóxicos ao homem: afeta a pele e os sistemas respiratório, cardiovascular, gastrointestinal e nervoso, com mudanças nas mucosas, le- sões vasculares, neurológicas, hematológicas, além de sinais clínicos como salivação, cólicas, redução da atividade sexual, emagrecimento, surgimento de verrugas,lesões eczematoides e melanose. Pode causar diversos tipos de câncer (pele, rins, bexiga e pulmão) e morte; • Efeitos tóxicos na biota: formas inorgânicas de arsênio são mais tóxi- cas do que as orgânicas. Em ecossistemas com elevados níveis de fosfato, a toxicidade do arsênio diminui. Os agrotóxicos são substâncias químicas produzidas pelo homem com objetivo de reduzir populações de pragas, a fim de diminuir danos potenciais em algum compartimento ambiental, alterado pela atividade antrópica. Têm elevado potencial de se tornarem poluentes ambientais, pois possuem um amplo espectro de ação e seletividade insatisfatória, que podem ser tóxicos para organismos não alvos. Os agrotóxicos podem ser classificados como: • Inseticidas químicos: são de uso agrícola e doméstico para controle de insetos. De acordo com o grupo químico do ingrediente ativo, podem ser classificados como organoclorados, organofosforados, carbamatos e pire- troides. Podem ser altamente tóxicos; • Inseticidas biológicos: são alternativas ao uso de substâncias quími- cas para o controle de insetos. Os mais utilizados são os feromônios, os inimigos naturais e os agentes microbiológicos; • Herbicidas: controlam as ervas daninhas. São os agrotóxicos mais uti- lizados no mundo. São preocupantes do ponto de vista ambiental, pois têm alta mobilidade no solo, podendo ser encontrados em águas sub- terrâneas e lixiviados para riachos; • Fungicidas: controlam doenças fúngicas. Há resultados que mostram que os fungicidas têm potencial positivo de mutagenicidade, além de efeitos reproduti- vos, carcinogênicos e teratogênicos. Essa con- dição faz com que as moléculas sejam cons- tantemente reavaliadas e até mesmo retiradas do mercado. ANÁLISE AMBIENTAL 57 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 57 05/05/2021 13:48:18 Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) são substâncias tó- xicas persistentes ubíquas no ambiente, cuja importância está relacionada às propriedades carcinogênicas e/ou mutagênicas que muitos deles e/ou seus derivados apresentam, de acordo com Sisinno e Oliveira Filho. Proces- sos pirolíticos ou de combustão incompleta dão origem aos HPAs quando há aquecimento da matéria orgânica. Os HPAs são emitidos por fontes naturais ou antropogênicas – sendo a segunda maior do que a primeira: • Na queima de resíduos sólidos, da matéria orgânica não decomposta, do carvão ou do petróleo; • No derramamento de petróleo; • Pela fumaça liberada por cigarros; • Na disposição de resíduos industriais e residenciais; • No coqueamento de carvão e na síntese de HPAs; • Por vulcões e áreas de elevada atividade geotérmica; • Por fornos industriais; • Na produção de alumínio, ferro ou aço e outras fundições. Por serem apenas sólidos, os HPAs atmosféricos se depositam sobre a vegetação e sobre o solo, que vira o principal local de deposição das moléculas, que permanecem ligadas à matéria orgânica. Na água, associam-se a faixas superficiais e a sedi- mentos em suspensão, dada a baixa solubilidade. A drenagem superficial de água da chuva em solos contaminados com HPAs resulta em contamina- ção de corpos d’água. Nas plantas, a acumula- ção depende da concentração atmosférica, por- que elas são responsáveis pela retirada dos HPAs do ambiente e podem ser utilizadas como indicadores de contaminação por essas substâncias. A capacidade dos animais em metalizar os HPAs varia muito e a concen- tração no organismo varia de acordo com essa capacidade. A exposição humana acontece pela inalação do ar poluído (inalação passiva ou ativa), pela ingestão de alimentos ou água contaminados. O aparecimento de di- versos tipos de câncer em humanos (pulmão, bexiga, colo, reto e esôfago) está associado à contaminação por HPAs. ANÁLISE AMBIENTAL 58 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 58 05/05/2021 13:48:18 Substância Fonte Dano HPAs Combustão Carcinogênicos NHPAs Combustão; fotoquímica Carcinogênicos e/ou mutagênicos Cetonas Combustão Pouco efeito Quinonas Combustão Pouco efeito Aldeídos Combustão Pouco efeito Azarenos Combustão; outras fontes Carcinogênicos Nitrozarenos Combustão; fotoquímica Informações limitadas Cetonas nitradas Combustão; fotoquímica Carcinogênicos e/ou mutagênico QUADRO 9. FONTES E DANOS DE SUBSTÂNCIAS DERIVADAS OU RELATIVAS AOS HPAs Fonte: SISINNO; OLIVEIRA FILHO, 2013, p. 99. (Adaptado). Poluição da água e do solo O solo está localizado na camada superfi cial da crosta terrestre, tem com- posição amplamente variada, elevada dinamicidade e propriedades físico- -químicas muito características, sendo composto pelas fases sólida (minerais, organismos vivos e matéria orgânica), líquida (água ou solução do solo) e ga- sosa (ar), além de ser um recurso natural fundamental para todos os compar- timentos ambientais e para os organismos que nele habitam, como os seres humanos. Por isso, é de extrema relevância conhecer os tipos de contamina- ção, as consequências e os processos de descontaminação. O aterramento de substâncias, o uso do solo (agrícola, industrial e mine- ração), a extração de recursos e o crescimento urbano são processos que po- dem causar a poluição do solo e das águas subterrâneas. As funções do solo podem ser impactadas por perturbações físicas que causam danos em sua estrutura e/ou por adição de substâncias. As perturbações físicas alteram algumas características do solo, geradas por processos geológicos que levam milhões de anos para acontecer, que são alteradas por práticas relacionadas à poluição do solo: ANÁLISE AMBIENTAL 59 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 59 05/05/2021 13:48:18 • Deposição de resíduos; • Migração de gases; • Escavações; • Erosão; • Manejo agrícola (preparo do solo); • Desmatamento; • Compactação pelo tráfego de máquinas. A adição de substâncias pode advir por diversas vias e ela também está relacio- nada à poluição do solo. São exemplos de vias de adição de substâncias: • Lixiviação; • Percolação; • Deposição; • Aplicação de substâncias (uso de fertilizantes e agrotóxicos). Diversas consequências negativas estão associadas à poluição do solo, e, entre os principais danos, é possível citar: • Redução de fertilidade; • Aumento da erodibilidade; • Alterações de salinidade e pH; • Desertificação; • Redução da diversidade de fauna e flora terrestre; • Problemas de saúde pública; • Emissão de gases poluidores; • Desequilíbrio ecológico. Um fator preocupante associado à poluição hídrica é que os lençóis freáticos, os lagos, os rios, os mares e os oceanos são o destino final de todo poluente solú- vel em água que tenha sido liberado no ar ou no solo. Desta forma, além dos po- luentes que são lançados nos corpos d’água, as redes hídricas recebem os poluentes ambientais vindos da atmosfera e do solo, como lembra- do no artigo “Poluição da água: tipos, causas e consequên- cias”, do site eCycle (2015). Os processos de poluição hídrica são ponderados a partir de quatro condições: • Poluição sedimentar: resultante dos processos de lixiviação, deposição e percolação de poluentes tó- xicos; ANÁLISE AMBIENTAL 60 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 60 05/05/2021 13:48:18 • Poluição orgânica: resultante da introdução de detritos orgânicos (carboidra- tos, proteínas, gorduras, fosfatos e bactérias) liberados por esgotos domésticos, efl uente industrial e agrícola. Causa diminuição do O2 dissolvido e eutrofi zação; • Poluição química: resultante do uso de substâncias químicas em áreas ur- banas, industriais ou rurais e liberação direta ou indireta, cumulativa ou não, em corpos d’água; • Poluição térmica: resultante do aumento ou diminuição da temperatura de um ecossistema aquático, causando um impacto direto na população. Sobre a poluição hídrica, ainda é possível discutir a poluição de água de consu- mo humano, que pode ter origem na fonte hídrica, no tratamento ou na distribui- ção. Os poluentes mais comumente observados são: • Tri-halometanos: subprodutos do processode cloração da água de consu- mo. São formados a partir de reação entre o tratamento oxidativo (cloro livre) e materiais orgânicos naturalmente presentes na água; • Fluoretos: possuem ocorrência natural na crosta terrestre, mas podem cau- sar danos aos organismos em concentrações aumentadas; • Nitratos e nitritos: são íons de ocorrência natural no ciclo do nitrogênio. O aumento de fertilizações nitrogenadas no solo e da carga de material orgânico na água pode conduzir ao aumento desses poluentes. Bioindicadores de qualidade ambiental Um bioindicador é todo parâmetro biológico, qualitativo ou quantitati- vo, medido ao nível de indivíduo, população ou comunidade, e suscetível a indicar condições ambientais particulares que correspondam a um estado estabelecido, a uma variação natural ou a uma perturbação do meio, como exposto por Cairns Jr. e Pratt, em capítulo do livro Freshwater biomonitoring and benthic: macroinvertebrates, de 1993. Os organismos refl etem as condições ambientais do local, pois respondem à presença dos poluentes ambientais presentes em seu ecossistema. Em um pri- meiro momento, os poluentes ambientais causam impactos negativos à biota nos níveis mais baixos do espectro de organização dos seres vivos (alterações bioquí- micas e fi siológicas nos organismos). As respostas dos organismos, observadas durante a análise desses níveis de organização, são chamadas de biomarcadores. ANÁLISE AMBIENTAL 61 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 61 05/05/2021 13:48:18 Depois, os poluentes ambientais impactam os níveis mais elevados (populações, comunidade e ecossistema), dando-se o nome de bioindicação à utilização das respostas desses níveis organizacionais. ASSISTA O vídeo Cientistas estudam plantas e bichos como bioin- dicadores das mudanças climáticas traz uma reportagem da TV Cultura que aborda um exemplo de utilização dos bioindicadores para a manutenção da qualidade am- biental, esclarecendo quais alterações biológicas podem ocorrer devido às modificações climáticas. A utilização de bioindicadores de qualidade ambiental prova que os poluentes ambientais se encontram acumulados em organismos presentes em um ecossiste- ma, determinando os tipos de poluentes ambientais, seus impactos e sua distribui- ção temporal e espacial, bem como os momentos em que os organismos são mais afetados pelos poluentes, diferenciando os efeitos da exposição aguda da crônica, embasando programas de monitoramento ambiental e inferindo sobre a integri- dade do ecossistema. Segundo Hellawell, no livro Biological indicators of freshwater pollution and environmental management, de 1986, e também Cairns Jr., McCormick e Niederlehner, em artigo para a revista Hydrobiologia publicado em 1993, um bom bioindicador de qualidade ambiental deve possuir algumas características, como: • Taxonomia conhecida; • Abundância numérica; • Baixa variabilidade genética e ecológica; • Mobilidade limitada e ciclo de vida relativamente longo; • Não ser destrutivo; • Relevância biológica e social; • Sensibilidade aos poluidores; • Ampla aplicação a locais e poluidores; • Possibilidade de uso de um procedimento padrão com baixo erro; • Permitir diferenciar condições aceitáveis de não aceitáveis; • Bom custo-benefício; • Disponibilidade de dados históricos; • Capacidade de prevenir o dano; • Adequação para uso em estudos de laboratório. ANÁLISE AMBIENTAL 62 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 62 05/05/2021 13:48:18 A qualidade ambiental pode ser medida pelo uso de bioindicadores compostos por indivíduos, ou populações deles, que indiquem mudanças na integridade ecossistêmica. Essas medidas são interpretadas pela respos- ta do bioindicador, que, quando exposto a um poluente, pode apresentar bioacumulação, biomagnificação ou os efeitos finais (danos) resultantes da exposição. São exemplos de respostas: • Efeitos bioquímicos; • Concentração de poluentes em tecidos; • Carcinogênese; • Efeitos congênitos; • Alterações na propensão ao desenvolvimento de doenças; • Mudanças comportamentais; • Mudanças morfológicas; • Alterações hormonais; • Alterações no crescimento, na idade e no tamanho populacional; • Mudanças na taxa de natalidade e mortalidade; • Mudanças na abundância e biomassa; • Redimensionamento da extensão geográfica. Não se espera que um mesmo bioindicador apresente mais de uma resposta, muito menos todas. Na realidade, tais parâmetros são observa- dos em espécies diferentes, por isso, em estudos de qualidade ambiental para avaliar o risco e os danos potenciais a que um ecossistema está su- jeito, não se usa somente um tipo de bioindicador, cuja escolha deve se basear nas metas e objetivos do estudo, considerando as características do ecossistema a ser estudado. A seguir, são descritos os bioindicadores mais comuns: • Bioindicadores terrestres: • Líquens e vegetação: podem responder metais por alterações na taxa fotossintética, na assimilação de CO2 ou pela presença de necrose, clorose, queda foliar, redução do crescimento, morta- lidade e extinção. A riqueza, a diversidade e a abundância de espécies também podem ser indicadores de qualidade ambiental; ANÁLISE AMBIENTAL 63 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 63 05/05/2021 13:48:18 • Macro e microfauna do solo: podem ser utilizados como bioindica- dores, pois refl etem a qualidade do solo. São analisadas riqueza, diversidade, equitatividade e abundância de espécies; • Herpetofauna (répteis e anfíbios): podem ser utilizados como bioin- dicadores, pois apresentam diminuição de espécies em áreas afetadas por po- luentes ambientais ou degradação e dominância de espécies generalistas; • Aves: algumas espécies são bioindicadores de qualidade ambiental em áreas fl orestais, por terem habitat (reprodução, alimentação etc.) relacionado com espécies ou grupo de espécies vegetais específi cas. Além disso, espécies de interior ou de borda, bandos mistos ou migrantes, espécies raras ou amea- çadas com hábitos de dispersão distintos fornecem informações valiosas ao monitoramento e manejo da fauna. • Bioindicadores aquáticos • Todos os organismos aquáticos (plânctons, néctons, bentos, peri- fítons, macrófi tas aquáticas) podem ser usados como bioindicadores. Para escolher entre toda essa diversidade, é preciso ter pleno conhecimento das características e exigências ambientais que infl uenciam na ocorrência e no de- senvolvimento do organismo que vive no ecossistema aquático em que se quer avaliar a qualidade ambiental. Estressores ambientais e hidrológicos Segundo Loretto e Delciellos, em artigo para a revista Ciência Hoje (2008), o estresse ambiental pode ser defi nido como uma condição que causa: 1. Diminuição da aptidão do organismo, ou seja, de seu sucesso reprodu- tivo; 2. Redução ou mudança das funções do organismo. É, portanto, algo potencialmente prejudicial. Em condições ambientais que apresentem desvios das consideradas ótimas, o estresse ambiental está ligado CURIOSIDADE Uma reportagem do Jornal da USP ajuda a entender como os peixes podem ser utilizados como bioindicadores aquáticos, o que fez até com que concentrações de poluentes tidas como seguras pelas agências ambientais fossem contestadas. ANÁLISE AMBIENTAL 64 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 64 05/05/2021 13:48:18 à resposta biológica de um organismo ou população. Apesar da potencialidade prejudicial, o estresse é uma condição natural que ocorre como consequência de ambientes competitivos em que seres humanos e animais estão sujeitos. Na verdade, segundo os autores, o que se observa na natureza são as mais va- riadas formas e intensidades de estresse, em que os agentes estressantes não parecem causar grandes reduções na aptidão de um organismo. O estresse pode ser de origem natural ou antropogênica. Em alguns ecossistemas, há condições estressantes naturais, como incêndios, inunda- ções, mudanças de marés, alterações na concentração de O2 e alterações de pH. O estresseantropogênico não tem origem natural, sendo possível citar como exemplo as mudanças nos cursos d’água, aterros, drenagens, urbaniza- ção, desmatamento, queima de combustíveis fósseis, contaminação de corpos d’água e emissão de poluentes que resultam em redução da biodiversidade, extinção de espécies e surgimento de doenças, logo, configurando um desequi- líbrio ecossistêmico em que o ser humano é o principal agente estressor. Deste modo, é importante aprender sobre a origem e os riscos que alguns agentes estressantes hidrológicos podem apresentar: • Enriquecimento orgânico: • Riscos: afeta e altera o ecossistema aquático, pois pode resultar na diminuição do O2 dissolvido, na proliferação de doenças, na produção de ga- ses tóxicos e na eutrofização; • Origem antropogênica: resultante do despejo irregular de efluen- tes industriais e domésticos em corpos d’água, do escoamento de água plu- vial proveniente de áreas agrícolas e urbanas com elevada carga de resíduos orgânicos. • Mudanças no pH: • Riscos: afeta o ecossistema aquático, resultando em maiores concentra- ções de amônia e alumínio, alterações na permeabilidade de membranas e interferência em funções fisiológicas (respiração e osmorregulação); • Origem antropogênica: mineração de carvão, chuva ácida e ativida- de industrial (liberação de efluentes com elevada ou baixa acidez) e manejo agrícola (fertilização e uso de agrotóxicos). • Aumento na concentração de sólidos suspensos: • Riscos: afeta o ecossistema aquático e, em altas concentrações, pode ANÁLISE AMBIENTAL 65 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 65 05/05/2021 13:48:18 resultar em danos físicos nos organismos, diminuição da incidência de luz (reduzindo radiação, transmissão de calor e fotossíntese) e redução na quali- dade físico-química da água para humanos e animais; • Origem antropogênica: resultante da construção civil, da atividade industrial (liberação de efl uentes sem tratamento), do manejo agrícola e da extração de areia. • Adição de calor: • Riscos: afeta o ecossistema aquático, resultando em aumento da temperatura e acelerando a decomposição da matéria orgânica, diminuin- do o O2 disponível, alterando a viscosidade d’água e a solubilidade de gases, além de aumentar a toxicidade de poluentes; • Origem antropogênica: utilização de água como agente resfriador em usinas de geração de energia. • Adição de substâncias químicas: • Riscos: as respostas dos indivíduos à exposição a estas substâncias são variadas, determinadas pelo tipo de substância, concentração, via de ex- posição, tipo de efeito (agudo ou crônico) e suscetibilidade do organismo; • Origem antropogênica: possui, em geral, origem industrial (química, petrolífera, papel, metalurgia e fertilizantes). • Introdução de espécies invasoras: • Riscos: afeta o ecossistema aquático, transformando a estrutura e a composição do ecossistema, eliminando ou reduzindo a abundância de es- pécies; • Origem antropogênica: ocorre quando uma espécie exótica é introdu- zida em um ambiente novo no qual ela apresentará bom desempenho repro- dutivo. Gerenciamento de resíduos tóxicos de laboratórios De acordo com Almeida, no livro Boas práticas de laboratório, de 2013, o gerenciamento de resíduos laboratoriais é um conjunto de procedimentos de gestão, planejados e implementados a partir de bases científi cas e técni- cas, normativas e legais, com o objetivo de minimizar a produção de resíduos e proporcionar aos gerados um encaminhamento seguro e efi ciente, visando ANÁLISE AMBIENTAL 66 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 66 05/05/2021 13:48:18 à proteção dos trabalhadores, à preservação da saúde pública, dos recursos naturais e do meio ambiente. Como a classificação e a separação dos resíduos laboratoriais dependem de uma série de fatores inerentes ao tipo de resíduo manipulado e da espe- cialidade do laboratório, cada instituição deve redigir seu próprio Programa de Gerenciamento de Resíduos (PGR). Além disso, a implementação de um PGR deve seguir leis e normas técnicas, como a RDC 306/2004, a NBR 10.040 e a Lei n. 12.305/2010, e ser desenvolvida por profissional de nível superior com habilitação na área química. O Quadro 10 mostra as etapas sugeridas para elaboração de um PGR. Etapa Procedimento Descrição 1 Elaboração de inventário. Levantar composição, quantidade e variedade. 2 Levantamento de infor-mações de segurança. Determinar reatividade, toxicidade, compatibilidade e os procedimentos de segurança. 3 Minimização ou substituição. Estudo de viabilidade de substituição de subs- tâncias perigosas para minimização dos riscos e resíduos. 4 Classificação do resíduo laboratorial em resíduos químicos não perigosos ou perigosos. Considera as características físico-químicas, periculosidade, compatibilidade e destino final. 5 Rotulagem e identificação do tipo de resíduo. Nome do laboratório, constituintes, concentra- ção, quantidade, laboratório gerador, data, hora, responsável pela coleta, identificação do risco de manipulação. 6 Tratamento e armazenamento. O armazenamento deve ser feito de acordo com o tipo de resíduo em recipientes especiais. Deve ser feito em locais exclusivos com identificação e dimensões compatíveis, que sejam impermeáveis e laváveis. 7 Destinação final. Quando não for possível reutilizar, é avaliado o tipo de resíduo para optar pela incineração, aterramento ou degradação por processos oxidativos avançados. Para material biológico ou infectante, deve-se seguir o previsto na Lei n. 11.105 da Política Nacional de Biossegurança e na NR 32 da Anvisa. Para materiais radioativos, deve ser seguido o previsto pelo Conse- lho Nacional de Energia Nuclear (CNEN). QUADRO 10. ETAPAS DE UM PROGRAMA DE GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS Fonte: ALMEIDA, 2013, p. 242-257. (Adaptado). ANÁLISE AMBIENTAL 67 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 67 05/05/2021 13:48:18 Sintetizando Nessa unidade, foi apresentado o conceito de ecotoxicologia e sua interdis- ciplinaridade. A partir daí, foram estudados os riscos ecotoxicológicos na saúde humana, já que têm relação direta com a integridade ecossistêmica, entendendo como e quando o risco ecotoxicológico é aplicado e a metodologia para definir o nível de risco, que se baseia na avaliação do risco ambiental. Ainda nesse contex- to, foi abordada a temática dos poluentes ambientais. Na ideia de poluição, aprendeu-se sobre contaminação e contaminantes, bem como os efeitos dos contaminantes nos organismos. Outro conceito importante exposto foi o de exposição, distribuição, transporte e absorção dos poluentes. Correlacionando estas ideias, foram analisados os agentes poluidores naturais e antropogênicos, focando em metais pesados, agrotóxicos e nos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs). Foi analisada a poluição em dois importantes compartimentos ambientais: água e solo. Com a bagagem sobre ecotoxicologia ambiental, aprendeu-se me- lhor sobre os bioindicadores de qualidade ambiental, os conceitos, as caracte- rísticas, as respostas esperadas apresentadas pelos organismos e os principais grupos de bioindicadores, relacionando ainda o conceito dos bioindicadores ao estudo dos estressores ambientais. Para tanto, foram abordados conceitos, condições e origem natural ou an- tropogênica, focando nos agentes estressores hidrológicos. Uma vez que está relacionado com os tópicos estudados, ao final desta unidade, aprendeu-se ain- da sobre o gerenciamento de resíduos tóxicos de laboratórios a partir da análise das etapas do programa de gerenciamento de resíduos e das legislações relacio- nadas a esse tema. ANÁLISE AMBIENTAL 68 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 68 05/05/2021 13:48:18 Referências bibliográficas ALMEIDA, M. F. C. Boas práticas de laboratório. 2. ed. São Caetano do Sul: Difu- são Editora, 2013. CAIRNS JR., J.; PRATT, J. R. A history of biological monitoring using benthic macroinvertebrates. In: ROSENBERG, D. M.; RESH, V. H. (Eds.).Freshwater biomonitoring and benthic: macroinvertebrates. Londres: Chapman & Hall, 1993. CAIRNS JR., J.; McCORMICK, P. V.; NIEDERLEHNER, B. R. A proposed framework for developing indicators of ecosystem health. Hydrobiologia, Bruxelas, n. 263, p. 1-44, 1993. Disponível em: <https://www.napawatersheds.org/img/mana- ged/Document/3508/Cairns%20et%20al%20-%201993%20-%20A%20propo- sed%20framework%20for%20developing%20i.pdf>. Acesso em: 02 mar. 2021. CETESB – COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO. Manual de ge- renciamento de áreas contaminadas. 2. ed. São Paulo: CETESB; Alemanha: GTZ, 2001. (Projeto de Cooperação Técnica Brasil – Alemanha). CIENTISTAS estudam plantas e bichos como bioindicadores das Mudanças Climáticas. Postado por TV Cultura. (4min. 42s.). son. color. port. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=HPf7OCN-Rs0>. Acesso em: 02 mar. 2021. ECYCLE. Poluição da água: tipos, causas e consequências. [s.l.], jan. 2015. Dispo- nível em: <https://www.ecycle.com.br/2945-poluicao-da-agua.html>. Acesso em: 02 mar. 2021. FERREIRA, I. Comportamento de peixes é bioindicador para risco ambiental. Jor- nal da USP, São Paulo, 02 jan. 2018. Disponível em: <https://jornal.usp.br/cien- cias/ciencias-ambientais/comportamento-de-peixes-e-bioindicador-para-risco- -ambiental/>. Acesso em: 02 mar. 2021. HELLAWELL, J. M. Biological indicators of freshwater pollution and environ- mental management. Nova York: Elsevier, 1986. LORETTO, D.; DELCIELLOS, A. C. Estresse ambiental: doença do século 21 ou pro- cesso natural? Ciência Hoje, Rio de Janeiro, v. 42, n. 247, p. 28-44, abr. 2008. OGA, S.; CAMARGO, M. M. A.; BATISTUZZO, J. A. O. Fundamentos de toxicologia. 4. ed. São Paulo: Atheneu Editora, 2014. SISINNO, C. L. S.; OLIVEIRA FILHO, E. C. Princípios de toxicologia ambiental. Rio de Janeiro: Interciência, 2013. ANÁLISE AMBIENTAL 69 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 69 05/05/2021 13:48:18 TECNOHIDRO. Avaliação de risco ecotoxicológico. São Paulo, maio 2006. Dis- ponível em: <http://tecnohidro.com.br/portfolio-posts/avaliacao-de-risco-eco- toxicologico/>. Acesso em: 02 mar. 2021. ANÁLISE AMBIENTAL 70 SER_FARMA_ANAMBI_UNID2.indd 70 05/05/2021 13:48:18 ANÁLISES AMBIENTAIS E QUALIDADE AMBIENTAL 3 UNIDADE SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 71 05/05/2021 13:48:14 Objetivos da unidade Tópicos de estudo Explicar a importância das análises ambientais para a manutenção da qualidade ambiental; Descrever os métodos de avaliação e controle de poluentes nos compartimentos ambientais (solo, água e atmosfera); Conceituar os fundamentos químicos das metodologias abordadas. Análises químicas e a manuten- ção da qualidade ambiental Volumetria Volumetria de neutralização Análise de acidez potencial do solo por volumetria de neutralização Determinação de alumínio trocável do solo por volumetria de neutralização Análise das águas e determinação da acidez das águas Bioacumulação do ácido benzoico no organismo e determinação do coeficiente de partição Remoção de compostos orgâni- cos voláteis (COVs) pelo carvão ativo Volumetria de complexação Determinação do ferro e alumínio trocável do solo por volumetria de complexação Análise do teor de magnésio e cálcio no solo por volumetria de complexação Determinação do tipo de acidez do solo ANÁLISE AMBIENTAL 72 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 72 05/05/2021 13:48:14 Análises químicas e a manutenção da qualidade ambiental A manutenção da qualidade ambiental está intimamente relacionada com a integridade ecossistêmica e com a saúde humana. Os processos de ava- liação, monitoramento e gerenciamento do risco ambiental são necessários devido à poluição dos compartimentos aquáticos, terrestres e atmosféricos. Tais processos envolvem a utilização de análises físicas, químicas e biológicas, que qualifi cam e/ou quantifi cam o risco ou o dano e fornecem as alternativas para recuperação. É comum que profi ssionais responsáveis por análises ambientais não con- siderem necessário conhecer a fun- damentação química das análises. Muitas vezes, acredita-se que o co- nhecimento das etapas de execução da metodologia ou a solicitação da análise e interpretação dos resultados possa ser o bastante. O que, sem dú- vida, trata-se de um pensamento er- rôneo. Subestimar a importância dos fundamentos difi culta a visualização dos processos físico-químicos envolvi- dos nas análises e a interpretação e resolução de problemas que possam vir a surgir, assim como facilita a ocorrência daqueles resultantes da própria condu- ção do método no laboratório. Ademais, uma vez que a escolha do método se dá em função do tipo de problema ambiental, a interpretação dos resultados somente será realizada com efi ciência após conhecimento e compreensão da metodologia empregada. Nesse sentido, torna-se imprescindível o domínio dos métodos e dos funda- mentos químicos que os embasam para que haja um bom desempenho indivi- dual e coletivo dos profi ssionais e das equipes responsáveis pelos estudos de qualidade ambiental que envolvem a avaliação do risco causado pela poluição. Tendo em vista essa necessidade, estudaremos aspectos teóricos e práticos de algumas das principais metodologias de avaliação e controle de poluentes ambientais que têm como fundamento alguns parâmetros químicos. ANÁLISE AMBIENTAL 73 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 73 05/05/2021 13:48:21 Volumetria A análise volumétrica baseia-se na aplicação de uma reação química entre um material ou uma substância que se deseja determinar (analito) e o volume gasto de um reagente-padrão. Basicamente: mA + nR↔Am Rn Onde: A = analito; R = reagente-padrão. Nas determinações volumétricas, o reagente-padrão R é adicionado pro- gressivamente sobre a amostra até chegar a um ponto fi nal, em que todo A foi transformado em Am Rn. A quantidade do analito A é calculada a partir do volume de reagente R ne- cessário para reagir de forma equivalente (LIMA; NEVES, 2015). O processo de adição de quantidades conhecidas de reagente denomina-se titulação (Figura 1). Em química, chama-se solução-padrão aquela feita com o reagente de concentração conhecida na qual se baseia a titulação, a qual se tem conhecimento da molaridade real (concentração em mol/L-1). Titulante Titulação Titulado 200 ml Figura 1. Esquema de uma titulação. Fonte: LIMA; NEVES, 2015, p. 51. (Adaptado). O reagente ou solução-padrão é conhecido como titulante, e o analito é chamado de titulado. É esperado que, ao fi nal de uma reação de titulação, ocorra na solução uma mudança brusca de alguma propriedade observável. Há casos em que essa propriedade só será constatada pelo uso um indicador ANÁLISE AMBIENTAL 74 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 74 05/05/2021 13:48:22 (Tabela 1) de ação visual ou físico-química. Os indicadores são substâncias quí- micas que nos mostram as variações de pH devido a alterações de coloração. A escolha do indicador irá depender da análise, mas ele está disponível em praticamente todas as faixas de variação do pH (0-14). Indicador Faixa de pH Cor em meio ácido Cor em meio básico Alaranjado de metila 3,1 a 4,6 Vermelho Laranja Verde de bromocresol 3,8 a 5,4 Amarelo Azul Vermelho de metila 4,4 a 6,2 Vermelho Amarelo Tornassol 4,5 a 8,3 Vermelho Azul Azul de bromotimol 6,0 a 7,6 Amarelo Azul Vermelho cresol 7,2 a 8,8 Amarelo Vermelho Vermelho fenol 6,8 a 8,4 Amarelo Vermelho Azul de timol 8,0 a 9,6 Amarelo Azul Fenolftaleína 8,2 a 9,8 Incolor Vermelho Timolftaleína 9,3 a 10,5 Incolor Azul Amarelo alizarina 10,1 a 11,1 Amarelo Lilás TABELA 1. FAIXAS DE VARIAÇÃO DE PH E SOLUÇÕES INDICADORAS Fonte: PIVELI; KATO, 2006, p. 5. (Adaptado). A solução titulante é colocada em uma bureta, na qual se controla a va- zão para liberar lentamente o analito, que deverá estar contido em quantidade conhecida no interior de um erlenmeyer. A adição é interrompida quando os reagentes se equivalem, sendo isto percebidopor um indicador adicionado ao analito. O momento em que os reagentes se equivalem é chamado de ponto de equivalência. Resumidamente, o método volumétrico é realizado pela quantificação do volume gasto por uma solu- ção que tenha concentração conhecida para rea- gir com outra de concentração desconhecida, em um processo de adição gota a gota, denominado titulação (SILVA, 2018). ANÁLISE AMBIENTAL 75 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 75 05/05/2021 13:48:22 De acordo com Silva (2018), para alcançar a concentração apresentada pela do analito em análise, considera-se a normalidade: nº eq · g V N = (1) Sendo a normalidade (N) defi nida como o número de equivalentes-grama (nº eq . g) contido no volume (V ), expresso em litro. Ou, também expressa como: nº eq · g = V · N (2) Pode-se inferir que, no fi nal da titulação, o nº eq . g da substância reagente será igual ao da substância em estudo, em razão das reações químicas processa- rem-se em igualdade de nº eq . g. Assim, no ponto de equivalência, tem-se que: nº eq . g(solução 1) = nº eq . g(solução 2) Assim, conclui-se que: V · N(solução 1) = V · N(solução 2) Que equivale a: V1 · N1 = V2 · N2 (3) Nesse momento, obtemos a chamada equação fundamental da volumetria e podemos calcular a concentração da solução em estudo. O tipo de reação química que ocorre defi nirá a escolha do método volumétri- co a ser escolhido. Existem quatro métodos principais: • Volumetria de neutralização; • Volumetria de complexação; • Volumetria de óxido-redução; • Volumetria de precipitação. Vamos estudar mais a fundo as duas primeiras metodologias. Volumetria de neutralização A reação de titulação denominada volumetria de neutrali- zação – ou volumetria ácido-base, alcalimetria ou acidime- tria – é uma metodologia muito utilizada em química ana- lítica, que tem como objetivo a quantifi cação de ácidos ou bases em soluções. Por exemplo: ANÁLISE AMBIENTAL 76 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 76 05/05/2021 13:48:22 H+ + OH- ↔ H2O H+ + A- ↔ HA B+ + OH- ↔ BOH Se um ácido é a solução titulante e a solução a ser titulada é uma base, chamaremos de acidimetria. Se a solução titulante é uma base, enquanto a solução a ser titulada é um ácido, chamaremos a reação de alcalimetria. No caso da volumetria de neutralização, o ponto de equivalência (ou pon- to estequiométrico, ou ponto final) ocorre quando a quantidade de mols de ácido e base é igual. Nesse ponto, a reação cessa e a solução titulada está neutralizada. Podemos interpretar o ponto de equivalência da seguinte forma: nácido = nbase Se n é o número de mols, sabemos que: n = M · V (4) Onde: M é molaridade; V corresponde ao volume da solução ácida ou básica. Sabendo-se da necessidade de uma solução titulante e de uma solução a ser titulada em que uma será um ácido (a) e a outra será uma base (b), pode-se inferir que: na = Ma · Va e nb = Mb · Vb Seguindo o proposto na equação fundamental da volumetria, tem-se que o ponto de equivalência entre o ácido e a base será: Ma · Va = Mb · Vb (5) Assim, a concentração da solução a ser titulada será determinada utilizando a equação anterior. É necessário utilizar um indicador ácido-base que nos revele o ponto de equivalência. Os indicadores, nesse caso, são ácidos ou bases orgânicas fracas em que a cor do respectivo par conjugado se diferen- cia da forma ácida ou básica (LIMA; NEVES, 2015). A fenolftaleína é um dos indicadores ácido-base mais co- mumente utilizados. Ela se apresenta incolor na forma ácida e com tom róseo na forma básica. ANÁLISE AMBIENTAL 77 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 77 05/05/2021 13:48:22 Análise de acidez potencial do solo por volumetria de neutralização Essa metodologia refere-se aos íons H+ e Al3+ que estão retidos na superfície dos coloides do solo por forças eletrostáticas. São análises fundamentais para avaliar a capacidade de troca catiônica (CTC) a pH 7,0 e a saturação de bases (V), que são parâmetros que auxiliam na avaliação da qualidade e da fertilidade do solo para plantios agrícolas e recuperação de áreas degradadas. A metodologia para a análise de acidez potencial do solo por volumetria de neutralização será apresentada de acordo com o proposto por Silva (2018) e Silva (2009). Resumidamente, na análise da acidez potencial do solo a utilização do ace- tato de cálcio como reagente-padrão baseia-se no poder tampão do ânion ace- tato desse sal na presença dos cátions H+ e Al3+. Uma vez fi nalizada a titulação alcalimétrica, com pH ajustado em 7, haverá a extração dos íons que caracteri- zam acidez (SILVA, 2009). A metodologia divide-se em quatro etapas principais: • 1ª etapa – extração: • Secar ao ar as amostras de solo coletadas no local de interesse, destor- roar e passar em peneira de 20 cm de diâmetro e malha de 2 mm (terra fi na seca ao ar - TFSA); • Transferir 10 mL de TFSA para um erlenmeyer de 125 mL e adicionar 100 mL de solução de acetato de cálcio 1 N, pH 7; • Agitar por 30 minutos em agitador horizontal circular e, após agitação, deixar em repouso por uma noite em frascos tampados. • 2ª etapa – determinação: • Pipetar 25 mL do líquido sobrenadante obtido e colocar em erlenmeyer de 125 mL; • Adicionar três gotas de fenolftaleína a 1% e titular com solução de NaOH 0,025 N até a mudança na coloração, de incolor para levemente rósea. Anotar o volume gasto na bureta (La). • 3ª etapa – prova em branco: • Transferir 25 mL da solução de acetato de cálcio 1 N, pH 7, para um erlenmeyer de 125 mL; ANÁLISE AMBIENTAL 78 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 78 05/05/2021 13:48:22 • Adicionar três gotas de fenolftaleína e titular com NaOH 0,025 N até mudança na coloração, de incolor para levemente rósea. Anotar o volu- me gasto na bureta (Lb). • 4ª etapa – determinação do fator de correção da solução de NaOH: • Transferir 10 mL de solução 0,025 N de biftalato de potássio para um erlenmeyer de 125 mL e adicionar três gotas de fenolftaleína; • Titular com a solução de NaOH 0,025 N e anotar o volume gasto (V). A acidez potencial existente na amostra é obtida pela expressão abaixo: Teor de H+ + Al3+ (cmolcdm -3) = (La – Lb) · fNaOH (6) Onde: La = volume gasto (mL) de titulante na determinação com extrato; Lb = volume gasto (mL) de titulante na prova em branco; fNaOH = fator de correção da concentração da solução de NaOH. O fator será dado pela expressão: fNaOH = (7) 10 V Onde: V = volume gasto na titulação. DICA Para saber mais sobre formas de coleta de amostra de solo, recomendamos que assista ao vídeo Epagri: coleta de amostra de solo para análise – Como fazer, e leia o material Como retirar amostras de solo, do Instituto Agronômico (IAC) de São Paulo. Determinação de alumínio trocável do solo por volumetria de neutralização A análise do teor de alumínio trocável é relevante quando se quer avaliar a capacidade de troca de cátions (CTC) efetiva em alumínio. Em algumas regiões do Brasil, o teor de Al trocável no solo é utilizado como referência na correção da aci- dez do solo, ou seja, para o cálculo da quantidade de calcário que será necessário ANÁLISE AMBIENTAL 79 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 79 05/05/2021 13:48:22 aplicar no solo para diminuir a acidez (KAMPRATH, 1970). Assim, auxilia na imple- mentação da qualidade do solo, pois permite a correção do pH a faixas ideais para o desenvolvimento das plantas e dos macro e micro-organismos do solo. A metodologia para a análise do alumínio trocável no solo por volumetria de neutralização será apresentada de acordo com o proposto por Silva (2018): • 1ª etapa – extração: • Colocar 10 mL de TFSA em erlenmeyer de 250 mL e adicionar 100 mL de KCl 1N, pH 7; • Agitar durante 30 minutos em agitador horizontal circular; • Remover o erlenmeyer do agitador e manter em repouso durante uma noite em frascos vedados; • Pipetar 25 mL do mesmo extrato obtido durante a extração parade- terminação de cálcio e magnésio e colocar em erlenmeyer de 125 mL. • 2ª etapa – determinação: • Adicionar três gotas do indicador fenolftaleína a 1% e titular com NaOH 0,025 N, até observar mudança na coloração, de incolor para levemente rósea; • Registre o volume utilizado na bureta. O teor de alumínio trocável na amostra é dado pela igualdade: Teor de Al3+ (cmolc/dm 3) = mL de NaOH utilizado na bureta Análise das águas e determinação da acidez das águas A análise da água pode ter como objetivos a avaliação de parâmetros micro- biológicos e/ou físico-químicos. Esses parâmetros podem nos indicar o grau de poluição ou a potabilidade da água. A Portaria nº 2.914, de 12 de dezembro de 2011, dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade; e a Resolução do CONAMA nº 357, de 2005, dispõe sobre a classifi cação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efl uentes, e dá outras providências. Es- ses documentos públicos devem ser consultados sempre que seja necessário saber os padrões máximos e mínimos que classifi carão a água para consumo humano, bem como as diretrizes ambientais. ANÁLISE AMBIENTAL 80 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 80 05/05/2021 13:48:22 As análises microbiológicas das águas têm como objetivo fornecer informa- ções sobre a sua potabilidade, isto é, informar se há risco quando ingerida pelo ser humano em razão da ingestão de micro-organismos causadores de doenças. Os micro-organismos contaminantes de água geralmente são oriundos de con- taminações por fezes e esgotos não tratados. Os micro-organismos patogênicos comumente encontrados em água contaminada são as bactérias, os protozoários e os helmintos, além de diversas cepas causadoras de doenças virais. Incluem-se nas análises microbiológicas os coliformes totais, coliformes ter- motolerantes, contagem de bactérias heterotróficas, Escheriquia coli etc. As análises físico-químicas das águas também possuem relação com a verifi- cação de sua qualidade. As análises podem ser selecionadas de acordo com o mé- todo analítico. Nesse contexto, de acordo com Parron, Muniz e Pereira (2011), po- demos agrupar as análises físico-químicas das águas em quatro grupos principais: • Análises físicas: utilizam como técnicas de base a espectroscopia, espectro- metria, turbidimetria, entre outras. Essas técnicas são baseadas no uso das pro- priedades físicas das substâncias químicas que se deseja separar ou quantificar; • Análises químicas: utilizam como técnicas de base a titulometria, volume- tria, gravimetria, combustão, entre outras. Para separação e quantificação do ana- lito, essas técnicas se baseiam nas propriedades químicas das substâncias; • Análises eletroquímicas: utilizam como técnicas de base a potenciometria, condutometria, entre outras. Para quantificação do analito, essas técnicas medem as voltagens ou fluxos de corrente associados a transformações químicas; • Análises cromatográficas: tem como fundamento a separação das substân- cias por métodos químicos e físicos de detecção e quantificação. São exemplos os detectores de massa ou UV/Vis. Os principais métodos adotados são titulometria, colorimetria, turbidimetria, potenciometria, con- dutividade elétrica, cromatografia, espectrofo- tometria ou combustão. Vale ressaltar que uma mesma análise poderá ser utilizada para se obter o mesmo parâmetro, mas a decisão dependerá do objetivo da análise e da precisão desejada, e deve- rão ser considerados fatores como precisão, acuracidade, sensibili- dade, repetibilidade, segurança e custo. ANÁLISE AMBIENTAL 81 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 81 05/05/2021 13:48:23 Nas análises físico-químicas, incluem-se alcalinidade total, gás carbônico livre, pH, cloretos, cloro residual livre, cor, alumínio, turbidez, dureza, tempe- ratura, fluoretos, ensaio de coagulação, determinação do teor de cloro ativo, oxigênio dissolvido, condutividade elétrica, sólidos totais dissolvidos, carbono orgânico total, demanda biológica e química de oxigênio (DBO, DQO), fósforo total, fosfatos, série nitrogenada, cálcio e magnésio, sódio e potássio, cloretos, sulfato de ferro e manganês. DICA Para aprender sobre como decidir o planejamento, os locais, os métodos, os equipamentos de amostragem de água de acordo com o objetivo da análise, acesse à Diretriz Nacional do plano de amostragem da vigilância da quali- dade da água para consumo humano (BRASIL, 2016) e ao Guia nacional de coleta e preservação de amostras (ANA; CETESB, 2011). Acidez das águas define-se como a reação quantitativa entre a molécula de água e outra substância (base forte, ácido fraco ou sal com caráter ácido) em um valor de pH definido (PIVELI; KATO, 2006). O CO2 dissolvido e a oxidação de sulfetos são frequentemente relacionados à acidez das águas naturais. Eles resultam em acidez de acordo com as seguin- tes reações químicas: CO2 + H2O ↔ H2CO3 2S° + 3O2 + 2H2O → 2H2SO4 FeS + 3½O2 + H2O → FeSO4 + H2SO4 O controle da acidez das águas é importante, pois auxilia em estudos de corrosão, que pode ser causada pelo CO2 dissolvido e pelos ácidos minerais presentes em efluentes industriais. O parâmetro “acidez” não se caracteriza, apesar de sua importância, em nenhum tipo de padrão, seja de potabilidade, de classificação das águas naturais ou de emissão de esgotos. O efeito da aci- dez é controlado pelo valor do pH (PIVELI; KATO, 2006). A determinação da acidez das águas consiste em uma titulação por volu- metria de neutralização ácido-base, com final estimado por potenciometria ou colorimetria. ANÁLISE AMBIENTAL 82 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 82 05/05/2021 13:48:23 • Procedimento: • Colocar no erlenmeyer (de 250 mL) 100 mL da amostra de água, medi- dos em uma proveta. • Por potenciometria: • Imergir o eletrodo do potenciômetro na amostra de água, para indicar a acidez potenciometricamente; • Anotar os volumes gastos de NaOH (0,02 mols L-1) quando atingir pH de 8,3 e 4,5. A acidez será dada pela igualdade: Acidez total (mg de CaCO3 L -1) = volume gasto de NaOH em pH 8,3 • Por indicação colorimétrica: • Adicionar três a quatro gotas de fenolftaleína; • Titular com NaOH (0,01 N) até o ponto de viragem (cor rósea); • A titulação deve permanecer na cor rósea por, no mínimo, 30 segundos. Vale observar que a cor rósea na água indica acidez nula. A determinação do pH, ou seja, a determinação dos íons H+ presentes na solução, também é muito relevante, pois exerce influência direta nos ecossis- temas aquáticos e na fisiologia dos seres vivos. Nos processos de tratamento e nas rotinas laboratoriais das estações de tratamento, ele deve ser medido e ajustado sempre que necessário para melhorar o processo de coagulação e floculação da água, bem como o controle da desinfecção (FUNASA, 2013). O valor do pH da água – e de todos os outros analitos – varia de 0 a 14: um valor de pH da água em 7 indicará neutralidade, valores de pH abaixo de 7 serão considerados ácidos e valores acima de 7 serão classifi- cados como básicos (alcalinos). Em geral, águas naturais possuem faixas de pH entre 4 e 9. Devem ser evitadas condi- ções de acidez da águas nos sistemas de distribuição, segundo a Portaria nº 2.914, de 12 de dezembro de 2011, e o pH da água deve ser mantido na faixa de 6,0 a 9,5. Vejamos sobre a determinação do pH (FUNASA, 2013) da água por titulação por meio da utilização de um potenciômetro: ANÁLISE AMBIENTAL 83 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 83 05/05/2021 13:48:23 • 1ª etapa – preparo do equipamento: • O potenciômetro deve ser acionado 30 minutos antes do uso; • Os eletrodos devem ser lavados e secos com água destilada; • Calibrar o potenciômetro com as soluções padrão pH 4 e 7; • Enxaguar os eletrodos antes e depois de calibrar o aparelho. • 2ª etapa – determinações do pH:• Colocar os eletrodos em contato com a amostra a qual se deseja aferir pH e proceder com a leitura; • Enxaguar os eletrodos e deixá-los imersos em água destilada; • Desligar o aparelho. O valor do pH será dado por: pH = valor registrado pelo potenciômetro Bioacumulação do ácido benzoico no organismo e determinação do coeficiente de partição O ácido benzoico (C7H6O2) é um ácido carboxílico aromático de consistência só- lida incolor cristalina, que pode também ser chamado de ácido fenil fórmico, ácido benzenocarboxílico ou ácido dracílico (Figura 2). Ele é encontrado na natureza na forma pura ou combinado com outras moléculas (OLIVEIRA; REIS, 2017). O OH Figura 2. Fórmula estrutural do ácido benzoico. O ácido benzoico foi descoberto muito antes de sua síntese industrial. Quando passou a ser produzido industrialmente, foi utilizado, primeiramente, como conser- vante de alimentos e, posteriormente, passou a ter uso farmacológico em medi- camentos e cosméticos. Desde então, o uso do ácido benzoico só passou a crescer. Atualmente, sua utilização tem ocorrido para substituir os plastifi cantes de ftalato. ANÁLISE AMBIENTAL 84 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 84 05/05/2021 13:48:23 Industrialmente, o ácido benzoico é uma matéria prima de grande relevância, produzido pela reação de oxidação do tolueno na presença de metais pesados como o cobalto e sais de manganês como catalisadores (OLIVEIRA; REIS, 2017). O fenol é o principal produto industrial do ácido benzoico, mas outros exem- plos de uso também em indústrias químicas, farmacêuticas, cosméticas e ali- mentícias podem ser citados. Dentre eles: • Como reagente, em diversas reações de síntese química; • Na produção de agentes plastificantes (ésteres de benzoato glicólico); • Na síntese intermediária de nylon (produção de caprolactama). Observe o Diagrama 1 para entender melhor as etapas industriais da utiliza- ção do ácido benzoico. Fonte: OLIVEIRA; REIS, 2017, p. 2681. (Adaptado). DIAGRAMA 1. ETAPAS DE OBTENÇÃO DOS PRINCIPAIS PRODUTOS INDUSTRIAIS DO ÁCIDO BENZOICO O monitoramento de concentração de substâncias com potencial poluidor complementa o controle ambiental e a vigilância à saúde, pois quan- tifica a exposição global do indivíduo e detecta efeitos precoces e reversíveis, permitindo que o risco seja estimado com maior eficácia. O ácido benzoico, além de ser um potencial po- luidor ambiental, pode apresentar efeito tóxico para os seres vivos incluindo o ser humano. O risco humano Fenol Copralactama Nylon 6 Conservantes Benzoato de sódio ÁCIDO BENZOICO Dibenzoatos glicólicos Plastificantes ANÁLISE AMBIENTAL 85 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 85 05/05/2021 13:48:23 está relacionado a altas exposições ao ácido benzoico quando incluem pessoas sensíveis à aspirina ou com histórico de doença hepática. Em geral, essas pes- soas apresentaram irritação gastrointestinal, asma, erupções cutâneas e irri- tação dos olhos e das membranas mucosas (OLIVEIRA; REIS, 2017). Por essas razões, as concentrações desse ácido nos compartimentos ambientais devem ser monitoradas. Os indicadores biológicos de exposição, que podem ser os próprios compostos químicos estranhos ou seus metabólitos em amostras biológicas dos indivíduos expostos, permitem o monitoramento de poluentes. Observa-se se os níveis en- contrados permanecem dentro dos índices biológicos máximos permitidos, que são determinados por meio de estudos epidemiológicos, experimentais e de ca- sos clínicos (BULCÃO, 2008). Nesse sentido, para monitoramento biológico do tolueno, um solvente lar- gamente utilizado em produtos diversos que pode ocasionar o aparecimento de vários efeitos nocivos, utiliza-se a análise das quantidades do ácido hipúrico na urina, metabólito não específico do tolueno. O ácido hipúrico, que é proveniente do ácido benzoico, é substância normalmente encontrada na urina de não expos- tos a esse solvente, sendo, então, um bioindicador de contaminação por tolueno. A metodologia para a análise da bioacumulação do ácido benzoico, que deter- mina o coeficiente de partição desse material, será apresentada de acordo com o proposto por Vieira e colaboradores (2006): • Procedimento: • Em um funil de separação, transferir 25 mL de água e 25 mL de hexano; • Pesar 1,2 g de ácido benzoico; • Transferir o ácido benzoico para o funil; • Manter em agitação por 8 minutos; • Aguardar a formação de duas fases no funil de separação; • Transfira a fase aquosa (inferior) para um béquer, desprezando a cama- da entre a fase aquosa e a orgânica; • Retirar toda a fase aquosa (inferior) de forma que a fase orgânica fique no funil; • Pipetar uma alíquota de 5 mL da fase aquosa em um erlenmeyer; • Adicionar ao erlenmeyer 25 mL de água e uma gota de fenolftaleína; • Aquecer até a ebulição; ANÁLISE AMBIENTAL 86 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 86 05/05/2021 13:48:23 • Titular com solução de NaOH (0,1 N) até que se observe o ponto de viragem; • Anotar o volume consumido; • No funil de separação, pipetar uma alíquota de 3 mL da fase orgânica para um erlenmeyer; • Adicionar ao erlenmeyer 25 mL de água e uma gota de fenolftaleína; • Manter sob aquecimento até a ebulição; • Titular com solução de NaOH (0,1 N) até que se observe o ponto de viragem; • Anotar o volume consumido. Vale ressaltar que, nas duas titulações dessa metodologia, no ponto de vira- gem, espera-se visualizar a cor rósea. A concentração do ácido benzoico será dada por: Meq = M ÷ PM (8) Então: M = Meq · PM (9) Se Meq = V · F ·V (10) Sabe-se que: Mfase = V · N · F · PM (11) Onde: Meq = miliequivalente; M = molaridade; PM = peso molecular do ácido benzoico; V = volume do NaOH gasto na titulação; F = fator de correção do NaOH; N = normalidade do NaOH. Vale apontar que as concentrações devem ser calculadas em mol/L-1. Para isso, considere o V em mL por 1000 mL, ou seja, para um consumo de NaOH de 1,8 mL na titulação, o V = 1,8/1000 = 0,0018. O coeficiente de partição (K) será dado por: K = Maq ÷ Morg (12) Onde: Maq = molaridade da fase aquosa; Morg = molaridade da fase orgânica. ANÁLISE AMBIENTAL 87 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 87 05/05/2021 13:48:24 Remoção de compostos orgânicos voláteis (COVs) pelo carvão ativo Os COVs (ou VOCs, sigla em inglês) são compostos de carbono que parti- cipam de reações fotoquímicas no compartimento atmosférico. De acordo com a Resolução CONAMA nº 382/2006, os COVs são “poluentes que não possuem característica química defi nida, são defi nidos como compostos or- gânicos que possuem ponto de ebulição até 130 °C na pressão atmosférica e podem contribuir na formação de oxidantes fotoquímicos”. É um subgrupo de compostos orgânicos que volatilizam a temperatura ambiente e pressão atmosférica nor- mal. Podem ser classifi cados nos se- guintes grupos: alcanos, alcenos, al- deídos, cetonas, ácidos carboxílicos, éteres, álcool, nitratos de peroxiacil, hidrocarbonetos aromáticos e hidro- carbonetos biogênicos (GUIMARÃES, 2016). Eles podem ser emitidos por fontes naturais (plantas, oceanos, atividades microbianas etc.) e por fontes antropogênicas (em processos industriais, durante processos de queima e refi namento de petróleo etc.). Existem diversos métodos de controle disponíveis para reduzir a emissão de COVs. Eles baseiam-se na remoção, destruição ou remoção do composto antes ou depois de ser lançado para a atmosfera. Os métodos de controle que conseguem reduzir as emissões dos COVs no local em que são gerados, antes que sejam emitidos para a atmosfera, são os métodos de controle por remoção ou destruição. O método de destruição elimina o COV por incineração. Já nos métodos de controle por remoção temos os processos de absorção em carvão ativado ou em via úmida ou seca. Existe também o método baseado na biodegradação de COVs, ou seja, o controle biológico por biofiltros. O ar com poluentes passa pelo biofi lme, que contém micro- -organismos ativos, e fi ca adsorvido no suporte. O Diagrama 2 esquematiza as técnicas de tratamento de controle de emissão atmosférica de COVs. ANÁLISE AMBIENTAL 88 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 88 05/05/2021 13:48:33 Fonte: KHAN; GHOSHAL, 2000, p. 527. (Adaptado). DIAGRAMA 2. MÉTODOS DE TRATAMENTO E CONTROLE DE EMISSÃO DE COVS Tecnologias de controle de emissão de COVs Biológica Destruição Remoção Biofiltro Incinerador térmico Incinerador catalítico Absorção via seca Absorção via úmida Adsorção com carvão ativado Vamos estudar mais a fundo o método de tratamento e controle de emis- são de COVs por adsorção em carvão ativo, que é um método de controle de emissão muito comum. Por meio do processo de adsorção é feita a retirada dos COVs presen- tes nas fontes de emissão, geralmente em estado gasoso, para o carvão ativado, material em estado sólido com elevada porosidade e capacidade adsorvente. O carvão ativado é um ótimo adsorvente, por ser um material sólido, de superfície heterogênea (geométrica e química), altamente poroso e com grande área de superfície específica (KHAN; GHOSHAL, 2000). A capa- cidade de adsorção do carvão para um determinado tipo de COV é determi- nada pela isoterma de adsorção do carvão ativo, pela concentração na fonte emissora e pela presença de outros COVs. O uso do carvão ativo como ma- terial adsorvente de COVs pode ser vantajoso do ponto de vista ambiental e econômico porque esse material pode ser reutilizado quando submetido à recuperação em processos regenerativos. A adsorção remove poluentes atmosféricos em forma de gases e vapores que estão em baixas concentrações, por isso, são caracterizados como pro- cessos seletivos. O tipo de sistema será mensurado nas fontes de emissão de acordo com a quantidade e a concentração de COVs lançada. Os equipamentos de remoção por carvão ativo serão dimensionados dependendo da quantidade de COVs emitidos, sendo chamados de adsor- vedores e podem ser de leito único ou múltiplo, fixo ou móvel (LISBOA; SCHIRMER, 2007). A Figura 3 mostra um sistema duplo de adsorvedor de leito fixo de carvão ativo. ANÁLISE AMBIENTAL 89 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 89 05/05/2021 13:48:33 Filtro de particulados Tanque carvão ativado Tanque carvão ativado Entrada d’água Saída d’água Saída de gás limpo Figura 3. Adsorvedor de leito fixo de carvão ativado. Fonte: LISBOA; SCHIRMER, 2007, p. 58. (Adaptado). O carvão ativado não é utilizado somente na remoção de COVs, mas, em geral, seu uso é decorrente da elevada capacidade de sorção que ele apre- senta em contanto com outras substâncias, principalmente as mais reati- vas. Ele possui diversos usos: • Tratamento de água por filtração; • Tratamentos de envenenamentos e overdoses; • Remoção de metais; • Remoção de vapores de óleos; • Remoção de odores; • Descoloração de soluções; • Remediação de solos. DICA Para saber mais sobre a metodologia de um tipo de amos- tragem de COVs, além de conhecer uma discussão muito rica sobre diversos COVs precursores do ozônio, como o formaldeído, acetaldeído, tolueno, propeno, entre outros, leia o artigo chamado “Estudos dos compostos orgânicos voláteis precursores de ozônio na cidade de São Paulo” (ALVIM e colaboradores, 2011). ANÁLISE AMBIENTAL 90 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 90 05/05/2021 13:48:33 O método de remoção de compostos orgânicos voláteis (COVs) pelo carvão ativo tem como objetivo quantificar a adsorção do ácido acético pelo carvão ativado quando em temperatura ambiente. Para isso, utilizaremos as informa- ções da CETESB (2006) e Atkinson (2000): • Procedimento: • Limpe e reserve quinze erlenmeyers de 250 mL; • Enumere cinco dos quinze erlenmeyers com tampa ou rolha; • Adicione 5 g de carvão ativo; • Utilizando uma bureta de 25 mL, acrescente aos erlenmeyers, respei- tando a ordem de 1 a 5: 25; 15; 7,5; 4; e 2 mL de solução de CH3COOH (0,4 N); • Utilizando uma bureta, acrescente água aos erlenmeyers com solução de CH3COOH, respeitando a ordem de 1 a 5, nos seguintes volumes: 25; 35; 42,5; 46; e 48 mL; • Agite as amostras durante cinco minutos (é importante manter a tem- peratura constante); • Filtrar as soluções em papel de filtro em outros cinco erlenmeyers rotulados; • Pipete 20 mL do filtrado para outro erlenmeyer; • Adicione duas gotas de fenolftaleína; • Titule com NaOH (0,1 N); • Anotar volume gasto. Vale ressaltar que, nesse protocolo, os erlenmeyers devem ser manusea- dos pela parte superior. Para o cálculo da taxa de adsorção do carvão ativado, considere: Mi = 0,4 · VCH3COOH ÷ 50 (13) Onde: Mi = molaridade do CH3COOH (concentração inicial); VCH3COOH = volume de CH3COOH em soluções diluídas em água. Mf = 0,1 · VNaOH ÷ 20 (14) Onde: Mf = molaridade do CH3COOH nas soluções após a adsorção em carvão ativado (concentração final); VNaOH = volume de NaOH gasto na titulação. ANÁLISE AMBIENTAL 91 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 91 05/05/2021 13:48:34 Volumetria de complexação Nas titulações por volumetria de complexação ocorre uma reação entre um reagente-padrão, chamado de agente ligante, e um analito. O produto final da reação é um complexo. • Agente ligante: atua como base de Lewis (íons ou moléculas) doando um par de elétrons; • Analito: íon que aceita o par de elétrons por possuir orbital livre. Então, dizemos que as reações de complexação envolvem um íon me- tálico (M ) reagindo com um ligante (L) para formar um composto ML, da seguinte forma: M + L ↔ ML São exemplos dessas reações: 2CN + Ag+ ↔ [Ag(CN)2 ]- Hg2+ + 2Cl- ↔ HgCl2 Nas reações acima, [Ag(CN)2] - e HgCl2 são exemplos de com- plexos. Basicamente, uma nova espécie foi formada por um átomo ou íon central de metal ao qual se ligam outros íons ou moléculas por ligações coordenadas, que são eletricamente neutras (LIMA; NEVES, 2015). O complexante mais utilizado nas volu- metrias de complexação é o ácido etile- nodiaminotetracético (EDTA), que con- figura-se como fraco e possui quatro hidrogênios ionizáveis e seis sítios ati- vos. As soluções de EDTA combinam íons metálicos na proporção 1:1, não importan- do a carga do cátion, por isso, são particularmente úteis (LIMA; NEVES, 2015). A adsorção (Mads) e a taxa de adsorção (Ta) em cada solução serão iguais a: Mads = Mi - Mf (15) Ta (%) = 100 · Mads ÷ Mi (16) ANÁLISE AMBIENTAL 92 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 92 05/05/2021 13:48:34 Determinação do ferro e alumínio trocável do solo por volumetria de complexação Esta metodologia tem como princípio a determinação por complexome- tria do ferro (Fe) e do alumínio (Al) no extrato sulfúrico, utilizando como com- plexantes o EDTA para Fe e, após, o CDTA para Al. A metodologia para a análise do ferro e alumínio trocável por volumetria de complexação será apresentada de acordo com o proposto pela EMBRAPA (1997): • 1ª etapa – extração por ataque sulfúrico (solubilização de amostras com H2SO4 1:1): • Adicionar 1 g de solo em erlenmeyer de 500 mL; • Adicionar 20 mL de ácido sulfúrico diluído de 1:1 e ferver por 30 mi- nutos. Para reduzir perdas por evaporação é preciso usar condensador de refl uxo; • Deixar a mistura esfriar; • Adicionar 50 mL de água destilada e fi ltrar em balão volumétrico de 250 mL; • Lavar o recipiente com a mistura (solo + ácido sulfúrico) com água até completar 250 mL; • Para as determinações de ferro e alumínio será utilizado o extrato sulfúrico fi ltrado. Importante destacar que o erlenmeyer utilizado nessa análise deve ser de qualidade. Caso tenha dúvidas quanto à qualidade do vidro indicamos o uso de recipiente de tefl on. • 2ª etapa – determinação do ferro: • Pipetar 20 mL do extrato e adicionar em um béquer de 300 mL de forma alta; • Acrescentar 2,5 mL da solução de HCl + HNO3 1:4, e ferver por alguns minutos até a cor escura desaparecer; • A operaçãodeverá ser refeita quando a cor escura não desaparecer; • Acrescentar 25 a 30 mL de água destilada; • Usando o potenciômetro, ajustar o pH da solução para 1,5 com solu- ção de HCl 1:1 e NH4OH concentrado, caso seja necessário; ANÁLISE AMBIENTAL 93 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 93 05/05/2021 13:48:34 • Adicionar 1 mL da solução de ácido sulfossalicílico (5%) como indicador; • Aquecer até aproximadamente 60 ºC; • Titular com solução de EDTA 0,01M (pH a 1,5). O ponto de viragem será observado com a mudança da cor vermelha para amarela (a rea- ção é lenta); • Após a titulação, separar o béquer com a solução, pois ela será utili- zada na determinação de Al2O3. O teor de ferro na amostra de solo é dado por: Fe2O3 (g kg -1) mL EDTA = mL EDTA 0,01M gasto · 10 • 3ª etapa – determinação do alumínio (sempre feita após a quantifi cação do Fe2O3): • Adicionar 10 mL de solução de CDTA (0,01 M) (esperar aproximada- mente 1 hora), 10 mL da solução tampão de acetato de amônio pH 4,5 (esperar 10 minutos), 50 mL de álcool etílico comercial e 2 mL de solu- ção de ditizona (0,025%) (recém-preparada); • Titular o CDTA com solução de sulfato de zinco (0,0156 M), até ponto de viragem na cor verde-acinzentada para rosa forte (a viragem é nítida e instantânea). Destacamos que uma prova em branco deve ser feita separadamente. Deve-se anotar o volume do sulfato de zinco necessário para reagir com 10 mL do CDTA. O teor de alumínio na amostra de solo é dado por: Al2O3 (g kg -1) = (a – b) · 10 (17) a = mL de ZnSO4 gasto na amostra; b = mL de ZnSO4 gasto na prova em branco. Este método determina o alumínio e o titânio. Será necessário descontar o TiO2 obtido pelo método para ter o resultado só de Al2O3. Análise do teor de magnésio e cálcio no solo por volumetria de complexação Faz parte da rotina dos laboratórios de análise do solo a determinação do teor de cálcio e magnésio trocável. Ambos são elementos importantes para a nutrição das espécies vegetais, a manutenção da fertilidade do solo e a determinação dos características físico-químicas relacionadas aos diversos tipos de solo. ANÁLISE AMBIENTAL 94 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 94 05/05/2021 13:48:34 A metodologia para a análise do teor de cálcio e magnésio trocável do solo por volumetria de complexação será apresentada de acordo com o proposto por Silva (2018). • 1ª etapa – extração: • Colocar 10 mL de TFSA, em erlenmeyer de 250 mL, e adicionar 100 mL de KCl (1N) pH 7; • Agitar durante 30 minutos em agitador horizontal circular; • Retirar o erlenmeyer do agitador e deixar em repouso por uma noite em frascos tampados. • 2ª etapa – determinação de Ca2+ + Mg2+: • Pipetar 25 mL do extrato límpido e sobrenadante, e transferir para er- lenmeyer de 125 mL; • Adicionar 4 mL do coquetel constituído de trietanolamina e solução- -tampão pH 10; • Três gotas ou uma pitada (de acordo com a forma de preparo) do indica- dor negro de eriocromo T (EBT); • Em caso de haver formação de coloração pardo-acinzentada, ao invés da rósea, devido à interferência de manganês, é preciso acrescentar 1/2 pitada de ácido L-ascórbico, titulando-se em seguida; • Titular com solução de EDTA (0,025 N) até a viragem de róseo para azul puro. O teor de Ca2+ + Mg2+ existente na amostra é dado pela igualdade: Teor de Ca2+ + Mg2+ (cmolcdm -3) = mL de EDTA gasto na titulação • 3ª etapa – determinação do Ca2+: • Pipetar 25 mL do restante do liquido sobrenadante, obtido na extração de cálcio + magnésio trocáveis, e colocar em erlenmeyer de 125 mL; • Adicionar 2 mL de solução trietanolamina e 3 mL de solução de KOH (10 %) e uma pitada do indicador murexida; • Titular com EDTA (0,025 N) ate viragem do róseo para roxo; • Anotar o volume gasto na bureta. O teor de Ca2+ existente na amostra é dado pela igualdade: Teor de Ca2+ cmolcdm -3 = mL EDTA gastos na titulação O teor de Mg2+ existente na amostra é obtido por diferença: Teor de Mg (cmolcdm -3) = (Ca2+ + Mg2+) – (Ca2+) (18) ANÁLISE AMBIENTAL 95 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 95 05/05/2021 13:48:34 Determinação do tipo de acidez do solo Diversos fatores podem acarretar aumento da acidez dos solos. Pode- mos citar os processos intempéricos muito intensos, a baixa quantidade de bases trocáveis (cálcio, magnésio, potássio e sódio), o desmatamento e/ou a exploração agrícola muito intensa como fatores geradores de acidez. Em geral, essas condições resultam em maiores concentrações de hidrogênio e alumínio nos coloides e na solução do solo, bem como no desequilíbrio dos ciclos biogeoquímicos. Para avaliar a acidez ou a neutralidade dos solos o principal parâmetro utilizado é o valor de pH, que pode ser determinado por diversas metodolo- gias. O pH representa a concentração de íons H+ na solução do solo. Basica- mente, considerando uma escala de pH que varia entre 0 a 14, uma solução será ácida se os valores de pH forem menores que 7,0, neutra se o pH for igual a 7,0, e básica se os valores de pH forem maiores que 7,0. As principais metodologias de determinação do pH dos solos são: • Água; • KCl; • CaCl2; • SMP. Elas têm como princípio medir o potencial eletrônico por meio de ele- trodo combinado imerso em suspensão solo:líquido na proporção 1:2,5 (EMBRAPA, 1997). As análises de pH do solo nos auxiliam a averiguar características muito importantes, como a avaliação da fertilida- de do solo, que está relacionada à dispo- nibilidade dos nutrientes às plantas. Por exemplo, se conhecemos o valor de pH, podemos ter uma ideia da disponibili- dade da maioria dos macronutrientes e micronutrientes do solo (Gráfi co 1). O valor de pH considerado ideal para que os proces- sos físicos, químicos e biológicos dos solos ocorrem de for- ma equilibrada deve estar na faixa de 6,5. ANÁLISE AMBIENTAL 96 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 96 05/05/2021 13:48:34 Fonte: MALAVOLTA, 1980, p. 45. GRÁFICO 1. DISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES NA SOLUÇÃO DO SOLO DE ACORDO COM O PH Di sp on ib ili da de Fe, Cu, Mn e Zn Mo e Cl N, S e B K, Ca e Mg Al 5,0 4,4 6,0 5,4 6,5 5,9 7,0 6,4 8,0 7,4 pH em H2O pH CaCl2 P A metodologia para a análise do pH dos solos será apresentada de acordo com o proposto por Silva (2018): • 1ª etapa – preparo do equipamento: • Acionar o potenciômetro 30 minutos antes do uso; • Calibrar o equipamento com as soluções padrão pH 4 e pH 7, nessa ordem; • Os eletrodos do aparelho devem ser lavados antes e após a calibração. Se for analisar diversas amostras em série não é necessário lavar os eletro- dos entre uma amostra e outra. Quando não estiverem em uso, os eletrodos combinados devem permanecer imersos em solução saturada de KCl (3 mol/L-1). Não proceder as leituras com tempo de repouso maior do que três horas, em razão do efeito de oxirredução. • 2ª etapa – determinações pH: • Em copos plásticos enumerados (100 mL), adicionar 10 cm3 de solo; • Acrescentar 25 mL de água destilada, KCl (1N) ou CaCl2 (0,01 M), depen- dendo do tipo de determinação de pH; ANÁLISE AMBIENTAL 97 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 97 05/05/2021 13:48:34 • Agitar o extrato com bastão de vidro; • Deixar descansar por uma hora; • Agitar, novamente, as amostras com bastão de vidro; • Mergulhar os eletrodos na suspensão após homogeneização pela agita- ção e fazer a leitura do pH. O pH da amostra é: pH (água, KCl 1N ou CaCl2 0,01 M) = leitura do potenciômetro De acordo com Silva (2009), a determinação do pH do solo em água tem como desvantagem o fato de que os resultados são bastante influenciados pela presença de sais ou pelo revesti- mento dos eletrodos com óxidos de Fe e Al, que podem variar com a época de amostra- gem do solo e com o manuseio da amos- tra. Essa interferência nos resultados não é observada quando a determina- ção do pH é feita em solução de CaCl2. Outra forma de determinação de pH do solo se dá pelo uso da solução SMP, que con- siste em uma mistura de sais neutros comvários tampões de modo a se obter um decréscimo linear do pH, quando titulado de forma potenciométrica com ácido forte. O índice SMP apresenta alta correlação com o valor da acidez potencial dos solos, por isso tem sido utilizado em diversas regiões do País para correção da acidez do solo com calcário (SILVA, 2009). A metodologia para a análise do pH SMP dos solos será apresentada de acor- do com o proposto por SILVA, 2009: • Procedimento associado ao pH em CaCl2: • Em copos plásticos enumerados (100 mL), adicionar 10 cm3 de solo; • Acrescentar 25 mL de CaCl2 (0,01 M); • Agitar o extrato com bastão de vidro; • Adicionar 5,0 mL, medido em proveta, da solução tampão SMP; • Manter sob agitação a 220 rpm, por 15 minutos, e deixar em repouso por uma hora; • Calibrar o potenciômetro com os tampões 7 e 4, nessa ordem; • Ler o pH da suspensão tampão. ANÁLISE AMBIENTAL 98 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 98 05/05/2021 13:48:34 • Procedimento associado ao pH em água: • Em copos plásticos enumerados (100 mL), adicionar 10 cm3 de solo; • Acrescentar 10 mL de água destilada e misturar com bastão de vidro; • Manter em repouso durante 30 minutos; • Misturar novamente e aferir o pH; • Adicionar 5 mL de solução SMP e misturar com bastão de vidro; • Deixar em repouso por 20 minutos; • Agitar novamente; • Calibrar o potenciômetro com os tampões 7 e 4, nessa ordem; • Medir o pH da suspensão tampão (pH SMP). Nesse caso, o pH da amostra será igual a: pH (SMP) = leitura do potenciômetro ANÁLISE AMBIENTAL 99 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 99 05/05/2021 13:48:34 Sintetizando Nessa unidade, estudamos questões teóricas e métodos relacionados às principais metodologias de avaliação e controle de poluentes ambientais nos compartimentos ambientais (solo, água e atmosfera). Primeiramente, aprendemos sobre a remoção de compostos orgânicos volá- teis pelo método do carvão ativo e, por meio do estudo de fundamentos de quí- mica analítica, abordamos volumetria e titulação. Dentro da ideia de volumetria, focamos em dois tipos principais: a volumetria de neutralização e a volumetria de complexação. Abordamos o tema volumetria de neutralização mais a fundo para tratar so- bre fundamentos e metodologias de análise química de solo (análise da acidez potencial e o alumínio trocável), da água (análise da acidez) e do ácido benzoico. Sobre a temática volumetria de complexação, estudamos que nessas reações são formados complexos e que é importante a utilização de um complexante, geralmente, o EDTA. Após estudarmos o conceito desse tipo de titulação, apren- demos sobre a metodologia de determinação do ferro e alumínio trocável, e do teor de magnésio e cálcio no solo por volumetria de complexação. Por fim, es- tudamos as metodologias de determinação de pH e as faixas de acidez do solo. Os conceitos aprendidos nessa unidade auxiliarão na condução de estudos sobre análise da qualidade ambiental, pois discutimos diversos métodos que de- finem parâmetros de relevância para a manutenção do equilíbrio das condições físicas, químicas e biológicas dos compartimentos ecossistêmicos. ANÁLISE AMBIENTAL 100 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 100 05/05/2021 13:48:34 Referências bibliográficas ALVIM, D. S. et al. Estudos dos compostos orgânicos voláteis percursores de ozô- nio na cidade de São Paulo. Engenharia Sanitária e Ambiental, Rio de Janeiro, v. 16, n. 2, p. 189-196, 2011. Disponível em: <https://www.scielo.br/pdf/esa/v16n2/ v16n2a13.pdf>. Acesso em: 11 mar. 2021. ANA – AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUA. Guia nacional de coleta e preservação de amostras. São Paulo: CETESB; Brasília: ANA, 2011. 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Disponível em: <https://portaleditora.ufra.edu.br/images/Analise-de-Solos.pdf>. Acesso em: 11 mar. 2021. ANÁLISE AMBIENTAL 102 SER_FARMA_ANAMBI_UNID3.indd 102 05/05/2021 13:48:34 METODOLOGIAS E PROCEDIMENTOS PARA ANÁLISES DE ÁGUA E AR 4 UNIDADE SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 103 29/03/2021 17:07:20 Objetivos da unidade Tópicos de estudo Ensinar os fundamentosanalíticos relacionados com as metodologias de análise de água e ar; Abordar os procedimentos e a importância das metodologias para a determinação da qualidade da água e do ar; Informar sobre os parâmetros de qualidade, os limites máximos e mínimos, bem como as normas e legislações relacionadas aos padrões de qualidade da água e do ar. Métodos analíticos Volumetria de óxido-redução Método do iodo Método enzimático Análise das águas Determinação do oxigênio dissolvido no meio aquático Fatores que influenciam na quantidade de oxigênio dissolvi- do na água Determinação da demanda química de oxigênio (DQO) Determinação do teor de ferro na água Determinação do cloro residual livre Dosagem da acidez na água (ou esgoto) devido ao CO2, ácidos minerais e sais hidrolisados Determinação de coliformes fecais na água Como decidir o melhor método de tratamento da água Qualidade do ar Método visual SIERP ANÁLISE AMBIENTAL 104 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 104 29/03/2021 17:07:20 Métodos analíticos Entender sobre a importância dos fundamentos físico-químicos envol- vidos com análises ambientais facilita a compreensão dos processos físico- -químicos envolvidos na interpretação da resolução de problemas que pos- sam vir a surgir e a ocorrência daqueles resultantes da própria condução do método no laboratório. Ademais, uma vez que a escolha do método se dá em função do parâmetro que se deseja estimar, a interpretação dos resulta- dos somente será realizada com efi ciência após conhecimento e compreen- são da metodologia empregada. Nesse sentido, torna-se imprescindível o domínio dos métodos e dos funda- mentos químicos que os embasam para que haja um bom desempenho indivi- dual e coletivo dos profi ssionais e das equipes responsáveis pelos estudos de qualidade ambiental que envolva a avaliação do risco causado pela poluição. Tendo em vista essa necessidade, estudaremos aspectos teóricos e práticos de alguns métodos analíticos, bem como as principais metodologias de avalia- ção e controle de poluentes ambientais que foram desenvolvidas a partir deles. Volumetria de óxido-redução A análise volumétrica baseia-se na aplicação de uma reação química entre um analito e o volume gasto de um reagente-padrão. Basicamente: mA + nR ↔ Am Rn Onde: A é o analito; R é o reagente-padrão. Nas determinações volumétricas um reagente R é adicionado progressiva- mente sobre a amostra até chegar a um ponto fi nal, em que todo A foi trans- formado em Am Rn. A quantidade do analito A é calculada a partir do volume de reagente R necessário para reagir de forma equivalente (LIMA; NEVES, 2015). Na volumetria de óxido-redução (redox) estão incluídas as titulações feitas a partir de reações de óxido-redução, que se baseiam na transferência total ou par- cial de elétrons entre o oxidante e o redutor. Dependendo do objetivo da titulação, ANÁLISE AMBIENTAL 105 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 105 29/03/2021 17:07:20 reagentes oxidantes podem titular um reagente redutor e vice-versa, o ponto fi nal da titulação ocorrerá quando forem atingidas as proporções estequiométricas. De acordo com Lima e Neves (2015), os conceitos da volumetria de óxido-re- dução são: envolver uma espécie oxidada (que perde elétrons) e uma reduzida (que ganha elétrons e possui potenciais padrões). Vejamos um exemplo de uma reação redox: Ce4+ + Fe2+ = Ce3+ + Fe3+ A detecção do ponto fi nal de volumetrias de óxido-redução pode ser feita por três métodos empregados nas titulações (LIMA; NEVES, 2015): • Permanganatometria: reação de óxido-redução em meio ácido, onde os íons MnO4 - são reduzidos em Mn2 +. Não necessita utilização de indicador. Geral- mente utiliza permanganato de potássio; • Dicromatometria: reação de óxido-redução que ocorre somente em meio ácido, onde os íons são reduzidos rapidamente a Cr3 +. Uma coloração verde for- te é formada, o que difi culta a visualização da titulação. É necessário uso de indicador. Geralmente utiliza o dicromato de potássio como reagente; • Determinações iodométricas: podem ser diretas (iodimetrias), corres- pondendo a reações com solução de iodo, ou indiretas (iodometrias), caso em que correspondem a titulações com iodo liberado nas reações químicas. Método do iodo Os métodos analíticos por volumetria que envolvem o iodo, sejam pela oxi- dação (iodometria) ou pela redução (iodimetria), ocorrem por meio da semir- reação que indica o potencial do elemento como um oxidante moderado e o iodeto como um redutor relativamente fraco. De acordo com essa reação, podemos inferir que substâncias com potencial de redução menor que I2/I - podem ser tituladas por iodimetria, com uso de uma solução-padrão contendo esse ele- mento, pois podem sofrer oxidação pelo iodo. Nessas reações há formação de iodo, pois os íons iodeto têm atividade redu- tora em reações de caráter oxidativo. Nesse contexto, o iodo precisa ser titulado por iodometria, geralmente com emprego de solução-padrão de tiossulfato de ANÁLISE AMBIENTAL 106 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 106 29/03/2021 17:07:20 sódio. A substância indicadora na iodometria costuma ser o amido, que indica visualmente o ponto de viragem da titulação pelo surgimento de cor azul intensa. A iodometria é empregada para a determinação da acidez de soluções diluídas de ácido forte, porque é visualizada uma brusca mudança de cor no ponto fi nal. IO- + 5I- → 3I2 + 3H2O Considerando a reação anterior, podemos concluir que ela se processa muito rapidamente e é quantitativa. Resumidamente, se um excesso de iodato ou iodeto de potássio é acrescentado a um ácido forte, o iodo produzido será equivalente aos íons de caráter ácido da reação (hidrogênio), que apresentará ponto de viragem visualizado pelo indicador tiossulfato de sódio. Dentre os métodos iodométricos existentes, podemos citar dois mais utiliza- dos: o direto e o indireto. No método direto, também chamado de iodimetria, emprega-se diretamente o iodo em meio levemente ácidos ou levemente básicos, como agente oxidante da titulação, ou seja, como solução-padrão (I2). A mesma, nesse método, é feita por meio da dissolução do iodo em solução aquosa de iode- to de potássio (KI). No método indireto, chamado também de iodometria, há ou- tra espécie oxidante e a quantifi cação do ácido é feita pela adição de iodeto (I-) que será oxidado a iodo, ou seja, o iodeto é adotado como redutor, e o iodo liberado na reação associada, é titulado em meio neutro ou levemente ácido, adotando-se um redutor. Nesse caso, a titulação é feita com tiossultafo de sódio. Método enzimático As análises de qualidade da água que envolvem métodos analíticos emba- sados em técnicas biológicas utilizam um elemento biológico como parte do sistema de detecção. A potencialidade do desenvolvimento de novas técnicas a partir de análises biológicas é muito grande, por isso elas são muito estudadas e possuem um grande potencial de expansão. Diversos métodos biológicos são baseados nas interações que ocorrem en- tre processos enzima/inibidor/ativador, antígeno/anticorpo, receptor/ligante, entre outros. Esses processos atualmente caracterizam-se como ferramentas- -chave para avaliação da qualidade dos compartimentos ambientais e biológi- cos (NISTOR; EMNEUS, 1999). ANÁLISE AMBIENTAL 107 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 107 29/03/2021 17:07:21 Os métodos enzimáticos utilizam uma enzima com atividade metabólica es- pecifi ca em um determinado organismo ou um grupo de organismos que por di- versos processos indicam a presença do organismo patogênico ou não em meios de cultura, soluções etc. Esses métodos são altamente específi cos e sensíveis. Um exemplo é o método baseado na atividade enzimática de enzimas espe- cífi cas dos coliformes (ß galactosidade) e E. coli (ß glucoronidase). Os meios de cultura para essas análises contêm nutrientes indicadores (substrato cromo- gênico) que, hidrolisados pelas enzimas específicas dos coliformes e/ou E. coli, provocam uma mudança de cor no meio (FUNASA, 2013). Análise das águas O movimento dos elementos químicos no planeta, principalmente do C, H, O, N, P e S por meio dos ciclos biogeoquímicos, permite que versões orgânicas e inorgânicas de moléculas interajam formando padrões que sustentam a vida. Compreender os fundamentos desses padrões possibilitam que consigamos estabelecer as conexões entre os fatores bióticos e abióticos e os comparti- mentos ecossistêmicos. Vários conceitos e parâmetros interdisciplinares precisam ser estabeleci- dos para que determinemos as condições ideais de sobrevivência dos organis- mos – incluindo o ser humano – e de seus habitats. A compreensão dos fundamentos físicos, químicos e biológicos permitiu que diversas análises fossem desenvolvidas para avaliação, monitoramento e gerenciamento das condições dos compartimentos atmosféricos, ter- restres e aquáticos. Todas essas análises estão intimamente relacio- nadas à manutenção da qualidade ambiental e da saúde humana. No caso das análises das águas não é diferen- te. A defi nição de padrões de qualidade de águas naturais (subterrâneas, superfi ciais, da chuva e da solução do solo) e residuais (de origem doméstica, industrial ou agrícola que trans- portam poluentes) permite o funcionamento dos ecossistemas e a resolução de problemas de ordem ambiental e social. ANÁLISE AMBIENTAL 108 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 108 29/03/2021 17:07:21 Podemos abordar a análise das águas sob as perspectivas físico-quí- micas ou microbiológicas. A Portaria nº 2.914, de 12 de dezembro de 2011, dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade e a Resolução do CONAMA n° 357, de 2005, dispõem sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabe- lece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras pro- vidências. Essas resoluções do CONAMA estabelecem valores máximos de parâmetros orgânicos, inorgânicos e de metais pesados em águas doces, salobras, salinas e efluentes. Em geral, as análises microbiológicas da água objetivam avaliar a po- tabilidade, ou seja, se a água está própria para consumo humano de acor- do com padrões pré-estabelecidos por órgãos responsáveis. Tais análises são sensíveis a fatores como temperatura, pH, salinidade, nutrientes, entre outros, por isso costumam ser trabalhosas (com relação ao tempo e a pro- cessos) e de custo elevado. As análises microbiológicas incluem coliformes totais, coliformes termotolerantes, contagem de bactérias heterotróficas, Escheriquia coli etc. A água potável não deve conter micro-organismos pa- togênicos e deve estar livre de bactérias indicadoras de contaminação fecal (FUNASA, 2013). ASSISTA Para saber mais sobre o debate relacionado à questão da análise das águas e sua relevância no tocante à poluição ambiental, assista ao vídeo Crise mundial da água: falta de água potável e saneamento básico. É importante lembrar que em águas naturais existem micro-organismos inofensivos e até mesmo benéficos à saúde humana, assim a detec- ção e quantificação de micro-organismos em análises de água não significam necessariamente um risco a saúde. Em ge- ral, os micro-organismos causadores de doenças são provenientes de contaminações por contato com fe- zes de humanos e de outros animais. Veja exemplos no Quadro 1. ANÁLISE AMBIENTAL 109 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 109 29/03/2021 17:07:21 QUADRO 1. ALGUMAS DOENÇAS VEICULADAS PELA ÁGUA E SEUS AGENTES Origem Doenças Agentes patogênicos Bacteriana Febre tifoide e paratifoide; Disenteria bacilar; Cólera; Gastroenterites agudas e diarreias. Salmonella typhi; Salmonella parathyphi A e B; Shigella sp.; Vibrio cholerae; Escherichia coli enterotóxica Campylobacter; Yersínia enterocolítica; Salmonella sp.; Shigella sp. Viral Hepatite A e E; Poliomielite; Gastroenterites agudas e crônicas. Vírus da hepatite A e E; Vírus da poliomielite; Vírus Norwalk; Rotavirus; Enterovirus; Adenovirus. Parasitária Disenteria amebiana;Gastroenterites. Entamoeba histolytica; Giárdia lamblia; Cryptosporidium. Fonte: FUNASA, 2013, p. 9. (Adaptado). As análises físico-químicas das águas também possuem relação com a verificação de sua qualidade. Elas têm como objetivo identificar e quantificar os elementos e espécies iônicas em compostos e associar os efeitos de suas propriedades às questões ambientais (PARRON; MUNIZ; PEREIRA, 2011). As análises podem ser selecionadas de acordo com o método analítico. São exemplos de análises físico-químicas das águas as análises titulométricas (alcalinidade total, gás carbônico livre, cloretos, pH etc.), as análises colo- rimétricas (cloro residual livre, cor etc.), as análises de alumínio, turbidez, temperatura, fluoretos, entre outras. Tenha em mente que uma análise com um resultado confiável depende, antes de qualquer coisa, de uma coleta bem feita. No campo, a coleta das amostras para a avaliação da qualidade da água, seja para determinação de pa- râmetros biológicos ou físico-químicos, é importante para que a amostragem seja feita com precaução e técnica, de modo que seja evitada qualquer fonte de contaminação. As metodologias de coleta de amostras de água são di- ferentes dependendo do local de amostragem, por exemplo, a metodologia uti- lizada para coleta em residências ou rede de tratamento é diferente daquelas realizadas em águas naturais, reservatórios ou subterrâneas. ANÁLISE AMBIENTAL 110 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 110 29/03/2021 17:07:21 DICA Para aprender sobre como escolher o planejamento, os locais, os métodos, os equipamentos de amostra- gem de água de acordo com o objetivo da análise, acesse os documentos Diretriz nacional do plano de amostragem da vigilância da qualidade da água para consumo humano e o Guia nacional de coleta e pre- servação de amostras. Determinação do oxigênio dissolvido no meio aquático No ambiente aquático, o oxigênio é importante no metabolismo dos organismos aeróbios. O parâmetro relacionado com a quantificação do oxigênio é a determinação do oxigênio dissolvido (OD). Considerando o envolvimento desse parâmetro com os fatores bióticos e abióticos do com- partimento aquático, podemos afirmar que ele é fundamental na avaliação da qualidade das águas. A concentração de OD na água varia de acordo com a quantidade de oxigênio atmosférico que se dissolve na interface água-atmosfera devido a diferenças de pressão, assim como na fotossíntese realizada por algas e plantas aquáticas. Em geral, a concentração ideal fica próxima de 8 mg/L-1 quando atingido os 25 °C, mas segundo estabelecido pela Resolução do CO- NAMA nº 357/2005, o valor mínimo é de 5 mg/L-1. Mesmo assim, concentra- ções de 5 mg/L-1 podem ser letais para alguns organismos (como a maioria dos peixes), enquanto concentrações menores de 2 mg/L-1 será letal para a maioria deles, causando a chamada hipóxia, ou seja, baixas concentrações de OD na água. Nas águas naturais ao nível do mar existe uma variação sazonal na concentração considerando as 24 horas do dia. Em lagoas e re- presas, a concentração muda conforme se aprofunda na coluna de água. Rios e riachos podem apresentar estratificação vertical da concentração do OD dissolvido, mas, em geral, são observadas alterações na concentra- ção do OD mais dependente do curso das águas do que da profundidade (EMBRAPA, 2021). Em locais em que ocorre alteração nas condições físico-químicas e bioló- gicas em relação aos padrões naturais, como pelo aumento da emissão de ANÁLISE AMBIENTAL 111 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 111 29/03/2021 17:07:21 poluentes com elevada carga orgânica, pode haver um esgotamento do OD, estresse ambiental, desequilíbrio ecossistêmico e, consequentemente, redu- ção da qualidade das águas. Nesse sentido, em sistemas de tratamentode efluentes, controlar a concentração de oxigênio dissolvido é fundamental para manter o crescimento de micro-organismos nas taxas adequadas, de modo que eles não comprometam o funcionamento dos sistemas de tratamento e a qualidade das águas para a população. Em geral, a determinação do OD é feita por volumetria ou potenciometria; além disso, pode-se aferir o OD diretamente no campo com uso de equipamen- tos especiais. A escolha do método depende dos recursos disponíveis e da pre- cisão desejada. Equipamentos de campo para quantificação do OD precisam ser rotineiramente calibrados. A determinação da concentração OD pode ser feita pelo método eletromé- trico ou pelo método químico. No método eletrométrico são utilizados equipa- mentos chamados oxímetros ou medidores de OD, em que uma sonda com uma membrana adsorve seletivamente o oxigênio. O método químico é chamado de Winkler modificado pela azida de sódio, que compreende diversas fases. Atualmente, o método de Winkler (norma L5.169) encontra-se revogado pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB), e somente o mé- todo eletrométrico (norma L5.178) está vigente devido a sua rapidez, economia e precisão. A seguir, descrevemos resumidamente os procedimentos relativos aos dois métodos. • Procedimentos do método eletrométrico: • Calibrar o aparelho medidor de OD conforme instruções fornecidas pelo fabricante; • Mergulhe a sonda na amostra de água; • Agite continuamente; • Anote a concentração de OD fornecida pelo equipamento em mg/L-1. Observação: consulte a norma L5.511 sobre os procedimentos de coleta e preservação de amostras de água para determinação do OD. O equipamento medidor de OD deve estar provido de sonda com catodo de ouro, anodo de prata e membrana permeável. Galvanômetro graduado em termos de concen- tração de oxigênio. • Procedimentos do método de Winkler modificado pela azida sódica: ANÁLISE AMBIENTAL 112 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 112 29/03/2021 17:07:21 • Coloque um balão volumétrico de 250 mL dentro de um recipiente de bordas baixas (bandeja ou placa de Petri); • Com cautela, encha com a amostra de água a temperatura ambiente até a marca do balão; • Adicione 1,0 mL de sulfato de manganês (MnSO4 325 g L -1); • Após, acrescente 1,0 mL de reagente azida de sódio; • Mergulhe a ponta da ponteira de uma pipeta no frasco com a amostra ao transferir os reagentes; • Feche e limpe o frasco; • Misture lentamente por inversão; • Deixe o frasco em repouso durante 5 minutos; • Com a formação do precipitado adicione 1,0 mL de ácido sulfúrico; • Feche o frasco novamente e misture por agitações sucessivas; • Retire do frasco com a amostra uma alíquota de 100 mL e coloque em um Erlenmeyer de 250 mL; • Faça a titulação com tiossulfato (Na2S2O3 0,025M) até a coloração ama- relo claro; • Adicione 1,0 mL de goma de amido 0,5%; • Continue a titulação até o descoramento total da solução, com o desa- parecimento da cor azul. O cálculo do OD em ppm será feito de acordo com: 1 mL Na2S2O3 = 1 ppm OD Observação: para preparo do reagente azida de sódio (iodeto-azida alcali- no) adicione 500 g NaOH + 150 g KI + água até 1L + 10 g NaN3 em 40 mL de H20. Fatores que influenciam na quantidade de oxigênio dissolvido na água A solubilidade dos gases, em geral, aumenta com a diminuição da tempera- tura; assim, o aumento da salinidade, com o oxigênio dissolvido, não é diferen- te. Assim, a quantidade de oxigênio dissolvido na água em condições normais depende da temperatura, da salinidade e da pressão atmosférica (EMBRAPA, s.d.). Vamos discutir esses fatores: ANÁLISE AMBIENTAL 113 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 113 29/03/2021 17:07:21 • Temperatura: a quantidade de oxigênio dissolvido na água aumenta com a diminuição da temperatura. Águas mais frias retém maior quantidade de oxigênio que as águas mais quentes. Os níveis de oxigênio dissolvido po- dem atingir cerca de 10 mg/L-1 em águas frias; • Salinidade: águas com maior quantidade de sais dissolvidos contém me- nos oxigênio. Considerando que a água do mar é mais salgada, ou seja, que possui mais sais dissolvidos, pode-se dizer que a água do mar contém menos oxigênio dissolvido do que a “água doce”; • Pressão atmosférica: a solubilidade do oxigênio dissolvido varia de acordo com a pressão atmosférica. Quanto maior a pressão, maior será a solubilidade do oxigênio dissolvido na água; • Altitude: sabendo que a pressão atmosférica varia com a altitude, con- cluímos que a altitude também é um fator que influencia na quantidade de oxigênio dissolvido. Isso nos mostra que a altitude irá interferir na COD. As- sim, com o aumento da altitude há a diminuição do oxigênio dissolvido na água, pois há aumento da pressão atmosférica; • Características hidráulicas e velocidade de deslocamento de água superficial: a taxa de reintrodução de oxigênio dissolvido em águas natu- rais na superfície depende da reaeração superficial. Em cachoeiras, casca- tas ou rios com correntezas fortes, a quantidade de oxigênio dissolvido é maior do que a de um rio com velocidade normal, que, por sua vez, apresenta aeração superior à de represas ou lagos, nos quais a velocidade de deslocamento da água é normalmen- te baixa (PIVELI; KATO, 2006); • Fatores físico-químicos que alteram as atividades fo- tossintéticas (pH, cor, turbidez): a taxa fotossintética influen- cia na quantidade de oxigênio dissolvido na água. Con- dições físico-químicas inadequadas a atividades dos organismos fotossintetizantes influenciam indire- tamente na diminuição do oxigênio dissolvido na água. Condições elevadas de turbidez e cor, por exemplo, dificultam a penetração dos raios sola- res. Nessas condições apenas poucas espécies con- seguem manter a taxa fotossintética. ANÁLISE AMBIENTAL 114 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 114 29/03/2021 17:07:21 Determinação da demanda química de oxigênio (DQO) A demanda química de oxigênio (DQO) é um teste utilizado para medir o oxi- gênio equivalente ao conteúdo de matéria orgânica de uma amostra (SABESP, 1997). A análise da DQO funciona como um indicador da presença de matéria orgânica, que se baseia na quantidade de oxigênio demandado para oxidar qui- micamente por titulação em meio ácido com ação de um agente químico de ação oxidante o material orgânico e inorgânico presente em uma amostra de água. Esse parâmetro quantifi ca a concentração de matéria orgânica em termos de oxigênio consumido, proporcionando uma caracterização do potencial da matéria orgânica presente na amostra (coletada em águas residuárias) em se biodegradar. Por essa razão, essa análise é importante no monitoramento e controle da liberação de cargas orgânicas em águas residuárias e na escolha do melhor processo de tratamento, ou seja, o que mais auxilie na redução da poluição causada por fontes orgânicas. Existem diversas metodologias para a determinação da DQO. Elas se ba- seiam em reações de titulação e são diferenciadas pelo tipo de reagente oxi- dante forte empregado na análise, sendo o principal reagente-padrão utiliza- do o dicromato de potássio (K2Cr2O7), mas também podem ser encontrados protocolos feitos com outros reagentes, como o permanganato de potássio. É importante salientar que para um mesmo estudo deve ser empregado um mesmo reagente oxidante. Entre as vantagens da adoção desse método podemos citar o fato de que ele é rápido (2 a 3 horas para ser fi nalizado), o resultado da análise dá uma in- dicação do oxigênio requerido para a estabilização da matéria orgânica e que ele não é afetado pela nitrifi cação, indicando apenas da oxidação da matéria orgânica proveniente do carbono. Existem algumas desvantagens, entre elas, o fato de que são oxidadas tanto a fração biodegradável quanto a fração inerte presentes na amostra, o que leva a uma superestimação do oxigênio consumi- do (SABESP, 1997). A escolha do método também pode ser feita pelo tipo de água que sepre- cisa analisar. Para águas com DQO esperada acima de 50 mg/O2L -1, como de amostras coletadas em águas poluídas, esgotos domésticos e industriais, es- colhe-se um método diferente daquelas com DQO esperada menor de 50 mg/ ANÁLISE AMBIENTAL 115 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 115 29/03/2021 17:07:21 O2L -1, como águas brutas em geral, de rios, represas e na ausência de poluição elevada e esgotos com baixo teor de matéria orgânica. As metodologias de aná- lise da DQO encontram-se disponíveis em diversos sites e são sempre atualiza- das. Aqui vamos apresentar os procedimentos de análise para DQO esperada < 50 mg/O2L -1, disponível para consulta na norma técnica interna da SABESP (NTS 004). • Procedimentos: • Com pipeta adicione, em um balão de 500 mL, um volume de 50 mL de água da amostra; • Adicionar no balão 1,0 g de sulfato mercúrio P.A. e pérolas de ebulição; • Com pipeta, acrescente no balão um volume de 20 mL de solução de ácido sulfúrico/sulfato de prata; • Com pipeta, acrescente no balão um volume de 25 mL de solução pa- drão de dicromato de potássio (0,00417 M); • Misture; • Adicione pelas paredes do balão 50 ml de ácido sulfúrico/sulfato de prata vagarosamente para que o ácido atinja o fundo sem reagir com a solução; • Prepare a prova em branco com 50 mL de água deionizada e o controle do padrão utilizando um volume de 50 mL de solução-padrão de bifta- lato de potássio; • Os balões com amostra e controle devem ficar durante 2 horas em refluxo na chapa; • Após, espere esfriar, lave o condensador com água deionizada e des- conecte-os; • Lave as paredes internas dos balões com água deionizada; • Titule mantendo em agitação magnética com solução de sulfato ferro- so amoniacal (0,025 M); • Adicione de 2 a 3 gotas de solução indicadora de ferroin; • Observe o ponto de viragem de azul esverdeado para marrom aver- melhado; • Anotar os volumes gastos da solução de sulfato ferroso amoniacal. Observação: a padronização da solução de sulfato ferroso amoniacal deve ser feita diariamente. ANÁLISE AMBIENTAL 116 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 116 29/03/2021 17:07:21 O cálculo da DQO será feito como a seguir: DQO (mg O2 L -1) = (A - B) · M · 8000V (1) Onde: A é o volume (mL) de solução-padrão de sulfato ferroso amoniacal gasto para titular a prova em branco; B é o volume (mL) de solução-padrão de sulfato ferroso amoniacal gasto para titular a amostra; M é a molaridade da solução-padrão de sulfato ferroso amoniacal; V (mL) é o volume da amostra de água utilizado na análise. Determinação do teor de ferro na água O ferro é elemento essencial para os seres humanos, mas, em altas concen- trações, pode ser prejudicial, por isso é importante proceder com a sua deter- minação para avaliar a qualidade da água. Esse elemento na água pode estar em estado oxidado, reduzido ou com- plexado. Em amostras fi ltradas de águas superfi ciais oxigenadas, as concentra- ções de ferro raramente alcançam 1 mg/L-1 (SABESP, 2001). A determinação do teor total de ferro em amostras de água seguirá os proce- dimentos propostos pela Norma Técnica SABESP NTS 010, que caracterizam o mé- todo de 1,10 fenantrolina em águas naturais ou tratadas e efl uentes domésticos. Para essa análise, colete no mínimo 500 mL de água em frasco de polietile- no. A amostra deve ser preservada com ácido nítrico até pH < 2,0, por um perío- do máximo de 6 meses. Os procedimentos envolvem a titulação e a construção de uma curva de calibração. • Procedimentos: • Faça a homogeneização da amostra de água; • Pipete 50 mL da amostra em um Erlenmeyer de 250 mL; • Adicione 2,0 mL de ácido clorídrico concentrado P.A. e 1,0 mL de solu- ção de cloridrato de hidroxilamina a 10% (m/v); • Acrescente algumas “pérolas” de vidro e mantenha aquecendo médio; • Aguarde o volume diminuir para 10 ou 20 mL; • Transfi ra para um balão volumétrico de 50 mL e complete com água ANÁLISE AMBIENTAL 117 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 117 29/03/2021 17:07:21 deionizada em temperatura ambiente; • Pipete 25 mL da amostra digerida para um tubo de Nessler com papel indicador Congo (deverá haver mudança de coloração rósea para azul); • Reserve o restante da amostra digerida; • Adicione 5 mL de solução tampão de acetato de amônio (o papel indica- dor deverá voltar para cor rósea, caso isso não seja observado adicione solução tampão de acetato de amônio até que a retorne a cor rósea e corrija o volume de acetato de amônio adicionado a amostra); • Acrescente 2,5 mL da solução de 1,10 fenantrolina a 0,1% (m/v); • Faça a homogeneização da solução; • Espere por 15 minutos; • Proceder com a leitura do branco e da amostra em espectrofotômetro a 510 nm (utilize cubeta de 10 a 100 mm); • Elabore uma a curva de calibração com a solução padrão de ferro e calcule o fator da curva de calibração. Os resultados serão expressos pela igualdade: mg Fe L-1 = (A-B) · F (2) Onde: A é a leitura da amostra; B é a leitura do branco no espectrofotômetro; F é o fator da curva de calibração. Determinação do cloro residual livre A análise do cloro residual livre está relacionada com a verifi cação da dose que está sendo adicionada ao produto durante o processo de tratamento da água e com o monitoramento das concentrações ao longo do processo de tra- tamento. O cloro é um produto químico utilizado na desinfecção em geral. A aplicação do cloro na forma de hipoclorito de cálcio, cal clorada, hipoclo- rito de sódio ou cloro gasoso é conhecida por resultar em uma efi ciente desin- fecção. A Portaria nº 2.914/2011, do Ministério da Saúde, determina a obrigato- riedade de se manter, no mínimo, 0,2 mg/L-1 de cloro residual livre ou 2 mg/L-1 de cloro residual combinado em toda a extensão do sistema de distribuição (reservatório e rede) (FUNASA, 2013). ANÁLISE AMBIENTAL 118 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 118 29/03/2021 17:07:21 A determinação do cloro residual livre é feita por comparação visual uti- lizando-se um equipamento chamado comparador colorimétrico, que tem como fundamento a análise colorimétrica. • Procedimentos: • Posicionar o comparador colorimétrico contra uma fonte de luz; • Encha uma cubeta com água da amostra até atingir o volume de 5,0 mL; • Encaixe a amostra na abertura do lado esquerdo do equipamento; • Encha outra cubeta com 5,0 mL da amostra a ser testada, acrescente uma cápsula de reagente DPD e misture; • Coloque a cubeta da amostra a ser testada na abertura do lado direito do equipamento; • Determine o teor de cloro antes de completar 1 minuto de reação; • Rotacione o disco até que se obtenha a mesma tonalidade nos dois tubos. O resultado será expresso em mg/L-1 de cloro residual livre. Dosagem da acidez na água (ou esgoto) devido ao CO2, ácidos minerais e sais hidrolisados Defi ne-se como acidez das águas a reação quantitativa entre a molécula de água e outra substância (base forte, ácido fraco ou sal com caráter ácido) em um valor de pH defi nido (PIVELI; KATO, 2006). O CO2 dissolvido e a oxidação de sulfetos são comumente relacionados à acidez das águas naturais. Eles resultam em acidez de acordo com as seguintes reações químicas: CO2 + H2O ↔ H2CO3 2S° + 3O2 + 2H2O → 2H2SO4 FeS + 3½O2 + H2O → FeSO4 + H2SO4 O controle da acidez das águas é importante, pois auxilia em estudos de corrosão de estruturas metálicas e de materiais de fi bro-cimento de sistemas de abastecimento de água, que pode ser causado pelo CO2 dissolvido e pelos ácidos minerais presentes em efl uentes industriais. O parâmetro “acidez” não se caracteriza, apesar de sua importância, em nenhum tipo de padrão, seja de potabilidade, de classifi cação das águas naturais ou de emissão de esgotos. O efeito da acidez é controlado pelo valor do pH (PIVELI; KATO, 2006). ANÁLISE AMBIENTAL 119 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 119 29/03/2021 17:07:22 Os métodos de determinação da acidez nas águas superficiais devidoà presença de CO2, ácidos mine- rais e sais hidrolisados serão apresentados para acidez total e acidez carbônica (FUNASA, 2006). • Procedimentos de determinação da acidez to- tal das águas: • Pipete 100 mL da amostra de água e adicione em Erlenmeyer de 250 mL; • Adicione 3 gotas de indicador fenolftaleína; • Proceda com a titulação com NaOH (0,02 N); • O ponto de viragem é visualizado no surgimento de coloração rosa constante; • Marque o volume de NaOH utilizado. A acidez total em água será calcula em ppm de acordo com: acidez em ppm (em termos de CaCO3 = volume de NaOH (0,02 N) • 10 (3) • Procedimentos de determinação da acidez carbônica das águas: • Repita os procedimentos anteriores para determinação da acidez total; • Pipete 100 mL da amostra de água em um Erlenmeyer de 250 mL; • Ferva em chapa elétrica durante 3 minutos exatos; • Sem agitar, remova o Erlenmeyer da chapa, cobrindo com um vidro de relógio; • Deixe a amostra esfriar; • Ao atingir a temperatura ambiente, acrescente três gotas de indicador fenolftaleína; • Análise o ponto de viragem da titulação; • Se houver viragem para cor rosa ou vermelho, não há presença de aci- dez carbônica; • Se não houver viragem, continue a titulação com NaOH (0,02 N); • Quando atingir o ponto de viragem na cor rósea anote o volume gasto. A acidez carbônica em água será calcula de acordo com: acidez carbônica em ppm (em termos de CaCO3) = volume de NaOH (0,02 N) gasto – volume de NaOH (0,02 N) gasto na titulação anterior · 10 (4) ANÁLISE AMBIENTAL 120 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 120 29/03/2021 17:07:22 Determinação de coliformes fecais na água Os coliformes compõem um grupo de bactérias de diversos gêneros, como os Klebsiella, Escherichia, Serratia, Erwenia e Enterobactéria, que habitam o in- testino de animais mamíferos, incluindo o homem. Por isso, são largamente utilizados na avaliação da qualidade das águas. Elas são importantes parâme- tros microbiológicos que embasam a elaboração de leis e resoluções desenvol- vidas por organizações públicas ou privadas que as utilizam para disponibilizar água potável para o consumo humano. A indicação de poluição e de risco potencial da presença de organismos pato- gênicos em água é evidenciada pela presença de coliformes, enquanto a ausên- cia desses organismos indica uma água bacteriologicamente potável, uma vez que são mais resistentes do que as bactérias patogênicas de origem intestinal. As análises são feitas para o grupo dos coliformes totais que inclui os gê- neros que não são de origem exclusivamente fecal e para o subgrupo dos coliformes termotolerantes, os quais são diferenciados dos coliformes totais pela capacidade de fermentar a lactose em temperatura elevada (44,5 ºC) e que, apesar de apresentarem maior capacidade de indicar contaminação fe- cal, possuem espécies que também não são de origem exclusivamente fecal. Por essa razão, atualmente também é feita a análise de detecção específi ca de Escherichia coli, uma representante do grupo coliforme de origem exclusiva- mente fecal. Em geral, os fundamentos analíticos das análises desse parâmetro são os métodos enzimáticos. As normas técnicas da CETESB L5.202 e a L5.214 trazem informações deta- lhadas acerca do escopo, da metodologia, dos materiais, preparo de reagentes, dos meios de cultura e da execução do ensaio de coliformes totais, coliformes termotolerantes e Escherichia coli pela técnica de tubos múltiplos e por mem- brana fi ltrante. Toda vez que uma análise der positivo para coliformes totais deve-se proceder com a análise de coliformes termotolerantes. Vamos conhecer os procedimentos relacionados a essa análise de forma mais sucinta, descrita de acordo com a FUNASA (2013). A seguir, resumimos os procedimentos para análise de coliformes totais e termotolerantes pela técnica dos tubos múltiplos, esse método divide-se em presuntivo e confi rmativo: ANÁLISE AMBIENTAL 121 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 121 29/03/2021 17:07:22 • Teste presuntivo: • Higienize, de acordo com o protocolo para análises microbiológicas, uma bateria contendo 15 tubos de ensaio de Durhan; • Distribuí-los em fileiras de 5 em 5; • Diluição 1:1: adicione caldo lactosado de concentração dupla nos primei- ros 5 tubos e inocule com pipeta esterilizada 10 mL da amostra de água; • Diluição 1:10: adicione caldo lactosado de concentração simples nos ou- tros 5 tubos e inocule com pipeta esterilizada 1 mL da amostra de água; • Diluição 1:100: adicione caldo lactosado de concentração simples nos últi- mos 5 tubos e inocule com pipeta esterilizada 0,1 mL da amostra de água; • Misture bem; • Incube por 24/48 horas controlando a temperatura a 35 ± 0,5 °C; • Completando as 24/48 horas, analise se há bolhas (gás) nos tubos nas 3 diluições 1:1; 1:10 e 1:100; Não há bolhas: teste presuntivo negativo: finalize a análise. Há bolhas: teste presuntivo positivo: proceda com teste confirmativo. • Teste confirmativo: • Separe os tubos do teste presuntivo que deram positivos nas 3 dilui- ções 1:1; 1:10 e 1:100; • Separe e identifique o mesmo número de tubos com caldo lactosado verde brilhante bile a 2%; • Retire dos tubos uma porção da amostra positivada utilizando alça de platina (flambada e fria); • Inocule no tubo contendo o caldo lactosado verde brilhante; • Incube novamente por 24/48 horas a 35 ± 0,5 °C; • Completando as 24/48 horas, analise se há bolhas (gás); Não há bolhas: teste confirmativo negativo. Há bolhas: teste confirmativo positivo. Os resultados para a quantidade de coliforme total são expressos em: Número Mais Provável (NMP) 100 mL de amostra (5) O NMP é obtido pela combinação entre as três diluições e o número de tu- bos que testou positivo em cada uma delas. Por exemplo, se a relação de tubos positivos foi 1 na diluição 1:1, 2 na diluição 1:10 e 1 na diluição 1:100, então a ANÁLISE AMBIENTAL 122 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 122 29/03/2021 17:07:22 combinação será 1-2-1. Após a determinação da combinação, determine o NMP consultando a Tabela 3 da norma CETESB L5.202 que define o número NMP e o limite de confiança de 95% para as combinações de resultados positivos quan- do 5 tubos são usados para cada diluição (10 mL, 1,0 mL e 0,1 mL). DIAGRAMA 1. PASSO A PASSO DA ANÁLISE DE COLIFORME TOTAIS EM AMOSTRAS DE ÁGUA Fonte: FUNASA, 2013, p. 23. (Adaptado). Inocular em caldo lactosado e inocular por 24 ± 2h a 35 ± 0,5 °C. Determine o NMP. 1) Não produz gás. Ausência do grupo coliforme. 2) Produz gás. Grupo coliforme confirmado. 1) Produção de gás ou produção duvidosa e crescimento forte. Confirmar como em (A). 2) Ausência de gás. Teste negativo para o grupo coliforme. (A) Formação de gás ou crescimento forte. Confirmar em verde bile a 35 ± 0,5 °C durante 24/48 horas. (B) Ausência de gás ou produção duvidosa. Incubar por + 24 horas. • Procedimentos para análise de coliformes termotolerantes pela técnica dos tubos múltiplos: • Retome todos os tubos do teste presuntivo (positivos e negativos) em que houve crescimento após 48 horas, nas 3 diluições; • Transfira com alça de platina uma porção para os tubos de ensaio com meio EC; • Misture bem; • Deixe os tubos em banho de água por 30 minutos; • Incube em banho-maria a 44,5 ± 0,2 °C por 24 ± 2 horas; • Completando as 24 horas ou menos, analise se há bolhas (gás); Não há bolhas: teste negativo para coliformes termotolerantes. Há bolhas: teste positivo para coliformes termotolerantes. ANÁLISE AMBIENTAL 123 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 123 29/03/2021 17:07:22 Determine o NMP consultando a tabela da mesma forma que no método de análise de coliformes totais. Observação: esse ensaio deve ser realizado simultaneamente ao teste con- firmativo de coliformes totais. Agora vamos aprender sobre os procedimentos para análise de coliformes totais e termotolerantes pelo método das membranas filtrantes. • Procedimentos para aanálise de coliformes totais: • Adicione em placa de Petri cartão absorvente com uso de pinça; • Adicione 1,8 mL do meio de cultura no cartão absorvente com pipeta esterilizada; • Tampe a placa; • Usando uma pinça coloque a membrana filtrante no porta-filtro; • Agite o frasco com a amostra (no mínimo 25 vezes); • Destampe e flambe a boca do frasco; • Verta 100 mL de amostra no porta-filtro; • Evite que gotas de água pinguem nas bordas superiores; • Ligue a bomba de vácuo e faça sucção para filtragem da amostra; • Lave 3 vezes as paredes do funil com água de diluição estéril com por- ções de 20 mL de água de diluição estéril sob vácuo continuo; • Após lavar, reduza a intensidade do vácuo e remova o funil do suporte; • Remova o filtro do suporte com pinça; • Coloque na placa de Petri com o lado quadriculado voltado para cima; • Vede a placa e incube invertida a 35 °C por 24 ± 2 horas; • Finalizada a incubação faça a contagem das colônias. A contagem das colônias indicativas de coliformes totais tipicamente tem cor rosa a vermelho escuro, com brilho metálico. Outro tipo de colônia significa ausência de coliformes totais. • Procedimentos para a análise de coliformes termotolerantes: • Repita as etapas da análise de coliformes totais até a incubação; • Incube a 44,5 ± 0,2 °C por 24 ± 2 horas; • Finalizada a incubação, faça a contagem das colônias. A contagem das colônias indicativas de coliformes termotolerantes tipica- mente tem cor azul, com brilho metálico. Outros tipos de colônias crescem em coloração clara ou rósea. ANÁLISE AMBIENTAL 124 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 124 29/03/2021 17:07:22 Os métodos descritos são largamente utilizados, no entanto, existe tam- bém o método do substrato cromogênico-fl uorogênico para determinação de coliformes totais e E. coli. Eles são geralmente adotados por serem de fácil manuseio e por possuírem bom custo benefício. • Procedimentos para a análise de coliformes totais e E. coli por substrato cromogênico-fl uorogênico: • Colete uma amostra de 100 mL em um frasco estéril com tiossulfato de sódio a 10%; • Adicione o conteúdo de um frasconete de substrato cromogênico (ONPG)/fl uorogênico (MUG); • Feche o frasco e agite levemente sem a necessidade de dissolução total do substrato; • Incube por 24 horas em temperatura de 35,0 ± 0,5 °C; • Após a incubação, retire o material da estufa e observe visualmente o frasco. Os resultados serão expressos em presença ou ausência dos coliformes to- tais e E. coli considerando: Amostra com coloração amarelada = indica a presença de coliformes totais. Amostra amarelada e com fl uorescência azul (observar em lâmpada ultra- violeta 365 nm) = presença de E. coli. Amostra transparente = ausência de coliformes totais como e E. coli. Como decidir o melhor método de tratamento da água Água absolutamente pura não existe. Nesse contexto, o tratamento das águas é necessário para garantir os padrões de potabilidade. O que signifi ca dizer que a água está apta para o consumo humano, ou seja, livre de conta- minantes orgânicos e inorgânicos e de bactérias patogênicas, com aspecto atraente e com sabor agradável, com pouca dureza e estável, nem corrosiva nem incrustante (HICHTER, 2017). Padrões de qualidade da água são escolhidos para os fatores físico, quími- cos ou biológicos que mais interferem em sua qualidade para consumo huma- no (potabilidade). Veja a Tabela 1 para conhecer alguns dos padrões defi nidos pela OMS (Organização Mundial da Saúde) e pela Agência de Proteção Ambien- tal dos Estados Unidos (Environmental Protection Agency, EPA). ANÁLISE AMBIENTAL 125 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 125 29/03/2021 17:07:22 TABELA 1. PADRÕES DE POTABILIDADE DA ÁGUA SEGUNDO A OMS E A EPA. QUANDO A UNIDADE NÃO ESTÁ NO ITEM CONSIDERAR MG/L-1. VMR: VALOR MÁXIMO RECOMENDÁVEL, VMP: VALOR MÁXIMO PERMITIDO Parâmetro OMS EPA (EUA) VMR VMP VMR VMP Físicos e organolépticos Cor Hazen 5 15 15 - Turbidez UNT 1 5 - 1 Sabor nenhum nenhum Não objecionável - Odor nenhum nenhum Não objecionável - pH 7 – 8,5 6,5 – 9,2 6,5 – 8,5 - Químicos Alumínio - 0,2 - - Arsênio - 0,05 - 0,05 Chumbo - 0,1 - 0,05 Cloretos 200 600 250 - Dureza (mg/L-1 CaCO3) 100 500 - - Ferro 0,1 1,0 0,3 - Fluoretos - 0,6 – 1,7 1,4 – 2,4 - Magnésio - 150 - - Manganês 0,05 0,5 0,05 - Mercúrio - 0,001 - 0,002 Nitrato mg/L-1 N - - - 10 Selênio - 0,01 - 0,01 Sódio - - 20 - Sólidos totais dissolvidos 500 1500 500 - Sulfato 200 400 250 - Trihalometanos - - - 100 Zinco 5 15 5 - Bacteriológicos Coliformes org 100 mL-1 - 1 - 1 Fonte: HICHTER, 2017, p. 67. (Adaptado). ANÁLISE AMBIENTAL 126 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 126 29/03/2021 17:07:22 As partículas que as águas possuem são provenientes de materiais mine- rais ou orgânicos, classifi cados de acordo com seu tamanho em suspensão, estado coloidal e solução, do maior para o maior tamanho, respectivamente. Como consequência, os métodos de tratamentos adotados para remoção ou redução a limites adequados serão escolhidos de acordo com essas caracterís- ticas. Os principais condicionantes na escolha do processo de tratamento da água são a natureza da água bruta e a qualidade desejada para a água tratada. Além desses condicionantes devem-se atender as necessidades baseando-se na segurança do processo, na facilidade de construção, no impacto ambiental, na disponibilidade de equipamentos adequados e na facilidade de operá-los, na manutenção, nos custos de construção e operação (HICHTER, 2017). Assim, as estações de tratamento de água atualmente utilizadas são classi- fi cadas em três categorias: • Estações de tratamento convencional; • Estação de fi ltração direta; • Estação de fl otação a ar dissolvido. A escolha de uma ou outra estação deve ser feita considerando as caracte- rísticas físico-químicas e a tratabilidade da água em questão. Qualidade do ar Em meio urbano, os poluentes atmosféricos são liberados, principalmen- te, por fontes poluidoras antropogênicas (tráfego automóvel e a atividade industrial) e, subsequentemente, transportados e dispersados na atmosfe- ra atingindo os vários receptores por deposição gravítica úmida (lavagem da chuva ou neve) ou deposição gravítica seca (por meio da adsorção de partícu- las) (SILVA; MENDES, 2006). Podemos classifi car os poluentes atmosféricos como primários ou secun- dários. Os poluentes primários são considerados mais importantes, pois ori- ginam os secundários; além disso, são liberados diretamente para a atmos- fera e poluem em caráter local. Os poluentes secundários permanecem em suspensão na atmosfera por longos períodos e são resultantes de reações químicas entre os poluentes primários e os constituintes naturais da atmos- fera (COMPANHIA DAS DOCAS DO PARÁ, s.d.). São exemplos: ANÁLISE AMBIENTAL 127 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 127 29/03/2021 17:07:22 • Poluentes primários: as partículas totais em suspensão, as partículas ina- láveis, a fumaça, o dióxido de enxofre (SO2) e de nitrogênio (NO2) (ou óxidos de nitrogênio, NOx), e o monóxido de carbono (CO) estão entre os principais; • Poluentes secundários: o ozônio (O3) e os hidrocarbonetos. As fontes de emissão dos poluentes atmosféricos e os efeitos causados por cada um são bastante diferentes. Analise a Quadro 2 para conhecer os princi- pais poluentes, as fontes e as características físico-químicas. QUADRO 2. POLUENTES ATMOSFÉRICOS, PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS E FONTES Parâmetros Características físico-químicas Fontes Material particulado (partículas totais em suspensão, partículas inaláveis ou fumaça). Material sólido ou pequenas gotículas de fumo, poeiras e vapor condensado no ar. Tráfego, setor industrial, obras de construção civil, varrição e movimentação de matérias-primas. Dióxido de Enxofre (SO2). Incolor, inodoro (em baixas concentrações) e cheiro de enxofre (em altas concentrações). Setor industrial. Monóxido de carbono (CO). Incolor e inodoro. Tráfego.Ozônio (O3). Incolor e constituinte do smog fotoquímico (névoa que se forma acima da superfície do solo). Forma-se ao nível do solo, nas reações químicas que se estabelecem entre poluentes primários na presença de luz solar. Dióxido de Nitrogênio (NO2). Castanho claro (em baixas concentrações), castanho e desagradável (em altas concentrações). Tráfego, setor industrial, em geral, pela queima de combustíveis. Fonte: Companhia das Docas do Pará, p. 4-5. (Adaptado). Acesso em: 07/03/2021. Os padrões de qualidade do ar (PQAr) são influenciados por fatores como risco à saúde, viabilidade técnica, questões econômicas, políticas e sociais. A determinação da influência de cada fator depende, entre outros, do nível de desenvolvimento e do poder das organizações públicas em gerenciar a qua- lidade do ar. Considerando as diferenças políticas, econômicas e sociais das regiões brasileiras, a formulação de políticas públicas que determinem os pa- drões nacionais de qualidade do ar devem nortear os processos de gerencia- mento, porém devem também considerar as características e limitações local em termos de saúde pública. ANÁLISE AMBIENTAL 128 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 128 29/03/2021 17:07:22 Nesse sentido, um dos documentos que definem os padrões de qualidade do ar no Brasil é a Resolução do CONAMA nº 491, de 19 de novembro de 2018, que revogou e substituiu a Resolução CONAMA nº 3, de 28 de junho de 1990, nela os limites dos parâmetros PI e PF para diversos poluentes foram reformu- lados e reestabelecidos (Tabela 2). O parâmetro PI define os padrões de quali- dade do ar intermediários que são valores temporários a serem cumpridos em etapas, já o parâmetro PF define o padrão de qualidade do ar final definidos de acordo com os valores guia da Organização Mundial da Saúde. TABELA 2. PADRÕES DE QUALIDADE DO AR DE ACORDO COM A RESOLUÇÃO CONAMA Nº 491 PI2,5 (µg/m3) PI10 (µg/m3) SO2 (µg/m3) NO2 (µg/m3) CO (ppm) O3 (µg/m3) Fumaça (µg/m3) 0-25 0-50 0-20 0-200 0-9,0 0-100 0-60 26-60 51-120 21-125 201-260 **** 101-140 61-150 61-124 121-249 126-799 261-1129 9,1-14,9 141-199 151-250 125-209 250-419 800-1599 1130-2259 15,0-29,9 200-399 251-420 210-249 420-499 1600-2099 2260-2999 30,0-39,9 400-599 421-500 ≥ 250 ≥ 500 ≥ 2100 ≥ 3000 ≥ 40 ≥ 600 >501 Fonte: FEPAM. (Adaptado). Acesso em: 04/03/2021. Sobre padrões de qualidade do ar, podemos discutir ainda sobe o IQAr, ou seja, sobre o Índice de Qualidade do Ar, um valor adimensional que tem como objetivo principal esclarecer sobre a qualidade do ar a partir das con- centrações de poluentes atmosféricos obtidos por monitoramento no lo- cal. O índice é uma ferramenta matemática utilizada para transformar as concentrações medidas dos inúmeros poluentes atmosféricos em um único valor que possibilita a comparação com os limites legais de concentração definidos pelo PQAr (FEPAM, s.d.). Veja no Quadro 3 a classificação da qualidade do ar de acordo com as faixas do IQAr e os possíveis danos à saúde humana. ANÁLISE AMBIENTAL 129 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 129 29/03/2021 17:07:22 QUADRO 3. CLASSIFICAÇÃO DA QUALIDADE DO AR, FAIXAS DO IQAR E POSSÍVEIS DANOS À SAÚDE HUMANA. *GRUPOS SENSÍVEIS: CRIANÇAS, IDOSOS E PESSOAS COM DOENÇAS RESPIRATÓRIAS E CARDÍACAS Qualidade do ar Cor referência Índice Níveis de cautela Descrição dos efeitos Boa Verde 0-40 Seguro à Saúde Não há riscos consideráveis à saúde. Regular Amarelo 41-100 Tolerável Pessoas de grupos sensíveis*. Sintomas como tosse seca e cansaço podem ser observados em grupos sensíveis, mas a população não é afetada. Inadequada Laranja 101-199 Insalubre para grupos sensíveis A população pode apresentar sintomas como tosse seca, cansaço, ardor nos olhos, nariz e garganta. Pessoas de grupos sensíveis podem sofrer efeitos mais sérios. Má Vermelho 200-299 Muito insalubre (Nível de atenção) A população pode apresentar agravamento dos sintomas e ainda apresentar falta de ar e respiração ofegante. Os grupos sensíveis são ainda mais afetados. Péssima Roxo 300-399 Perigoso(Nível de alerta) Riscos de manifestações de doenças respiratórias e cardiovasculares por toda a população. Nos grupos sensíveis há aumento de mortes prematuras.Crítica Preto 400 ou maior Muito perigoso (Nível de emergência) Fonte: Brasil, 2018. A transformação de dados científicos em um índice torna a compreensão das informações sobre poluição atmosférica acessível e interpretável para todos os cidadãos. Nesse sentido, é importante que a população, principalmente nas grandes cidades, mantenha-se informada sobre a qualidade do ar. Muitas das grandes cidades e áreas industriais disponibilizam em tempo real as informa- ções da qualidade do ar seguindo a classificação informada na Tabela 1 e o IQAr. CURIOSIDADE Você pode acessar informações sobre a qualidade do ar em tempo real, os dados horários por estação, os dados horários por parâmetro, um boletim diário ou o resumo do boletim diário, acessando a página Qualar da CETESP e se cadastrando no sistema. ANÁLISE AMBIENTAL 130 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 130 29/03/2021 17:07:22 Método visual SIERP Diversos equipamentos com sensores eletroquímicos e métodos foram e estão sendo desenvolvidos para detectar a quantidade e o tipo de material particulado e/ou gases presentes na atmosfera, assim como, para melhorar a qualidade do ar. Como esperado em qualquer metodologia de medição, a confi abilidade, a sensibilidade e a precisão dependem do equipamento, do nú- mero de amostras, do intervalo de medição, da calibração do equipamento e do operador. Analise o Quadro 4 para conhecer os métodos e o tempo de amostragem relacionado com a quantifi cação de cada poluente atmosférico. QUADRO 4. MÉTODO E TEMPO DE AMOSTRAGEM RELACIONADO AOS PARÂMETROS ATMOSFÉRICOS Parâmetros Método de medição Tempo – unidade Partículas totais em suspensão Amostrador de grandes volumes 24h – µg/m 3 Partículas inaláveis Separação inercial/fi ltração 24h – µg/m3 Fumaça Refl etância 24h – µg/m3 Dióxido de enxofre Peróxido de hidrogênio 24h – µg/m3 Dióxido de nitrogênio Quimiluminescência 24h – µg/m3 Monóxido de carbono Infravermelho não dispersivo 8h – ppm Ozônio Quimiluminescência 1h – µg/m3 Fonte: Brasil, 1990. É possível determinar o índice de poluição atmosférica por meio de uma metodologia simples que se baseia na coleta da água exposta e posteriormen- te fi ltrada para avaliar a quantidade de partículas sedimentadas no ar e coleta- das na água exposta e fi ltrada, esse método visual é chamado de SIERP. Vamos aprender como realizá-lo no próximo tópico. ANÁLISE AMBIENTAL 131 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 131 29/03/2021 17:07:22 O método SIERP nos auxilia na determinação do índice de qualidade do ar por meio da coleta, em recipientes com água, das partículas poluentes presentes no ar que se depositam na água. Essa metodologia é interessante porque pode ser realizada em diversos pontos de um bairro e em diversos bairros. Com os resul- tados pode ser elaborado um estudo das diversas regiões de uma cidade utili- zando, para isso, um mapa onde são plotados os resultados das análises SIERP, resultando na construção de um painel informativo sobre a qualidade do ar. Para a determinação do IQAr por meio da quantificação das partículas do ar sedimentadas, coletadas em água exposta e filtrada, de acordo com o método visual SIERP, siga as seguintes etapas (BRASIL, 2018): • Procedimentos: • Coloque 2 L de água da torneira em uma bacia ampla (volume aproxi- madamente 2 L); • Deixe exposta ao ar do local em que se deseja quantificar as partículas poluentes durante 24 horas; • Após as 24 horas, colete a água da bacia e leve ao laboratório para análise; • Proceda com a filtração da água em papel de filtro coletada; • Para melhorar a qualidade do procedimento de filtração, utilize uma bomba a vácuo; • Analise a quantidade e os sedimentos e partículaspresentes na amostra. ANÁLISE AMBIENTAL 132 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 132 29/03/2021 17:07:22 Sintetizando Nessa unidade aprendemos sobre os fundamentos analíticos envolvi- dos com algumas análises físico-químicas que avaliam a qualidade da água e do ar, entre eles: a volumetria de óxido-redução, o método do iodo e o método enzimático. Abordamos algumas análises físico-químicas e biológicas das águas resi- duais e naturais, que estão relacionadas aos parâmetros físico-químicos que auxiliam na determinação dos padrões de potabilidade, entre elas: a análise que determina o oxigênio dissolvido no meio aquático, e sobre essa análise avaliamos os fatores que influenciam na quantidade de oxigênio dissolvido na água (temperatura, salinidade, pressão atmosférica, altitude, características hidráulicas e velocidade de deslocamento água superficial e os fatores que al- teram as atividades fotossintéticas); a análise e a importância da determinação da demanda química de oxigênio (DQO); a determinação do teor de ferro na água; a determinação do cloro residual livre; a determinação da acidez na água (ou esgoto) devido ao CO2, ácidos minerais e sais hidrolisados; e a determina- ção de coliformes fecais na água. Ainda sobre análise das águas, estudamos como decidir sobre o melhor mé- todo de tratamento. Após, aprendermos sobre as análises das águas, aprende- mos sobre as análises que envolvem a qualidade do ar e os parâmetros adota- dos pelas organizações de saúde. Por fim, aprofundamos nossos estudos no método visual SIERP que deter- mina o índice de qualidade do ar por meio de partículas sedimentadas no ar, coletadas nas águas exposta e filtrada. ANÁLISE AMBIENTAL 133 SER_FARMA_ANAMBI_UNID4.indd 133 29/03/2021 17:07:22 Referências bibliográficas ANA – AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS. Guia nacional de coleta e preservação de amostras: água, sedimento, comunidades aquáticas e efluentes líquidos. Brasília: ANA, 2011. Disponível em: <https://arquivos.ana.gov.br/institucional/ sge/CEDOC/Catalogo/2012/GuiaNacionalDeColeta.pdf>. Acesso em: 23 mar. 2021. BRASIL. CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução nº 3, de 28 de junho de 1990. Diário Oficial da União, Brasília, DF, Poder Executivo, 22 ago. 1990. Disponível em: <http://www.ibram.df.gov.br/images/resol_03.pdf>. 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