Aula_12_Química_Ambiental

Prévia do material em texto

DISCIPLINA
QUÍMICA AMBIENTAL
AULA 12
COMPOSTOS ORGÂNICOS TÓXICOS
AUTOR
MILTON BEZERRA DO VALE
TECNÓLOGO 
EM GESTÃO 
AMBIENTAL
DISCIPLINA
QUÍMICA AMBIENTAL
AULA 12
COMPOSTOS ORGÂNICOS TÓXICOS
AUTOR
MILTON BEZERRA DO VALE
TECNÓLOGO 
EM GESTÃO 
AMBIENTAL
GOVERNO DO BRASIL
Presidente da República
DILMA VANA ROUSSEFF
Ministro da Educação
ALOIZIO MERCADANTE
Diretor de Ensino a Distância da CAPES
JOÃO CARLOS TEATINI
Reitor do IFRN
BELCHIOR DE OLIVEIRA ROCHA
Diretor do Câmpus EaD/IFRN
ERIVALDO CABRAL
Diretora Acadêmica do Câmpus EaD/IFRN
ANA LÚCIA SARMENTO HENRIQUE
Coordenadora Geral da UAB /IFRN
ILANE FERREIRA CAVALCANTE
Coordenador Adjunto da UAB/IFRN
JÁSSIO PEREIRA 
Coordenadora do Curso 
de Tecnologia em Gestão Ambiental
MARIA DO SOCORRO DIÓGENES PAIVA
TECNÓLOGO EM GESTÃO AMBIENTAL
Química Ambiental
AULA 12 - Compostos Orgânicos Tóxicos
Professor Pesquisador/Conteudista
MILTON BEZERRA DO VALE
Direção da Produção de Material Didático
ROSEMARY PESSOA BORGES
Coordenação de Produção de Mídia Impressa e de 
Design Gráfico 
LEONARDO DOS SANTOS FEITOZA
Projeto Gráfico
BRENO XAVIER
Diagramação
JOEL FELIPE 
Ilustrações
VICTOR HUGO
5
COMPOSTOS ORGÂNICOS TÓXICOS
APRESENTANDO A AULA
Nessa aula, serão conceituados e identificados os 
principais produtos orgânicos tóxicos, tais como, produtos 
orgânicos persistentes (POPs), compostos organoclorados e 
hidrocarbonetos aromáticos polinucleares (PAHs). Também 
serão analisadas as suas origens, para que servem, suas formas 
de dispersão, quais são os doze POPs e as conseqüências 
ambientais desses produtos sintéticos, principalmente os 
efeitos sob a saúde humana, como a possibilidade desses 
produtos causarem câncer ou defeitos congênitos.
DEFININDO OBJETIVOS
Após a realização dos estudos correspondentes a esta 
aula, você será capaz de:
• identificar os principais produtos orgânicos 
persistentes;
• conceituar os produtos orgânicos poluentes e os 
seus doze compostos;
• perceber a importância de alguns desses produtos;
• conceituar e identificar os hidrocarbonetos 
poliaromáticos;
• compreender as conseqüências ambientais 
causadas pelo uso desses produtos.
6
QUÍMICA AMBIENTAL
DESENVOLVENDO O CONTEÚDO
1. Introdução
O emprego ou surgimento dos compostos orgânicos tóxicos é um fato 
relativamente novo, a sua produção cresceu rapidamente em todo o nosso planeta, 
principalmente, pelo uso de defensivos agrícolas e outros, como poluentes industriais 
e automotivos.
É verdade que existe algum benefício decorrente da utilização de algumas 
dessas substâncias, por exemplo, os agrotóxicos, com o aumento na produtividade 
agrícola, no entanto; como o próprio nome diz, essas substâncias são tóxicas, 
podendo estar presentes na água, no solo e nos alimentos, contaminando-os. Estas 
substâncias tóxicas podem sofrer processos de bioacumulação em diferentes níveis 
tróficos, como, por exemplo, acumulando-se na gordura de peixes e crustáceos ou 
ainda em aves e outros animais terrestres, como no leite das vacas que utilizam águas 
ou alimentos contaminados e, principalmente, nos organismos humanos.
2. Compostos Organoclorados - OCs
São compostos orgânicos sintéticos, contendo átomos de cloro na sua constituição. 
apresentam problemas ambientais devido a sua resistência, principalmente no caso 
dos organoclorados aromáticos, pois os compostos orgânicos aromáticos tendem a 
ser muito estáveis, o que lhes confere uma meia vida elevada no meio ambiente e nos 
organismos. A adição de halogênios (cloro, flúor, bromo ou iodo) no anel benzênico 
torna o composto ainda mais estável.
A bioacumulação e a biomagnificação são outros problemas ambientais 
decorrentes dos organoclorados.
Todos os 12 produtos orgânicos tóxicos da convenção de Estocolmo são 
organoclorados. Além desses, podemos destacar:
7
COMPOSTOS ORGÂNICOS TÓXICOS
• hexaclorociclohexano - HCH
O hexaclorociclohexano (HCH) (comercializado com o nome de BHC) não é um 
composto aromático. Ele é tóxico, apresenta propriedade inseticida e foi usado na 
mesma época do DDT. É usado para controle de cupins, besouros, lagartas, piolhos, 
etc. O BHC possui isômeros, dentre os quais o lindano é o mais conhecido (Figura 1).
Fig. 01 – Fórmula estrutural do lindano.
Outro grupo organoclorado importante, é representados pelos trihalometanos 
THMs, os quais são compostos derivados do metano (CH4), onde três dos quatro 
átomos de hidrogênio são substituídos por halogênios (cloro, bromo ou iodo). Os 
principais THMs presentes na água são: triclorometano ou clorofórmio (Figura 
2a), bromodiclorometano (Figura 2b), dibromoclorometano e Tribromometano 
(Bromofómio).
Na água, o clorofórmio e os demais THMs são formados pela reação química 
entre o cloro aplicado e os ácidos húmicos e fúlvicos. Estes ácidos são derivados da 
decomposição da matéria 
orgânica vegetal, possuem radicais cetona, que reagem com o cloro. 
No Brasil, o teor máximo de trihalometanos total em água potável fixou-se em 
0,1mg/L.
Fig. 02 - a. Fórmula do triclorometano. b. 
Fórmula bromodiclorometano.
8
QUÍMICA AMBIENTAL
3. Poluentes orgânicos persistentes - POPs
Os POPs são substâncias orgânicas sintéticas, tóxicas, lipofílicas, que persistem 
no meio ambiente, ou seja, degradam lentamente. Por isso, bioacumulam (nos 
tecidos adiposos) através da teia trófica e provocam risco, causando efeitos adversos 
para a saúde humana, os animais e o ambiente. Este grupo de poluentes consiste em 
pesticidas (tais como o DDT), em produtos químicos industriais (tais como os PCBs) 
e subprodutos de processos industriais que não são produzidos intencionalmente, 
como, por exemplo, as dioxinas.
Os POPs são transportados através do ar, da água e da cadeia alimentar, ficando 
longe de suas fontes, atingindo as regiões onde nunca foram usados ou produzidos. 
Mesmo assim, a concentração de poluentes persistentes tende a ser superior 
perto dos locais onde são formados e libertados. Na água, a maior parte dos POPs 
são insolúveis, depositam-se na superfície de sedimentos através da incorporação 
ao material orgânico ou mesmo de seres vivos, percorrendo curtas distâncias 
relativamente ao ponto de origem.
A convenção de Estocolmo é um tratado global para proteger a saúde humana 
e o ambiente dos POPs, proibindo ou limitando severamente sua produção e uso. 
O Protocolo inclui 12 produtos, cuja a maioria (oito) são agrotóxicos. São eles: 
aldrin, clordano, DDT, dieldrin, endrin, heptaclor, mirex, e toxafeno. Outros dois são 
os produtos industriais bifenilos policlorados (PCBs) e hexaclorobenzeno (HCB) 
e os outros dois são resíduos (subprodutos não-intencionais): as dioxinas e os 
dibenzofuranos.
A maioria desses pesticidas não é mais produzida, porém o DDT (talvez o mais 
famoso dos POPs) é usado ainda em alguns paises do terceiro mundo no controle 
de vetores, principalmente o mosquito transmissor da malária. No Brasil, os oitos 
agrotóxicos pertencentes aos POPs e o hexaclorobenzeno foram banidos dentro de 
5 anos após a entrada em vigor da Convenção de Estocolmo (17 de maio de 2004), Já 
em relação aos PCBs, prevê- se uma eliminação gradual, até 2025 
3.1 Aldrin e Dieldrin
São compostos organoclorados pertencentes ao grupo dos ciclodienos. Os 
ciclodienos são produzidos pela reação de dienos de Diels-alder (síntese do aldrin, 
9
COMPOSTOS ORGÂNICOS TÓXICOS
prêmio Nobel em 1950). As fórmulas do aldrin e dieldrin são observadas nas Figuras 
3 e 4. São usados para o controle de insetos do solo (formigas, gafanhotos, grilos), 
proteção de sementes e frutas, e controle de vetores. De 1950-1970, o aldrin e o 
dieldrin eram pesticidas populares para colheitas como o milho e o algodão.
O aldrin transforma-se rapidamente em dieldrin no ambiente ou no corpo.
A contaminação pode ocorrer através de forma direta ou através da alimentação, 
tais como, peixe, molusco, leite, carne gorada, etc.
Fig. 03 - Fórmula estrutural de aldrin.
Fig. 04 - Fórmula estruturalde diendrin.
3.2 DDT
O DDT é um composto organoclorado persistente (aproximadamente 10 anos 
no solo) e bioacumulável; é um dos exemplos mais conhecido de POPs, tanto que o 
seu descobridor como inseticida recebeu o Prêmio Nobel da Química (1939). Apesar 
da sua grande eficiência como pesticida, O DDT, além de ser tóxico também para 
os seres humanos, provocou a diminuição da reprodução das aves, o que gerou a 
proibição de sua produção e uso.
O DDT (dicloro-difenil-tricloroetano) é representado na Figura 5a. É usado como 
inseticida no combate aos mosquitos que transmitem a malária, a doença de chagas 
10
QUÍMICA AMBIENTAL
e a febre amarela e no combate aos piolhos do tifo.
A contaminação pelo DDT resulta do consumo de alimentos contaminados e do 
contato direto com o produto. O DDT é um desregulador hormonal, afeta os sistemas 
reprodutivo e nervoso e prejudica o sistema imunológico.
A biotransformação do DDT ocorre com a formação do DDE (dicloro-difenil-
dicloroetileno), Figura 5b e o DDD (dicloro-difenil-dicloroetano), Figura 5c. O DDE e 
o DDD possuem toxicidade menor que o DDT, permanecem no organismo durante 
muito tempo e podem ser excretados por muitos organismos. O DDE contribui para 
a não formação dos ovos das aves, pois interfere na enzima que regula a distribuição 
de cálcio. O DDE e o DDD são geralmente contaminantes na produção do DDT.
Fig. 05 - Fórmulas estruturais: (a) DDT; (b) DDE; (c) DDD.
3.3 Endrin
É um composto organoclorado pertencente ao grupo dos ciclodienos. É um 
agrotóxico do tipo inseticida usado para eliminação de roedores, moscas, besouros, 
pulgões, ácaros e, principalmente, nas culturas de algodão, arroz, cana-de-açúcar, 
milho e flores. Estima-se que possa permanecer no solo durante 10 anos. É pouco 
solúvel em água. A sua estrutura é observada na Figura 6.
11
COMPOSTOS ORGÂNICOS TÓXICOS
Fig. 06 - Fórmula estrutural do Endrin.
A contaminação ocorre através do consumo de alimentos e de água 
contaminados. A maior parte do endrin que entra no corpo é expelida no prazo de 
dias.
No entanto, podem-se acumular pequenas quantidades nos tecidos adiposos.
3.4 Heptacloro
É um agrotóxico do tipo inseticida de contato, representado na Figura 7. Foi 
usado, para combater formigas, cupins, grilos, gafanhotos e besouros, na cultura 
de algodão e no combate à malária. Altamente tóxico, persistente no ambiente, 
bioacumulável, tem uma meia-vida de dois anos no solo.
Fig. 07 - Fórmula estrutural 
do heptacloro.
3.5 Clordano
É um agrotóxico do tipo inseticida de contato. É constituído de mistura de 
substâncias, cuja representação principal é observada na Figura 8. É estável no solo, 
podendo permanecer durante décadas, decompondo-se lentamente pela exposição 
aos raios ultravioleta e é pouco solúvel em água. Além disso, bioacumula-se nos 
tecidos adiposos dos peixes, das aves e dos mamíferos.
12
QUÍMICA AMBIENTAL
3.6 Mirex
É um agrotóxico do tipo inseticida para matar formigas, lagartas, cupim e vários 
outros insetos. É usado também como retardante de chamas em plástico, borrachas 
e componentes elétricos e eletrônicos. O mirex pode bioacumular, é considerado 
um dos pesticidas mais estáveis e persistentes no solo, sedimentos e água, com um 
tempo médio de vida que pode atingir os 10 anos. A sua estrutura é observada na 
Fig. 9. 
A contaminação ocorre através do consumo de alimentos e água contaminados.
Toxafeno
É um agrotóxico do tipo inseticida, especialmente utilizado contra larvas e 
controle de pestes do algodoeiro, cereais, árvores de fruto e vegetais, entre outras 
culturas, além da retirada de parasitas de gado e aves.
O toxafeno (Figura 10) caracteriza-se pela sua toxicidade, persistência e 
capacidade de se bioacumular nos animais, percorrendo assim grandes distâncias. 
Fig. 08 - Fórmula estrutural 
do clordano.
Fig. 09 - Fórmula estrutural do 
mirex.
13
COMPOSTOS ORGÂNICOS TÓXICOS
Pelo fato de ser pouco solúvel na água, encontra-se mais facilmente no ar, solos ou 
nos sedimentos dos leitos de rios e lagos.
Fig. 11 - Fórmula 
estrutural do 
Hexaclorobenzeno.
Hexaclorobenzeno (HCB)
O HCB (Figura 11 é um composto organoclorado aromático que apresenta o 
núcleo benzênico completamente clorado), cristalino sintético produzido pela 
primeira vez nos anos 40.
É um composto com aplicação industrial, agrotóxico do tipo fungicida para 
proteger as sementes de trigo, cebolas e sorgo.
Na indústria, é utilizado como solvente, em síntese e como aditivo na produção 
de borracha, plástico PVC, foguetes, munições e protetores de madeira. Aparece 
também como resíduo na indústria química, de vários solventes clorados, pesticidas 
e de outros processos que envolvem o cloro. É libertado tanto durante a combustão 
incompleta de resíduos com presença de cloro, como na incineração de resíduos 
urbanos e na queima de carvão.
A principal fonte de contaminação é, provavelmente, comida contaminada ou 
através do contato direto.
Fig. 10 - Fórmula 
estrutural do toxafeno.
14
QUÍMICA AMBIENTAL
Fig. 12 - Fórmula estrutural genérica dos PCBs.
Bifenilas policloradas- PCBs
Os Bifenilos policlorados (PCBs) são compostos organoclorados aromáticos 
sintéticos, constituindo uma família de 209 compostos, cuja estrutura consiste em 
anéis de benzeno ligados entre si, onde pelo menos um dos anéis possui átomo de 
cloro (Figura 12).
São obtidos através reação do grupo bifenila com o cloro anidro na presença de 
catalisador. Os PCBs foram sintetizados no século XIX e comercializados a partir de 
1922.
Dependendo do país, apresenta vários nomes: no Brasil, recebeu o nome de 
Ascarel® e, nos Estados Unidos, Aroclor®.
Constitui-se de um produto químico formado de vários congêneres dos PCBs 
que apresentam as seguintes características: incolor a amarelo claro, sem odor e 
sabor, possui alta estabilidade química, resistência ao calor, baixa pressão de vapor, 
baixa inflamabilidade, baixa toxicidade aguda e alta constante dielétrica, são pouco 
solúveis na água, porém muito solúveis em gordura e, portanto, são facilmente 
bioacumulados nos organismos e biomagnificados ao longo da cadeia trófica.
A sua fórmula estrutural (Figura 13) pode ser plana ou não, sendo considerada 
mais tóxica a não- plana. 
Fig. 13 - a. PCBs planos; b. PCBs não-planos.
15
COMPOSTOS ORGÂNICOS TÓXICOS
São formados durante a combustão de compostos organoclorados. As fontes de 
cloro incluem, entre muitas outras, resíduos de policloreto de vinilo (PVC), parafinas 
cloradas em óleos usados e outros resíduos que contenham cloro.
Relativamente aos processos químicos industriais, destacam-se os da produção 
de compostos orgânicos clorados, como os pesticidas e no branqueamento de papel 
e celulose. Entre os fatores que favorecem a formação de dioxinas, encontram-se o 
pH do meio alcalino, a presença de luz ultravioleta e a existência de radicais livres.
São pouco solúveis em água e acumulam-se nas gorduras e bioacumulam-se ao 
longo da cadeia alimentar. Provoca na diminuição imunológica, problemas na tiróide 
e no fígado e maior susceptibilidade a infecções. Foram associadas concentrações 
elevadas de dioxinas a defeitos congênitos, atraso no crescimento de crianças, níveis 
Estas propriedades tornaram-nos adequados para aplicações como fluido 
isolante (transformadores e capacitores), aditivos (óleos lubrificantes, inseticidas 
organoclorados), plastificantes (tintas, vernizes), retardantes de chama (borracha, 
resina de poliéster) e enchimentos dos instrumentos hidráulicos.
3.10 Dioxinas e Furanos
As Dioxinas e os furanos são dois grupos químicos com características 
semelhantes; são compostos organoclorados aromáticos tricíclicos, de função éter 
(Figura 14), altamente tóxicos. É um termo geral usado para, aproximadamente, 200 
compostos congêneres, sendo aproximadamente 75 Dioxinas (policlorodibenzo-
para-dioxinas - PCDD) e 135 furanos (policlorodibenzofuranos - TCDF) são os nomes 
pelosquais se conhecem dois grupos de substâncias. O 2,3,7,8 - tetraclorodibenzo-
para-dioxina é o mais tóxico.
Fig. 14 - Fórmula estrutural genérica das dioxinas e furanos.
16
QUÍMICA AMBIENTAL
Agrotóxicos
Os agrotóxicos, ou pesticidas, são produtos tóxicos e persistentes, na sua maioria, 
constituídos de compostos orgânicos sintéticos, os quais podem ser classificados 
como organoclorados, organofosforados, carbamatos e piretróides.
Atualmente, muitos pesticidas, principalmente os da classe dos organoclorados 
e organofosforados, que são as mais tóxicas existentes para o homem e para o meio 
ambiente, possuem ação bioacumulativa, pois são lipossolúveis. Em geral, a maioria 
dos insecticidas organofosfatados e insecticidas carbamatos não são persistentes, 
enquanto que os insecticidas clorados são muito persistentes. Os que contêm metais 
pesados são permanentes.
Os carbamatos compostos são sais ou ésteres do ácido carbônico, com 
substituições dos hidrogênios hidroxílicos e amínicos por átomos, grupos funcionais 
ou radicais. São específicos em sua toxidade para os insetos e de baixa toxidade para 
os vertebrados de sangue quente.
ATIVIDADE 01
1.1. O que são POPs? Qual a função química 
predominantes nos POPs?
1.2. De que forma os POPs são transportados?
1.3. Qual o POP que, embora seja proibido, é 
utilizado em alguns países da África para combater 
o mosquito da malária?
1.4. Quais as principais características dos POPs que 
levaram à sua proibição?
1.5. Quais os POPs que não são agrotóxicos? Eles podem ser evitados? 
Justifique.
1.6. Escreva a fórmula estrutural do DDT.
reduzidos de hormonios masculinos, diabetes e cancro. As dioxinas são consideradas 
carcinogênicas.
17
COMPOSTOS ORGÂNICOS TÓXICOS
Os piretróides foram originalmente obtidos a partir de compostos de origem 
natural, tais como piretro, nicotina e ácido crisantêmico. Apesar de possuírem uma 
menor toxicidade que a maioria das outras classes de pesticidas, podem apresentar 
uma longa persistência em ambientes fechados, uma vez que são, freqüentemente, 
utilizados como inseticidas domésticos. Os piretróides são mais eficientes e seguros, 
pois são seletivos e não apresentam toxidade para mamíferos. São largamente 
empregados em diversos tipos de culturas no controle de insetos, podendo ser 
eventuais contaminantes em alimentos.
Uma forma de evitar o consumo de agrotóxico pelos danos que podem causar, 
a agricultura orgânica aparece com uma solução imediata. Essa técnica não usa 
pesticidas nem adubo sintético, obtendo produto agrícola orgânico. Outra forma é o 
uso de sementes transgênicas, as quais são mais resistentes a determina pragas.
hidrocarbonetos aromáticos polinucleares - PAHs ou HPAs
Dá-se o nome de hidrocarbonetos aromáticos aos compostos orgânicos de 
cadeia fechada que apresentam, pelo menos, um núcleo (ou anel) benzênico na 
molécula (Figura 15). Os seis átomos de carbono que formam o anel estão ligados 
entre si por ligações duplas e simples alternadas.
Os Hidrocarbonetos aromáticos polunucleares (PHAs) são compostos com mais 
de um núcleo benzênico condensados (com anéis ligados entre si) que, geralmente, 
possuem grande estabilidade e geometria plana. Como naftaleno, antraceno, 
fenantraceno, benzo[a]pireno, benzo[a]antraceno, etc.
As fontes dos PHAs são obtidas do refino da hulha e da combustão incompleta 
de materiais que possuem carbono, tais como, gasolina, diesel, xisto, cigarro, madeira 
Fig. 15 - Representações do bezeno.
18
QUÍMICA AMBIENTAL
ATIVIDADE 02
2.1. Dê a classificação química dos agrotóxicos.
2.2. Qual o tipo de agrotóxico que você escolheria 
para usar? Justifique.
2.3. Defina hidrocarbonetos aromáticos 
polinucleares. O benzeno é um PAH?
2.4. Qual a vantagem do consumo de produto 
agrícola orgânico?
2.5. Comente a seguinte afirmativa: “A maioria da população mundial 
possui pesticida no seu corpo”.
e carvão de churrasco.
Os PHAs são os compostos mais tóxicos dos hidrocarbonetos, com potencialidades 
neoplásicas ou carcinogênicas. O principal exemplo dessas substâncias é o benzo[a]
pireno (Figura 16), o qual apresenta-se à temperatura normal sob a forma de cristais, 
sem cheiro. É pouco solúvel na água, mas dissolve-se em numerosos solventes 
orgânicos apolares.
Fig. 10 - Fórmula do benzo[a}periono.
19
COMPOSTOS ORGÂNICOS TÓXICOS
LEITURA COMPLEMENTAR
QUENTAL, Nuno; SILVA, Margarida; Poluentes orgânicos 
persistentes: a hora da verdade. “Água & Ambiente” nº 38, 
suplemento “Ciência”, Janeiro de 2002.
RESUMINDO
Nesta aula, verificamos que os produtos orgânicos 
tóxicos são substâncias sintéticas, na sua maioria persistentes. 
Alguns têm a finalidade de eliminar pestes agrícolas ou 
insetos que causam risco à saúde humana, por exemplo, a 
malária e a dengue. O seu mau uso provoca sérios problemas 
ambientais, principalmente, à saúde dos animais e dos seres 
humanos. São causados pelos organoclorados (dioxinas 
presentes nas substâncias comerciais, que representam a 
principal preocupação ambiental) pelos PCBs e pelos PAHs, 
presentes no ar e na água. Os PAHs são obtidos também 
como produtos das combustões.
AVALIANDO SEU CONHECIMENTOS
Considerando a leitura desta aula, as atividades e leituras 
complementares desenvolvidas por você, resolva as 
seguintes questões.
1. Quais os poluentes orgânicos persistentes estabelecidos 
pela Conversão de Estocolmo?
2. Cite três substâncias orgânicas que não fazem parte 
dos 12 POPS.
20
QUÍMICA AMBIENTAL
3. Por que os principais agrotóxicos organoclorados 
foram retirados de circulação?
4. Cite os poluente(s) orgânico(s) produzido(s) no 
churrasco com o uso de carvão.
21
COMPOSTOS ORGÂNICOS TÓXICOS
CONHECENDO AS REFERÊNCIAS
BAIRD, Colin. Química Ambiental. 2 ed., São Paulo: Bookman, 2002.
MANAHAN, Stanley. E. Fundamentals of Environmental Chemistry. 2 ed. Lewis 
Publishers, Boca Raton, 2001.
OLIVIER, Marc J. Chime de L’environnement. 3ª édition, Ed. Éditeur Lês productions 
Jacques Bernier enr., Canada, 1998.
Rocha, J. L, Rosa, A. H., Cardoso, A. A. Introdução à Química Ambiental. Porto Alegre: 
Bookman, 2004.