Curso de Toxicologia Ambiental - Portal Educação Módulo II

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AN02FREV001/REV 4.0 
 40 
PROGRAMA DE EDUCAÇÃO CONTINUADA A DISTÂNCIA 
Portal Educação 
 
 
 
 
 
 
 
 
CURSO DE 
TOXICOLOGIA AMBIENTAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aluno: 
 
EaD - Educação a Distância Portal Educação 
 
 
 
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CURSO DE 
TOXICOLOGIA AMBIENTAL 
 
 
 
 
 
 
MÓDULO II 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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são dados aos seus respectivos autores descritos nas Referências Bibliográficas. 
 
 
 
 
 
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MÓDULO II 
 
 
3 OS TÓXICOS E O MEIO AMBIENTE 
 
 
3.1 MOVIMENTOS DOS TÓXICOS POR MEIO DO MEIO AMBIENTE 
 
 
Os agentes tóxicos alcançam o meio ambiente por meio de inúmeras 
atividades realizadas pelo homem como: a mineração, a energia nuclear, a 
agricultura, a eliminação de resíduos industriais e domésticos, dentre outras. 
O transporte e a persistência desses agentes no ambiente dependem de 
vários fatores, dentre eles: do tipo de compartimento ambiental, das características 
físico-químicas das substâncias em questão e da concentração dessas substâncias 
no compartimento. 
A eliminação de gases contaminantes pelas indústrias e automóveis, a 
deposição de resíduos industriais e domésticos em locais inadequados e várias 
outras atividades podem promover a poluição, acarretando em sérios danos ao 
ambiente e à saúde humana. 
Para entendermos como as substâncias tóxicas se movimentam no 
ambiente desde a fonte emissora até alcançarem ao homem, precisamos entender 
quais características dessas substâncias influenciam no movimento. 
As principais características são: 
 
a) Solubilidade em água 
A propriedade de solubilidade em água representa a capacidade de uma 
determinada substância misturar-se em água à temperatura ambiente. Essa 
propriedade é referente à máxima quantidade dessa substância que se dissolve em 
uma quantidade definida de água pura. 
 
 
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A solubilidade em água sofre a influência de vários fatores como, por 
exemplo, a temperatura. A solubilidade da maioria das substâncias sólidas e líquidas 
em água, geralmente, aumenta com o aumento da temperatura, já que há o 
aumento da energia cinética das suas moléculas. Já para as substâncias na forma 
gasosa o contrário é observado. 
 
b) Pressão de vapor 
A pressão de vapor é um parâmetro responsável por mensurar a volatilidade 
de um agente químico em estado puro. A volatilidade de determinada substância é a 
capacidade de evaporar-se e é influenciada por fatores como: 
 Temperatura; 
 A velocidade dos ventos no ambiente em questão; 
 As condições ambientais gerais. 
Dessa forma, as substâncias químicas com pressão de vapor relativamente 
baixas e uma alta afinidade por solos ou água, têm menores probabilidades de 
volatilizarem-se, ou seja, evaporarem-se. 
 
c) Constante da Lei de Henry (H) 
A constante da Lei de Henry (H) é responsável pela indicação do grau de 
volatilidade de determinado agente químico em solução. Para isso, é necessário o 
conhecimento do peso molecular, da solubilidade e da pressão de vapor. 
Considerando uma solubilidade relativamente alta de um agente tóxico em 
água em relação à pressão de vapor, indica que este agente se dissolverá 
principalmente em água. Já uma pressão de vapor relativamente alta quando 
comparada à solubilidade em água, indica que o agente se evaporará 
preferencialmente em ar. 
Na tabela 5 estão disponíveis as faixas de volatilidade segundo a constante 
da Lei de Henry. 
 
 
 
 
 
 
 
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Tabela 5. Volatilidade segundo faixas da constante da Lei de Henry. 
 
FONTE: ATSDR (1992). 
 
 
d) Coeficiente de partição de carbono orgânico (KOC) 
O coeficiente de partição do carbono orgânico (KOC) também chamado de 
coeficiente de adsorção representa a medida da capacidade de um agente tóxico ser 
adsorvido por solos e sedimentos. O conceito de adsorção será abordado ainda 
neste capítulo 
Este coeficiente apresenta alta especificidade de acordo com cada 
substância e seus valores variam de 1 a 10.000.000. Determinado agente tóxico que 
possua KOC alto indica que este agente se fixa com firmeza ao solo e sedimentos, 
resultando em baixa mobilidade nas águas superficiais ou aquíferos (lençóis 
freáticos). Já um agente com baixo KOC sugere uma maior mobilidade nos corpos 
d’água (Tabela 6). 
 
 
TABELA 6. INTERVALOS DE VALORES DE KOC E ADSORÇÃO AO SOLO 
 
FONTE: ATSDR (1992). 
 
 
 
 
 
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e) Coeficiente de partição octanol/água (KOW) 
O octanol é um representante das gorduras. 
O coeficiente de partição octanol/água estima o potencial de determinado 
agente tóxico de acumular-se na gordura animal. Geralmente são acumulados 
compostos com altos valores de KOW. Portanto, o valor de KOW é usado para 
mensurar a tendência das substâncias químicas a bioconcentrar-se na biota, 
estando inversamente relacionado à solubilidade em água. 
Portanto, quanto maior os valores de KOW das substâncias tóxicas, maior a 
capacidade de acumularem-se nos solos, sedimentos e na biota e 
consequentemente serem transferidos ao homem pela cadeia alimentar. Já 
compostos químicos com baixos KOW tendem a distribuírem-se na água e no ar. 
 
f) Fator de bioconcentração (FBC) 
O conceito de bioconcentração será descrito no próximo item deste capítulo. 
Porém, o fator de bioconcentração (FBC) reflete a magnitude da distribuição química 
em relação ao equilíbrio entre o meio biológico e um meio externo, por exemplo, a 
água. Esse fator é determinado dividindo-se a concentração de equilíbrio de um 
determinado agente tóxico no meio biológico (tecido, organismo), pela concentração 
do agente tóxico no meio externo. Normalmente, compostos com valores altos de 
KOW apresentam um valor elevado do FBC. 
 
g) Velocidade de transformação e de degradação 
A velocidade de transformação e de degradação sofrem influências de 
diversas variáveis, como por exemplo, variáveis químicas, físicas e biológicas. 
Portanto, é difícil prever e mensurar tais velocidades com precisão. 
Para um entendimento preciso a respeito do transporte dos agentes tóxicos 
no ambiente, é necessário avaliar também algumas características do ambiente em 
questão, como: 
 
 
 
 
 
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a) Taxa de precipitação 
A taxa de precipitação refere-se à quantidade de chuva que normalmente 
acomete o local. Essa taxa interfere, pois a precipitação leva ao arraste do solo pelo 
escoamento. 
 
b) As condições de temperatura do local 
As condições de temperatura são responsáveis por alterarem os níveis de 
volatilidade dos compostos químicos. 
 
c) Velocidade e direção dos ventos. 
 
d) Características geológicas e geomorfológicas. 
 
e) Características do solo. 
 
f) Cobertura do solo. 
 
g) Flora e a Fauna. 
 
h) Obras públicas, etc. 
 
Diante das características físico-químicas dos agentes tóxicos e das 
características externas, para determinar a movimentação desses agentes devemos 
identificar os cinco elementos constituintes da rota de exposição. São eles: 
 A fonte de contaminação; 
 O compartimento ambiental; 
 O ponto de exposição; 
 As vias de exposição de acordo comas substâncias tóxicas; 
 A população receptora. 
Diante do exposto, o transporte das substâncias tóxicas é controlado pelos 
seguintes processos: 
 
 
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a) Processos físicos 
 Advecção 
No processo por advecção o transporte da substância tóxica ocorre pelo 
fluxo de água no solo. 
 Difusão Molecular 
Este tipo de transporte ocorre devido a ocorrência de um gradiente de 
concentração em um fluido. A substância tóxica em questão está dissolvida em água 
e desloca-se de uma área de maior concentração para uma de menor. 
Devido à tortuosidade existente nas trajetórias que o fluido percorre no solo, 
é calculada a difusão efetiva, dada pela fórmula abaixo: 
 
 
Em que: 
D* = difusão efetiva 
ω = coeficiente de tortuosidade 
D0 = coeficiente de difusão. 
 Dispersão 
O transporte por dispersão pode também ser chamado de mistura mecânica. 
Como o próprio nome indica, a dispersão retrata o espalhamento da substância 
tóxica no fluido (Figura 3). A dispersão pode ser: dispersão longitudinal, quando o 
espalhamento da substância ocorre na mesma direção do fluxo; e dispersão 
transversal, quando o espalhamento da substância ocorre na direção transversal do 
fluxo. 
 
 
FIGURA 3 
 
Dispersão. (a) Dispersão normal ou mistura mecânica, (b) dispersão em canais individuais e (c) 
tortuosidades, reentrâncias e interligações. 
 
 
 
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 Dispersão hidrodinâmica 
É a soma de Difusão Molecular e Dispersão Mecânica. É utilizada quando o 
fluido percorre meios porosos. 
 
b) Processos Químicos e Biológicos 
 
 Efeitos de retardamento ou aceleração 
 Adsorção/ Dessorção 
 O processo de adsorção consiste na adesão do soluto às superfícies dos 
sólidos. Esse processo representa o mecanismo de maior importância de retenção 
de moléculas polares, íons e metais. 
 Pode ocorrer a reversibilidade do processo, ou seja, a dessorção. 
 Sorção hidrofóbica 
 A sorção hidrofóbica é um processo típico de retenção de substâncias 
orgânicas, especialmente orgânicas apolares, pelo processo de partição. 
 Precipitação/dissolução 
 A precipitação é o processo pelo qual há o desprendimento das substâncias, 
inicialmente em solução por exceder o seu grau de solubilidade. É um processo 
reversível e contrário ao processo de dissolução. 
 Cossolvência 
 O processo de cossolvência consiste na dissolução do soluto em mais de um 
solvente. A mistura de determinado solvente com a água aumenta a mobilidade das 
substâncias. 
 Complexação 
 O processo de complexação consiste na formação de complexos, devido à 
ligação formada, que pode ser covalente ou eletrostática. De acordo com vários 
estudos, os complexos formados com ligantes inorgânicos são mais fracos que os 
formados com ligantes orgânicos. 
 Ionização 
 Os ácidos orgânicos são capazes de doar elétrons em solução aquosa, 
aumentando assim a solubilidade, já que se transformam em ânions. 
 Efeitos de degradação 
 Oxidorredução 
 
 
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Reações de oxidação: perda de elétrons. 
Reações de redução: ganho de elétrons. 
Toda oxidação é acompanhada de uma redução e vice-versa. Esses tipos de 
reações ocorrem no ambiente e podem ser catalizadas por microrganismos. 
 Volatilização 
Volatilização é um processo de difusão pelo qual há uma mudança do 
estado de uma substância, que passa de seu estado sólido ou líquido para o estado 
gasoso. 
 Metabolização 
Metabolização é a transformação de moléculas orgânicas em moléculas 
menores, decorrente da atividade metabólica dos microrganismos presentes no solo. 
Pode ser também chamada de biodegradação, conceito que será abordado ainda 
neste capítulo. 
 Sorção 
Sorção é o processo de retenção de substâncias no solo pela transferência 
do fluido para a parte sólida, causando o chamado efeito de retardamento da frente 
de contaminação. Esse efeito se dá pela redução da velocidade de contaminação 
quando comparada à velocidade do fluido. 
 
 
3.2 OS EFEITOS GLOBAIS DOS TÓXICOS 
 
 
3.2.1 O efeito estufa 
 
 
A atmosfera é uma camada gasosa que envolve a Terra, com 
aproximadamente 600 Km de altitude, que se mantém junto à Terra devido à força 
da gravidade. Ela é constituída de vários gases, que são divididos em permanentes 
e variáveis. 
Nas tabelas 7 e 8, estão descritos os gases constituintes da atmosfera. 
 
 
 
 
 
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TABELA 7. COMPONENTES PERMANENTES DA ATMOSFERA 
 
Gases Símbolo Porcentagem 
 (por volume) ar seco 
Nitrogênio N2 78,08 
Oxigênio O2 20,95 
Argônio Ar 0,93 
Neônio Ne 0,0018 
Hélio He 0,0005 
Hidrogênio H2 0,00005 
Xenônio Xe 0,000009 
 
 
TABELA 8. COMPONENTES VARIÁVEIS DA ATMOSFERA 
 
Gases e partículas Símbolo Porcentagem 
(por volume) 
Partes por milhão 
(ppm) 
Vapor d’água H2O 0 a 4 - 
Dióxido de carbono CO2 0,384 384 
Metano CH4 0,00017 1,7 
Óxido nitroso N2O 0,00003 0,3 
Ozônio O3 0,000004 0,04 
Partículas 0,000001 0,01 
Clorofluorcarbonos (CFCs) 0,00000001 0,0001 
 
 
Como pode ser observado na tabela 7, o nitrogênio (N2) e o oxigênio (O2) 
compõem aproximadamente 99% da atmosfera, sendo considerados os seus 
principais gases. As porcentagens desses gases mantêm suas porcentagens 
constantes, pois há um balanço entre a produção e a destruição desses. Veja abaixo 
como ocorre esse balanço: 
 
 Oxigênio (O2) 
 
 
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Removido: pela decomposição de matéria orgânica ou quando se combina 
na formação de óxidos. 
Retorno à atmosfera: por meio do processo de fotossíntese. 
 
 LUZ + CO2 H2O + O2 
 
 Nitrogênio (N2) 
 
Removido: pelos processos biológicos no solo (bactérias). 
Retorno à atmosfera: decomposição de material vegetal e animal. 
O vapor d’água juntamente com o CO2 promove o chamado efeito estufa. O 
efeito estufa é um fenômeno natural, ou seja, esses gases formam uma camada 
protetora que possui a propriedade de permitir que as ondas eletromagnéticas que 
chegam do Sol atravessem a atmosfera e aqueçam a superfície da Terra. Essa 
mesma camada dificulta a saída da radiação infravermelha emitida pela Terra. Esse 
fato impede que ocorra a perda demasiada de calor irradiado para o espaço, 
especialmente à noite, mantendo assim, a Terra aquecida. Esse fenômeno é de 
extrema importância, pois sem ele a Terra estaria a uma temperatura de 33º C mais 
baixa e a vida na Terra não seria possível. 
Vários outros gases encontrados em menores quantidades também 
contribuem para o efeito estufa (Figura 4). 
 
FIGURA 4. GASES DA ATMOSFERA QUE MAIS CONTRIBUEM PARA O EFEITO 
ESTUFA, ALÉM DO VAPOR D’ÁGUA 
 
FONTE: Arquivo pessoal do autor 
 
 
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As atividades antrópicas têm contribuído com emissões adicionais desses 
gases de efeito estufa, ocasionando em um incremento da capacidade da atmosfera 
em reter calor, originando o que chamamos de Aquecimento Global. O aquecimento 
global poderá ter consequências sérias para a vida na Terra em um futuro próximo. 
O esquema do efeito estufa pode ser visto na figura 5. 
 
 
FIGURA 5. ESQUEMA DO EFEITO ESTUFA 
 
 
FONTE: Arquivo pessoal do autor 
 
 
O aquecimento global terá várias consequências, dentre elas, as mais 
importantes serão: 
 Aumento da temperatura da superfície da Terra; 
 Derretimento das calotas polares e das camadas de gelo existentes 
nas montanhas; 
 Aumento do nível médio da água do mar; 
 Desaparecimento de territórios pelo avanço das águas; 
 O aumento da temperatura da Terraacarretará no aumento da 
evaporação e consequentemente no aumento da pluviosidade que favorecerá o 
aumento da erosão dos solos; 
 
 
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 Aumento da desertificação, ocasionando o empobrecimento dos solos, 
tornando assim impossível a prática da agricultura; 
 Desaparecimento de espécies; 
 
Várias medidas têm sido adotadas para amenizar este fenômeno. As 
principais são: 
 Diminuição da liberação de gases pelas indústrias e automóveis; 
 Utilização de energias renováveis; 
 Proteção das florestas; 
 Reformulação das redes de transportes. 
 
 
3.2.2 A destruição da camada de ozônio 
 
 
A atmosfera terrestre é constituída de diversas camadas (Figura 6). São 
elas: 
 Troposfera: é a camada em que vivemos. Possui uma altura de 0 Km a 
12 Km. Nesta camada é que ocorrem os fenômenos climáticos e a poluição. 
 Estratosfera: é a camada que vai de 12 Km a 50 Km de altura. Nesta 
camada localiza-se a Camada de Ozônio. 
 Mesosfera: é a camada que vai de 50 Km até 80 Km. 
 Termosfera: é a camada que vai de 80 Km até 600 Km. 
 Exosfera: é a camada que vai de 600 Km até o espaço. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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FIGURA 6. CAMADAS DA ATMOSFERA TERRESTRE 
 
 
FONTE: Arquivo pessoal do autor 
 
 
Como pôde ser observado, a Camada de Ozônio (região onde há maior 
concentração de Ozônio) se encontra na estratosfera terrestre. A camada de Ozônio 
corresponde a um filtro natural da Terra. 
O ozônio estratosférico é um gás, formado por três átomos de oxigênio 
(Figura 7). 
 
FIGURA 7. FORMAÇÃO DO OZÔNIO ESTRATOSFÉRICO 
 
FONTE: Arquivo pessoal do autor 
 
 
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O ozônio estratosférico é formado pela ação fotoquímica dos raios 
ultravioletas sobre as moléculas de oxigênio. 
A camada de Ozônio tem a capacidade de absorver as radiações 
ultravioletas do Sol, graças ao formato e tamanho das moléculas de ozônio que a 
constitui. Portanto, o ozônio estratosférico é considerado como “bom ozônio”. Já o 
ozônio troposférico é um gás tóxico aos seres vivos. Dessa maneira, a sua presença 
na Troposfera, onde vivemos, é muito perigosa. 
As principais fontes de ozônio estratosférico são as atividades humanas, nas 
quais ocorre emissão de gases contendo Cloro e Bromo. Esses elementos não são 
reativos e são lentamente removidos da atmosfera, havendo uma alta concentração 
destes na troposfera. 
Quando esses elementos atingem a estratosfera, sofrem rapidamente a 
ação fotoquímica da radiação ultravioleta, liberando radicais livres que reagem com 
o ozônio, formando além das moléculas normais, o óxido de cloro (ClO), acarretando 
na destruição da Camada de Ozônio. 
O ClO apresenta vida curta e reage rapidamente com um átomo de oxigênio 
livre, liberando novamente o radical livre que volta a destruir uma molécula de 
ozônio. Um único radical livre de cloro é capaz de destruir 100 mil moléculas de 
ozônio (Figura 8). 
 
 
FIGURA 8. MECANISMO DE DESTRUIÇÃO DO OZÔNIO 
 
 
FONTE: Arquivo pessoal do autor 
 
 
 
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Exemplos de fontes de Cloro e Bromo: 
 CFC’s: triclorofluorcarbono, usados em refrigeradores, 
aerossóis, ar-condicionado, solventes de limpeza, etc. 
 Brometo de Metila, Halons. 
Principais consequências da destruição da Camada de Ozônio para a saúde 
humana e para o meio ambiente: 
 
 Câncer de pele; 
 Envelhecimento precoce; 
 Queimaduras na pele; 
 Inflamação aguda da córnea, podendo levar à cegueira; 
 Desenvolvimento de catarata; 
 Extinção das respostas imunológicas; 
 Alergias; 
 Alterações nas relações entre plantas, entre animais e entre 
plantas e animais; 
 Aumento de pragas e doenças de plantas; 
 Destruição do plâncton (fitoplâncton e zooplâncton). 
 Elevada mortalidade de peixes. 
Há a previsão de que haja a recuperação da Camada de Ozônio caso as 
ações propostas pelo Protocolo de Montreal sejam cumpridas. 
O Protocolo de Montreal é um tratado internacional no qual vários países 
propuseram a adoção de medidas que reduzissem ou eliminassem a emissão de 
substâncias que destroem a Camada de Ozônio. 
 
 
3.2.3 A chuva ácida 
 
 
A chuva ácida é um fenômeno natural. Normalmente, a água que evapora do 
meio ambiente possui o pH neutro (pH=7). Porém, pode ocorrer do vapor d’água 
reagir com gases atmosféricos, como por exemplo, o CO2. Dessa forma, a chuva se 
 
 
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torna ligeiramente ácida pela formação do ácido carbônico, podendo atingir valores 
de pH em torno de 5,2 e 5,4. Porém, normalmente este fenômeno tem origem em 
ácidos orgânicos, que são ácidos fracos e, portanto, não geram danos ao meio 
ambiente. 
Porém, com o aumento da poluição atmosférica, esse fenômeno passa a ser 
perigoso, pois o pH das chuvas podem atingir valores em torno de 4,9 a 1,9. 
A chuva ácida, então, torna-se um fenômeno extremamente perigoso, já que 
a emissão de gases como dióxido de enxofre (SO2) e os óxidos de nitrogênio (NOx), 
ao reagirem com os vapores d’água gerarão ácidos extremamente fortes. As 
reações que normalmente ocorrem podem ser vistas abaixo: 
 
SO2 + ½ O2 + H2O H2SO4 
 
(Dióxido de Enxofre) (ácido sulfúrico) 
 
NO + NO2 + O2 + H2O 2(HNO3) 
 (Óxidos de nitrogênio) (Ácido nítrico) 
 
Porém, pode haver a formação desses dois ácidos a partir de outras reações 
como: 
 
 Radical hidroxila (OH) 
 
 
 
SO2 + (OH) HSO3
- 
 
 (Radical bissulfito – instável) 
 
Com a luz solar, o HSO3
- é oxidado a bissulfato = HSO4
- 
 
NO2 + (OH) HNO3 
 
 
 
 
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As consequências da chuva ácida são: 
 
 Contaminações com metais tóxicos que estavam presentes no solo; 
 Corrosão de estruturas prediais, de casas, de usinas, etc. 
 Acidificação dos corpos aquáticos; 
 Desmatamentos; 
 Destruição de plantações. 
 
 
3.3 INTERAÇÃO DE POLUENTES OU BIOTOXINAS COM A BIOTA 
 
 
3.3.1 Bioconcentração 
 
 
O processo de bioconcentração representa o aumento da concentração de 
determinada substância tóxica nos organismos, comparado ao meio abiótico. Ou 
seja, é quando a velocidade de absorção da substância tóxica por meio da água 
excede a velocidade de eliminação do mesmo, gerando dessa forma, um acúmulo 
nos tecidos dos organismos. 
Portanto, a bioconcentração depende da concentração da substância tóxica 
no ambiente e do tempo de exposição do organismo ao agente tóxico. 
 
 
3.3.2 Bioacumulação 
 
 
A bioacumulação é um processo ativo, portanto, mediado metabolicamente. 
É o processo no qual os seres vivos absorvem e acumulam as substâncias tóxicas. 
A bioacumulação pode ser direta, por meio do ambiente que envolve os organismos 
(bioconcentração) ou de forma indireta, por meio da cadeia alimentar. 
 
 
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Portanto, a bioacumulação exige atividade metabólica das células e é 
influenciada por diversos fatores como: 
 pH; 
 Temperatura; 
 Aeração; 
 Presença de outros poluentes, etc. 
 
A absorção no caso da bioacumulação inclui todas as vias de exposição e 
todos os compartimentos em que os contaminantes estejam no meio aquático 
(sedimentos, água ou outros organismos) (Figura 9). 
 
 
FIGURA 9. PROCESSO DE BIOACUMULAÇÃO 
 
FONTE: Arquivo pessoal do autor 
3.3.3 Biomagnificação 
 
 
No processo de biomagnificação ocorrem as transferências dos 
contaminantes de umnível trófico a outro, de forma que as concentrações são 
geralmente crescentes à medida que passam para níveis mais elevados da cadeia 
alimentar (Figura 10). 
 
 
 
 
 
 
 
 
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FIGURA 10. ESQUEMA DA BIOMAGNIFICAÇÃO 
 
FONTE: LINHARES & GEWANDSZNAJDER, 2003. 
 
 
3.3.4 Biotransformação 
 
 
O processo de biotransformação é a transformação química (reações 
químicas) das substâncias tóxicas dentro dos seres vivos. Esse processo 
geralmente é catalisado pela ação de enzimas. 
O objetivo principal da biotransformação é transformar a substância tóxica 
em um metabólito mais hidrossolúvel, para facilitar a sua excreção. 
O processo de biotransformação é constituído de quatro etapas, que serão 
descritas abaixo: 
 
a) Absorção 
A absorção é a etapa em que as substâncias tóxicas (xenobióticos) rompem 
as barreiras do corpo e as membranas celulares e atingem a corrente sanguínea. 
b) Distribuição 
A distribuição é a etapa em que os xenobióticos, já na corrente sanguínea, 
atingem seus órgãos-alvo. 
c) Biotransformação 
O processo de biotransformação ocorre por meio de reações químicas nos 
organismos. Os principais locais onde ocorrem essas reações são: fígado, pele, rins, 
 
 
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pulmões e epitélio gastrintestinal; sendo o fígado o principal órgão envolvido no 
processo. 
A biotransformação no fígado ocorre por meio de duas fases: 
 
 Reações de fase I ou metabolismo de fase I 
 Oxidação 
 Redução 
 Hidrólise 
Diversas enzimas do fígado participam dessa fase. Uma delas é o sistema 
citocromo P-450. Esse sistema é constituído de um grupo de isoenzimas que 
apresentam em suas estruturas átomos de ferro (Fe). Esse elemento é responsável 
por ativar o oxigênio molecular, deixando-o na forma ideal para interagir com 
substratos orgânicos. Dessa forma, realiza a catálise de diversas reações oxidativas 
envolvidas na biotransformação da substância. 
Após a realização dessas reações que constituem a fase I, ou o metabólito 
está pronto para ser excretado ou será necessária à ocorrência da fase II. 
 
 Reações de fase II ou metabolismo de fase II 
As reações que ocorrem na fase II envolvem a conjugação. A conjugação 
resulta em metabólitos facilmente excretáveis. 
As principais reações de conjugação são: 
 Acetilação; 
 Sulfatação; 
 Amidação; 
 Glicuronidação ou glicuronização: é a mais comum e a mais 
importante. 
Vários fatores influenciam a biotransformação. Dentre eles, os mais 
importantes são: 
 Idade 
Os fetos, animais recém-nascidos e idosos apresentam uma menor 
capacidade de metabolização. 
 Sexo 
Este parâmetro é conhecido apenas na espécie de ratos. 
 
 
 AN02FREV001/REV 4.0 
 62 
A capacidade de biotransformação é maior nos ratos que em ratas. 
 Indução 
Fenômeno que aumenta a velocidade da biotransformação; 
 Doenças 
Patologias ou disfunções hepáticas que alteram a biotransformação. 
 
 
3.3.5 Biodegradação 
 
 
A biodegradação é o processo pelo qual os xenobióticos são degradados 
pela ação de organismos vivos, principalmente microrganismos heterotróficos, por 
meio de suas enzimas. 
A biodegradabilidade é a suscetibilidade do xenobiótico em sofrer ação dos 
microrganismos. Ela depende de vários fatores como: a composição química e física 
do agente tóxico e da disponibilidade de microrganismos degradadores. 
 
 
3.3.6 Detoxificação 
 
 
A detoxificação é um tipo de biotransformação pelo qual uma determinada 
substância tem seu efeito tóxico inativado pelo metabolismo por enzimas. Esse 
processo resulta em uma hipertrofia do retículo endoplasmático das células do 
fígado, rins, pulmões, etc. 
 
 
3.3.7 Eliminação 
 
 
A eliminação é o processo pelo qual um agente tóxico ou seu metabólito é 
eliminado do organismo. 
Esse processo é realizado pelas seguintes vias: 
 
 
 AN02FREV001/REV 4.0 
 63 
 Rins; 
 Sistema hepatobiliar; 
 Pulmões; 
 Glândulas sudoríparas, salivares e mamárias; 
 Intestino. 
 
 
3.4 ORGANISMOS COMO INDICADORES DE QUALIDADE AMBIENTAL 
 
 
Avaliar a qualidade do meio ambiente não é uma tarefa simples, exige 
bastante conhecimento prático e teórico, além de muita sensibilidade por parte dos 
profissionais da área. 
O aumento da população, o desenvolvimento tecnológico e o crescimento da 
produção industrial, principalmente a produção relacionada a fertilizantes, inseticidas 
e herbicidas, tem acarretado um aumento no nível de substâncias tóxicas lançadas 
nos ecossistemas, contribuindo assim, para a diminuição da qualidade dos diversos 
compartimentos do ambiente e consequentemente influenciando na saúde dos seres 
vivos que habitam esses ecossistemas. 
Portanto, o processo de avaliação ambiental é de fundamental importância 
para garantir um ambiente saudável, ou seja, livre de todos os tipos de 
contaminação. Porém, o tempo excessivo gasto e o alto custo são entraves para a 
realização desse processo de inventário ambiental. Para facilitar, são utilizadas 
estratégias de previsão, ou seja, estratégias visando à análise precoce da 
integridade ambiental, utilizando organismos vivos como bioindicadores, 
biomarcadores e biomonitores. Dessa forma, a biota representa uma forte aliada do 
homem e da natureza, mostrando quando o ambiente está sendo contaminado e/ou 
destruído, ou seja, o diagnóstico ambiental. 
 
 
 
 
 
 
 
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 64 
 
 
3.4.1 Bioindicadores 
 
 
De acordo com diversos autores, o termo bioindicador representa qualquer 
forma de vida capaz de quantificar e monitorar propriedades dos ecossistemas. Ou 
seja, são espécies que, precocemente, indicam alterações ambientais; possibilitando 
a intervenção antes que essas se agravem. 
 
 
FIGURA 11. AS FUNÇÕES DOS BIOINDICADORES EM CADA CATEGORIA 
 
FONTE: McGeoch (1998). 
 
Como pode ser observado na figura 11, os bioindicadores são divididos de 
acordo com os objetivos de cada projeto em: 
 
a) Indicadores ou bioindicadores ambientais; 
São considerados indicadores ou bioindicadores ambientais espécies ou 
conjunto delas com capacidade de reagirem aos distúrbios ambientais, incluindo as 
alterações no ambiente. Esse tipo de bioindicador é utilizado na mensuração de 
fatores abióticos, como por exemplo, a mensuração da poluição nos diversos 
compartimentos ambientais. 
 
 
 
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 65 
b) Indicadores ou bioindicadores ecológicos; 
Um indicador ou bioindicador ecológico pode ser representado por uma 
espécie, um conjunto de espécies ou determinado táxon que se mostra sensível aos 
processos ocorridos no ambiente. Servem de sinal de alerta precoce de mudanças 
ambientais, além de poderem ser usados no diagnóstico de problemas no ambiente. 
c) Indicadores ou bioindicadores de biodiversidade. 
São considerados indicadores ou bioindicadores de biodiversidade um grupo 
de taxa, representado por gênero, tribo, família ou ordem; ou mesmo um grupo de 
espécies considerado medida da diversidade de um grupo mais amplo no ambiente. 
Assim, os dados obtidos por esse grupo são extrapolados a toda diversidade da 
espécie avaliada. 
Os bioindicadores também podem ser divididos em bioindicadores de 
acumulação e de reação. De acordo com a literatura, um bioindicador de 
acumulação, também chamado de organismo resistente, é aquele que reage ao 
estresse pela acumulação de substâncias tóxicas nos tecidos; já um bioindicador de 
reação é considerado um organismo sensível, pois reage ao estresse por alterações 
morfológicas, fisiológicas, genéticas eetológicas. 
A utilização de organismos vivos, ou seja, bioindicadores permite que sejam 
verificadas: 
 A atividade fisiológica de substâncias nocivas; 
 A ocorrência de intoxicações crônicas de exposições prolongadas; 
 Pesquisa de áreas extensas e em períodos prolongados. 
Muitos estudos utilizando bioindicadores estão sendo conduzidos no Brasil, 
utilizando pelo menos um dos três tipos de bioindicadores descritos anteriormente – 
ambiental, de biodiversidade e ecológico. Desses estudos, 73% utilizaram 
invertebrados como bioindicadores, 18% utilizaram plantas e 15% utilizaram 
vertebrados. Em alguns estudos houve a associação de dois ou mais bioindicadores 
(Tabela 9) 
 
 
 
 
 
 
 
 AN02FREV001/REV 4.0 
 66 
 
 
Tabela 9. Análise percentual de trabalhos científicos utilizando as categorias de 
bioindicadores 
 
 
FONTE: Portal Scielo. 
 
 
De acordo com o exposto, os invertebrados foram os menos utilizados nos 
estudos de bioindicação e as plantas as mais utilizadas. Uma explicação possível 
para isso, de acordo com os autores, é que as plantas apresentam respostas mais 
rápidas e eficientes quando comparadas aos invertebrados. 
Abaixo serão mostrados alguns exemplos de estudos utilizando 
bioindicadores. Mais informações poderão ser encontradas nos respectivos artigos 
citados nas referências bibliográficas. Aqui serão abordadas apenas questões 
relativas às conclusões dos estudos. 
Em primeiro lugar, serão mostrados trabalhos em que foram utilizados 
vegetais como bioindicadores. Esses são utilizados por meio de dois métodos: 
 Método passivo, quando são utilizados vegetais que já fazem 
parte do local do estudo; 
 Método ativo, quando os vegetais são introduzidos de forma 
controlada no local a ser avaliado. 
De acordo com relatos na literatura, os contaminantes químicos são 
assimilados pelas plantas por meio de três vias: por translocação, a partir do solo, 
pela ação das raízes; por assimilação de substâncias presentes na fase gasosa e; 
por assimilação de deposições atmosféricas. 
A resposta das plantas à exposição de poluentes tóxicos pode ser usada 
como método de verificação da toxicidade ambiental. As plantas podem apresentar 
sinais em curto prazo como: injúrias nas folhas, perda de folhas, redução do 
 
 
 AN02FREV001/REV 4.0 
 67 
crescimento e/ou alterações nos padrões de floração; bem como alterações a médio 
e longo prazo, como: composição química, modificações nos processos fisiológicos 
e alterações genéticas. Portanto, as alterações podem ser visíveis ou necessitarem 
de análises laboratoriais que comprovem a presença desses poluentes em seus 
tecidos. 
Alguns exemplos de utilização de plantas como bioindicadores de 
contaminação ambiental: 
 
 
 
Neste trabalho, as espécies de bromeliáceas Tillandsia pohliana Mez. e 
Tillandsia streptocarpa Baker foram testadas como bioindicadoras da qualidade do 
ar. Verificaram então que essas espécies são boas bioindicadoras por serem 
capazes de absorverem metais pesados. Portanto, foram indicadas para estudos de 
biomonitoramento da poluição atmosférica em regiões de atividades industriais 
intensas e/ou com grande circulação de veículos automotores. 
 
 
Neste trabalho foram utilizadas algas como bioindicadoras da qualidade das 
águas de uma represa, já que, segundo encontra-se na literatura, as algas 
apresentam grande capacidade de tolerar a poluição orgânica. Atualmente, as algas 
também estão sendo utilizadas como bioindicadoras de poluição por pesticidas e 
metais pesados. Os resultados obtidos permitiram comprovar a hipótese inicial de 
que as algas permitem realizar previsões sobre efeitos de alterações ambientais. 
Outros bioindicadores utilizados são os invertebrados: 
 
 
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 68 
 
 
Neste estudo foram testados como bioindicadores os macroinvertebrados 
bentônicos para mensurarem a qualidade da água. Com base nos resultados 
obtidos, verificaram que os macroinvertebrados bentônicos são bons bioindicadores 
da qualidade de água porque são geralmente mais permanentes no ambiente, já 
vivem de semanas a alguns meses no sedimento. Por esse motivo, o seu 
monitoramento torna-se mais eficiente que o monitoramento baseado apenas na 
mensuração de parâmetros físicos e químicos. 
 
 
 
Neste estudo, foram testadas como bioindicadoras as moscas. De acordo 
com os resultados, verificaram a grande eficiência no processo da bioindicação, 
pois, por se criarem no esterco, em carcaças e no lixo que apodrece, grandes 
populações de moscas são os indicadores biológicos de que esses resíduos estão 
sendo deixados no ambiente sem cuidados adequados. 
Outros bioindicadores bastante utilizados são os peixes como ferramenta para 
a mensuração da qualidade das águas. 
 
 
 
Neste estudo, verificaram que os peixes são bons indicadores da qualidade 
da água por serem capazes de acumular metais pesados em seus tecidos. 
Os microrganismos também são considerados bioindicadores da qualidade 
das águas, como pode ser comprovado no artigo abaixo: 
 
 
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 69 
 
 
 
Neste artigo foram utilizadas comunidades bacterianas na avaliação da 
qualidade da água. 
De acordo com o exposto, um bioindicador ideal deve apresentar as 
seguintes características: 
 Ter reconhecimento fácil por não especialistas; 
 Distribuição na maior parte do globo, para ser facilmente comparado 
regional e internacionalmente; 
 Possuir indivíduos de diversos grupos taxonômicos, com diferentes 
reações de sensibilidade a mudanças ambientais; 
 Possuir grande quantidade de organismos e ter grandes dimensões; 
 Ser facilmente amostrável com técnicas diversas; 
 Baixo custo de amostragem; 
 Pequena mobilidade para representar condições locais; 
 Ciclo de vida longo constituindo-se um testemunho da qualidade 
ambiental no passado e no presente; 
 Ser conhecido ecologicamente e utilizável em experimentos 
laboratoriais; 
 Não ser muito sensível ou resistente a mudanças ambientais; 
 Ser de fácil manipulação e tratamento; 
 Ter condições de padronização de metodologias, para que haja 
conhecimento das condições que provocam respostas, sendo possível identificar e 
quantificar os efeitos da alteração e avaliação das respostas; 
 Ter possibilidade de uniformidade genética e possibilidade de avaliar 
as respostas. 
 
 
 
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 70 
 
 
3.4.2 Biomonitores 
 
 
Os biomonitores são organismos que respondem às modificações ocorridas 
no meio ambiente, devido a sua alta capacidade de acúmulo de substâncias tóxicas. 
São organismos mais qualificados como biomonitores aqueles que possuem seu 
metabolismo associado à atmosfera, não necessitando de substrato para nutrição. 
Por exemplo, considerando a poluição atmosférica, há uma grande diferença 
entre os bioindicadores e biomonitores. Os bioindicadores fornecem informações 
sobre a qualidade do ar e os biomonitores quantificam as respostas do ambiente. 
Portanto, todos os biomonitores são bioindicadores, porém nem todos os 
bioindicadores têm a capacidade de serem biomonitores. 
Os biomonitores podem ser classificados em: 
 Passivos: são aqueles que já habitam a área de estudo e refletirão a 
exposição em longo prazo; 
 Ativos: são aqueles incorporados no local de estudo. 
Exemplos de biomonitores: os líquens 
 
 
3.4.3 Biomarcadores 
 
 
Os biomarcadores são considerados modificações biológicas que expressam 
a exposição e/ou o efeito tóxico de poluentes presentes no ambiente. Várias são 
essas alterações como consequência da interação entre o agente tóxico e seusprodutos juntamente com os organismos vivos. Porém, a determinação dessas 
alterações só será possível caso exista correlação entre a intensidade da exposição 
e/ou efeito biológico do agente. 
Um biomarcador eficiente deve apresentar as seguintes características: 
 Baixo custo de análise; 
 Relativa especificidade; 
 
 
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 71 
 Boa sensibilidade; 
 Suscetibilidade. 
 
Os objetivos da utilização de biomarcadores dependem da finalidade do 
estudo e do tipo da exposição química. São eles: 
 Avaliar a exposição (quantidade absorvida ou dose interna); 
 Avaliar os efeitos das substâncias químicas; 
 Avaliar a suscetibilidade individual; 
 Elucidar a relação de causa-efeito e dose-efeito na avaliação de risco à 
saúde; para fins de diagnóstico clínico; para fins de monitorização biológica; 
 Fornece uma ligação crítica entre a exposição e à substância química, 
entre a dose interna e prejuízo à saúde. 
 
Os biomarcadores são utilizados como ferramentas do Monitoramento 
Ambiental, juntamente com os bioindicadores. 
Podem ser classificados em três categorias: 
a) Biomarcadores de Exposição 
Os biomarcadores de exposição são utilizados para confirmar e avaliar a 
exposição individual ou de um grupo, para determinada substância, estabelecendo 
uma ligação entre a exposição externa e a quantificação da exposição interna. 
Exemplos: benzeno no sangue; ácido hipúrico, cádmio e 2,5-hexanodiona na 
urina. 
b) Biomarcadores de efeito 
Os biormarcadores de efeito são utilizados com o objetivo de relatar as 
alterações pré-clínicas ou efeitos adversos à saúde, decorrentes da exposição e 
absorção do agente químico. 
Exemplos: 
A carboxiemoglobina (COHb): e reflete a dose interna do monóxido de 
carbono ligado ao tecido alvo; 
Colinesterases: a determinação da atividade das enzimas colinesterase 
eritrocitária e colinesterase plasmática em indivíduos expostos aos inseticidas 
organofosforados e/ou carbamatos é utilizada também para o diagnóstico e o 
tratamento das intoxicações; 
 
 
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 72 
Enzima ácido delta amino-levulínico (ALA-D) nos eritrócitos: esta enzima é altamente 
sensível à inibição pelo chumbo. Por isso, representa um adequado indicador de 
efeito para exposição ambiental ao chumbo. 
Ácido delta amino-levulínico (ALA) na urina: devido à inibição da ALA-D pelo 
chumbo, o ALA se acumula nos tecidos e é excretado em grande quantidade na 
urina. Por isso, é considerado mais adequado para avaliar a exposição ocupacional 
a este metal. 
c) Biomarcadores de suscetibilidade 
 Os biomarcadores de suscetibilidade são utilizados, pois permitem elucidar o 
grau de resposta da exposição provocada nos indivíduos. Exemplos podem ser 
vistos na tabela 10. 
 
 
TABELA 10. EXEMPLOS DE BIOMARCADORES DE SUSCETIBILIDADE 
 
 
 
 
3.5 MONITORAMENTO ECOLÓGICO 
 
 
O monitoramento ecológico ou monitoramento ambiental é uma ferramenta 
utilizada para mensurar de forma contínua determinada variável em um determinado 
período de tempo. 
O monitoramento ecológico ou ambiental pode ser dividido em quatro tipos: 
 Monitoramento químico 
O monitoramento químico avalia a exposição, mensurando os níveis de 
contaminantes bem conhecidos nos compartimentos ambientais. 
 
 
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 73 
 Monitoramento por bioacumulação 
O monitoramento por bioacumulação avalia a exposição, levando em 
consideração os níveis de contaminantes na biota no local de interesse 
(bioacumulação). 
 Monitoramento do efeito biológico 
O monitoramento do efeito biológico avalia a exposição e o efeito 
determinando as primeiras alterações adversas que são parcial ou totalmente 
reversíveis (biomarcadores). 
 Monitoramento dos ecossistemas 
O monitoramento de ecossistemas avalia a integridade de um ecossistema, 
por meio de um inventário ecológico. 
 
 
3.6 AVALIAÇÃO DO RISCO ECOLÓGICO E PARA POPULAÇÕES HUMANAS 
 
 
Na atualidade, a avaliação dos riscos dos compostos químicos é de 
fundamental importância para a garantia da saúde ambiental. A avaliação de riscos 
é uma etapa intermediária entre a pesquisa e o gerenciamento de riscos (Figura 12). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 74 
 
 
FIGURA 12. ETAPAS DA AVALIAÇÃO E DO GERENCIAMENTO DE RISCOS 
 
 
 
 
FONTE: Arquivo pessoal do autor 
 
 
De acordo com o descrito na figura 12, “a avaliação de riscos é utilizada para 
sintetizar as informações disponíveis e os julgamentos sobre elas com o objetivo de 
estimar os riscos associados à exposição aos agentes perigosos”. 
 
São objetivos da avaliação de riscos: 
1) Proporcionar completa informação aos responsáveis pelo controle dos 
riscos, principalmente aos que estabelecem políticas e normas. 
 
 
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 75 
2) Determinar a possibilidade de efeitos adversos em seres humanos, 
outras espécies e ecossistemas expostos aos agentes tóxicos. 
Serão detalhadas abaixo as etapas básicas do processo de avaliação de 
riscos: 
 
a) Identificação do perigo 
Nesta etapa do processo são avaliadas as propriedades tóxicas inerentes à 
substância e os possíveis danos causados por essa substância. Essas informações 
podem levar em consideração os efeitos nos organismos bem como as suas 
interações dentro do corpo. 
As informações nesta etapa são obtidas por meio de estudos em animais, 
estudos epidemiológicos controlados em populações humanas e estudos clínicos de 
seres humanos expostos. Podem também ser obtidas por meio de experimentos, 
envolvendo sistemas não completos (por exemplo: órgãos isolados, células, 
tecidos), além do estudo da estrutura molecular das substâncias. Portanto, as 
informações são obtidas a partir de quatro fontes: 
1) Estudos epidemiológicos; 
2) Estudos de correlação, em que as taxas de doença em populações 
humanas estão associadas a diferenças de condições ambientais; 
3) Informes de casos preparados por equipes de saúde (estudos clínicos); 
4) Resumo dos sintomas informados pelas próprias pessoas expostas; 
 
 
b) Avaliação da relação dose-resposta 
Nesta etapa são estabelecidas as relações existentes entre a dose e a 
resposta para as diversas formas de toxicidade mostradas pela substância em 
questão. As informações são obtidas por meio de estudos realizados em animais. 
Para a extrapolação das informações obtidas em animais para os seres humanos, 
deve-se levar em consideração que a população humana é bastante heterogênea, 
ou seja, alguns indivíduos são mais suscetíveis que a média e os animais se diferem 
dos humanos no tamanho e metabolismo. Esses fatos são considerados sérios 
problemas na condução desse tipo de estudo. 
 
 
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 76 
Nesta etapa, a premissa básica é de que a cada nível de dose 
corresponderá a uma determinada resposta ou efeito no organismo. Diante do 
exposto, torna-se necessário o estabelecimento dos níveis críticos para cada 
substância, a partir dos quais os danos são classificados em reversíveis ou 
irreversíveis, dependendo da suscetibilidade de cada organismo à substância. 
 
c) Avaliação da exposição 
Exposição é o contato de uma pessoa a determinado tipo de agente tóxico 
ao nível dos limites exteriores do seu organismo durante determinado período de 
tempo. 
A avaliação da exposição é caracterizada pela determinação ou estimativa 
da magnitude, da frequência, da duração, da quantidade de pessoas expostas e da 
identificação das vias de exposição. Por meio dessa etapa é garantida a saúde 
pública. 
A avaliação de exposição em seres humanos é orientada por váriasquestões, dentre as principais se encontram: 
1) Onde se encontra a substância? 
2) Como as pessoas se encontram expostas? 
3) Quais são as vias de exposição? 
4) Qual o grau de absorção pelas diversas vias de exposição? 
5) Quem está exposto? 
6) Há grupos de alto risco? 
7) Qual a magnitude, a duração e a frequência da exposição? 
 
d) Caracterização dos riscos 
A caracterização dos riscos constitui a etapa mais importante, pois inclui a 
análise integrada de todo o processo, levando em consideração os resultados mais 
importantes. 
É a etapa responsável por integrar e reunir as informações das etapas 
anteriores detalhadamente e fazer estimativas do risco para os cenários de 
exposição de interesse. 
 
 
 
 
 
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 77 
 
Apresenta como objetivos principais: 
 
1) Integrar e resumir a identificação do perigo, a avaliação da relação 
dose-resposta e a avaliação de exposição; 
2) Desenvolver estimativas de riscos para a saúde pública; 
3) Desenvolver um marco para definir o significado do risco; 
4) Apresentar as suposições, incertezas e juízos científicos. 
Como resultado final da avaliação de riscos é gerado um relatório, 
apresentando o perfil qualitativo e quantitativo do excesso de risco em seres 
humanos provocados pela exposição a substâncias tóxicas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIM DO MÓDULO II