Buscar

Toxicologia Ambiental

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 3, do total de 54 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 6, do total de 54 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 9, do total de 54 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Prévia do material em texto

TOXICOLOGIA 
AMBIENTAL
PROF. Msc. Wilma Gomes Galvão
Curso de Farmácia
ECOTOXICOLOGIA
• ESTUDA OS EFEITOS PREJUDICIAIS
CAUSADOS PELAS SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS
DE ORIGEM ANTROPOGÊNICA AO MEIO
AMBIENTE
• PROPÕE MEDIDAS NECESSÁRIAS PARA
PREVER, CONTER E TRATAR DANOS
AMBIENTAIS
ECOTOXICOLOGIA
Técnicas de produção “verde” – menos resíduos
Desenvolvimento sustentável – consenso mundial
Ações menos agressivas para o meio ambiente
Urbanização e 
Industrialização
Poluição ambiental
Local e Global
“ Ciência que estuda os efeitos tóxicos de substâncias químicas 
em populações e comunidades de organismos vivos em 
ecossistemas”.
CLASSES DOS POLUENTES AMBIENTAIS
ORIGEM ANTROPOGÊNICA:
•AGROTÓXICOS herbicidas, inseticidas e fungicidas
• ÍONS INORGÂNICOSmetais
• SOLVENTES ORGÂNICOS hidrocarbonetos
• SUBSTÂNCIAS RADIOATIVAS césio
• PRODUTOS FARMACÊUTICOS  fármacos e rejeitos das
fábricas
RISCO TÓXICO PARA O AMBIENTE
FATORES RELACIONADOS:
Características físico químicas do poluente
Toxicidade do poluente
 Fatores bióticos: tipos de organismos vivos e suas
características
 Fatores abióticos: características do ambiente (ar,
agua, solo) como temperatura, pH, oxigênio, pressão,
etc
RISCO TÓXICO PARA O AMBIENTE
ECOSSISTEMAS E SUAS INTER-RELAÇÕES:
Os Ecossistemas apresentam muitos componentes e
muitos processos ecológicos envolvidos
As inter-relações entre esses componentes, o meio
ambiente e possíveis poluentes se mostram
complexas.
Modelos experimentais dessas relações podem
fornecer informações importantes
PARÂMETROS UTILIZADOS NAS RELAÇÕES ENTRE 
POLUENTES E O MEIO AMBIENTE:
 Distribuição
 Bioacumulação
 Bioamplificação
 Degradação
 Biotransformação
 Respostas bioquímicas e fisiológicas dos organismos vivos frente
aos poluentes
Avaliação do risco ecotoxicológico
Uso de Biomarcadores/Bioindicadores Ambientais
Gerenciamento dos Resíduos Tóxicos
 Métodos para remediar um dano ambiental
Relações  poluentes e o meio ambiente
1. DISTRIBUIÇÃO:
Avalia a distribuição de um poluente e de seus
derivados no ambiente e nos organismos vivos.
Avalia a localização final e a concentração de um
poluente após sua distribuição no meio
 Ex: água dos rios ou no ar
Relações  poluentes e o meio ambiente
1. DISTRIBUIÇÃO: Principais propriedades envolvidas
na movimentação dos contaminantes nos diversos
compartimentos ambientais
1. Polaridade (coeficiente de partição: Kow) e
hidrossolubilidade
2. Pressão de vapor- volatilidade
3. Densidade da substância
4. Estabilidade da molécula: degradação
Relações  poluentes e o meio ambiente
1. DISTRIBUIÇÃO:
Modelos matemáticos:
 contribuem para prever o destino e a preferência
ambiental de poluentes.
Sugerem quais poluentes, e em quais compartimentos,
devem ser sistematicamente observados em programas de
monitoramento.
Ex1: Fugacidade - medida em unidades de pressão,
descreve a tendência de escape de um composto químico
orgânico em um compartimento, meio ou fase
Relações  poluentes e o meio ambiente
1. DISTRIBUIÇÃO:
Modelos matemáticos:
 Ex2: Fator de Bioconcentração (BCF) indica o grau de afinidade
de um poluente a organismos vivos. Ajuda a determinar
concentração e localização final de um poluente nos organismos
e no ambiente (água, solo e ar) após sua dispersão
Coeficiente de sorção (Koc) mede a afinidade do poluente ao carbono
orgânico do solo e pode ser usado como um indicador da afinidade do
poluente pela matéria sólida do solo.
 O coeficiente de partição folha-ar (Kla), é um indicador da afinidade de
um poluente por folhas.
 O coeficiente de partição ar-água (Kaw), pode ser usado para
identificar os poluentes voláteis.
 O potencial de lixiviação de um poluente orgânico usa em seus
cálculos, o coeficiente de sorção e a meia-vida do poluente no solo
2. BIOACUMULAÇÃO:
 relaciona-se ao acúmulo versus eliminação de substâncias
químicas em organismos
 relaciona-se à via de absorção (oral, dérmica, respiratória
etc.) da substância pelo organismo
 é a via de absorção que define se o organismo vai
apresentar uma concentração maior do que no meio
ambiente
 o acúmulo depende da velocidade de absorção e da
velocidade de eliminação, bem como da biotransformação
 Ex: quanto mais hidrofóbico é o xenobióticos maior será sua
capacidade de bioacumular no organismo.
 Ex: Coeficiente de partição alto reflete em alta capacidade
de se acumular.
Relações  poluentes e o meio ambiente
2. BIOACUMULAÇÃO:
HIDROFOBICIDADE ABSORÇÃO
COEFICIENTE PARTIÇÃO
ELIMINAÇÃO
BIOTRANSFORMAÇÃO
Relações  poluentes e o meio ambiente
BIOACUMULAÇÃO
BIOACUMULAÇÃO
2. BIOACUMULAÇÃO:
DIRETA: ocorre direto do meio para o organismo
Ex.: água do rio pelas brânquias de um peixe ou
Ex.: ar respirado
INDIRETA: ocorre de forma indireta por meio da
alimentação dentro de uma cadeia alimentar
Ex.: acúmulo de um agente tóxico nos diferentes níveis de
uma cadeia alimentar
Relações  poluentes e o meio ambiente
3. BIOMAGNIFICAÇÃO: bioamplificação
Relações  poluentes e o meio ambiente
-relaciona-se ao acúmulo
de xenobióticos e/ou de
seus derivados nos
diferentes níveis tróficos,
pela sua transferência ao
longo da cadeia alimentar
- Acúmulo de DDT no
homem por meio de sua
cadeia alimentar
4. Biotransformação e degradação de poluentes
 Mediada por enzimas – são específicas e estão
presentes em bactérias, algas, fungos, plantas,
invertebrados, vertebrados mamíferos, etc
 Velocidade de metabolização: permite estimar a
toxicidade; parâmetro muito importante para controle
ambiental
Relações  poluentes e o meio ambiente
Metabólitos menos tóxicos menor o risco ambientaL
Metabólitos mais tóxicos maior o risco ambiental (medidas de
remediação do ambiente)
 Investigação de produtos de biotranformação presentes no
ambiente é de difícil acompanhamento em função das inúmeras
variáveis entre espécies
Atividade das enzimas e a síntese das enzimas são induzidas
pela exposição aos poluentes. Esse estudo da
biotransformação dentro de uma população exposta pode
elucidar a toxicidade.
Biotransformação e degradação de 
poluentes
Degradação das substâncias químicas nos 
diversos compartimentos ambientais
Decomposição de moléculas orgânicas em moléculas menores. Tem
influência direta na toxicidade (aumentando ou diminuindo).
- Degradação abiótica
a) químicas (hidrólise e reações de oxi-redução).
b) fotólise: - direta.
- indireta.
c) adsorção/complexação com
constituintes orgânicos
Degradação das substâncias químicas nos 
diversos compartimentos ambientais
- Degradação biótica (biodegradação): Mecanismo mais importante
para orgânicos. Resulta em CO2, H2O e biomassa microbiana. Pode ser
aeróbia ou anaeróbia.
Variáveis influentes:
a) Temperatura.
b) pH.
c) concentração do contaminante.
d) concentração de microorganismos viáveis.
e) tempo de adaptação (entre a exposição e o início da degradação).
f) presença de nutrientes para o crescimento microbiano.
g) teor de água.
DESTINO DAS SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS
NOS DIVERSOS COMPARTIMENTOS AMBIENTAIS
Mecanismos de biotransformação e degradação de poluentes
Relações  poluentes e o meio ambiente
Precisam de O2
4. Biotransformação e degradação de poluentes
 Variantes da enzima CYP-450: existem cerca de 500
- 400 delas são apenas em mamíferos e as demais para outros organismos
Relações  poluentes e o meio ambiente
4. Biotransformação e degradação de poluentes
 FASE I – mono oxigenases do CYP-450
Relações  poluentes e o meio ambiente
- atividade enzimática é induzida
pela exposição a poluentes
- Atuam como oxidantes de átomos
de carbono
-Envolvem O2 e transporte de
elétrons (NDPH)
- acontecem tanto no reticulo
endoplasmático como no
citoplasma
4. Biotransformação e degradação de poluentes
 FASE I – mono oxigenases com Flavinas
Relações  poluentes e o meio ambiente
- atividade enzimática não é
induzida pela exposição a
poluentes
- Não Atuam com oxidantes de
átomos de carbono
- não apresentam grupo heme
- Envolvem O2 e transporte de
elétrons (NDPH)
- acontecem tanto no reticulo
endoplasmático como no
citoplasma
FLAVINAS (FMO)
4. Biotransformação e degradação de poluentes
 FASE II – glicuronidação, sulfonação, acetilação, metilação,
conjugação com glutationa (GSH) e com aminoácidos
Relações  poluentes e o meio ambiente
- Aumento do peso molecular
- Aumento da polaridade
- Estudo da toxicidade:
Glutadiona
(GSH)
Compostos 
eletrofílicos
resultantes 
da Fase I
Conjugação catalisada 
pela glutadiona S 
transferase (GST) Inibidores: Organofosforados, 
hidrocarbonetos, carbamatos
Respostas Bioquímicas e Fisiológicas 
frente à exposição a poluentes
Qual a estratégia dos organismos (resistência)
frente às adversidades do ambiente?
 Percepção,
 sinalização e
 resposta* (proteção)
 Poluentes induzem respostas de proteção
recuperação dos danos causados
diminuição da capacidade de interação entre o poluente e o
organismo
desenvolvimento de um processo de adaptação em
exposições prolongadas
doença e/ou morte
Respostas Bioquímicas e Fisiológicas de 
organismos expostos a poluentes
 Estudos bioquímicos fornecem informações importantes
1. Relação entre exposição e efeitos
2. Mudanças provocadas para proteção celular
3. Determinar o mecanismo de ação mais provável do poluente
4. Repostas celulares podem ser utilizadas como SENSORES DE
DIAGNOSTICO AMBIENTAL . Podem identificar respostas
específicas. Ex: alterações genéticas transmitidas em uma
população após exposição
Respostas Bioquímicas e Fisiológicas -
exposição a poluentes
- Organismo vivo
- Ambiente
 Estudos bioquímicos fornecem informações importantes
5. Estudar os mecanismos de resistência e adaptação frente a
adversidades do ambiente
6. Usar as ferramentas da biologia moderna para compreender
essas estratégias
7. Estudar a capacidade intrínseca dos organismos frente a
situações de stress ambiental
8. Estudar os processos adaptativos de curto e médio prazo:
Reorganização de vias metabólicas e ativação de proteínas de
defesa – adaptação bioquímica resistência
9. Extrapolar os processos adaptativos de longo prazo –
aumentam a aptidão dos organismos no processo evolutivo
Respostas Bioquímicas e Fisiológicas -
exposição a poluentes
Respostas Bioquímicas e Fisiológicas do organismos frente à 
exposição a poluentes
Mecanismos de resistência e adaptação frente a adversidades do 
ambiente
Respostas ao stress ambiental: induzem a produção
 Metalotioneínas (MTs): proteínas de baixo peso molecular.
Encontradas no citosol de células eucarióticas, especialmente no
fígado, rins, intestino e cérebro .
Função biológica: é uma importante proteína no metabolismo
intracelular de Cu, Zn, Cd e Hg e na proteção contra danos
oxidativos resultantes da exposição excessiva a metais.
Respostas Bioquímicas e Fisiológicas do organismos frente à 
exposição a poluentes
Mecanismos de resistência e adaptação frente a adversidades do 
ambiente
Respostas ao stress ambiental: induzem a produção
 Fitoquelatinas: substância química que permite às plantas se
livrar de metais pesados.
Função ecológica: Utilização de plantas para a limpeza de
solos contaminados com metais tóxicos, como chumbo,
arsênio e cádmio.
5. Respostas Bioquímicas e Fisiológicas - exposição a poluentes
Mecanismos de resistência e adaptação frente a adversidades do
ambiente
Respostas ao stress ambiental  mudanças celulares
provocadas por poluentes alteram os parâmetros
populacionais
Parâmetros populacionais: crescimento, desenvolvimento,
reprodução e saúde
Relações  poluentes e o meio ambiente
ECOSSISTEMA ALTERADO PELO HOMEM
Atividade agropecuária, residencial e industrial: poluição da
água, poluição atmosférica.
Mudanças no relevo, mudam o transporte de uma substância
de um local para outro (agua, poeira ou ar)
 Exposição de espécies a poluentes: mudanças qualitativas e
quantitativas. Ex: Extinção ou aumento
PRINCIPAL FOCO DA ECOTOXICOLOGIA
 Efeitos crônicos em função de exposições prolongadas de
concentrações baixas (efeitos de acumulação)
Relações  poluentes e o meio ambiente
ECOSSISTEMA ALTERADO PELO HOMEM
Baía de Minamata (Japão) – utilização de Hg para
produzir PVC. O mercúrio atinge o SNC, causando os
sintomas de fraqueza muscular, dormência dos
membros, falta de coordenação motora e muscular,
deficiência visual, perda da audição, dificuldade da
fala, letargia. Em mães contaminadas causa danos
cerebrais no feto e morte.
Serra pelada mineiros contaminados por Hg na
extração do ouro
Relações  poluentes e o meio ambiente
ECOSSISTEMA ALTERADO PELO HOMEM
Desrreguladores endócrinos:
- encontrados no meio ambiente em concentrações de μg/l e
ng/l.
- Podem mimetizar a ação de hormônios; bloquear receptores de
hormônios ou afetar a síntese, transporte, metabolismo ou
excreção dos hormônios endógenos.
- Ex1: inseticidas organofosforados
- Ex2: estrogênios sintéticos usados para evitar o aborto: levou o
aparecimento de câncer nas filhas (1940 a 1970). Nos filhos
desordens no numero de espermatozoides ou câncer de
testículo.
Relações  poluentes e o meio ambiente
6. AVALIAÇÃO DO RISCO AMBIENTAL
Prever exatamente os danos ocasionados por poluentes é um
processos complexo
 distribuição do poluente desigual – afeta o grau de exposição
 grande variação entre as espécies
 tipos de interação entre as espécies
 diversidade de poluentes e de suas interações entre si
 Bases cientificas confiáveis procuram usar:
 o conhecimento dos mecanismos moleculares, bioquímicos e
fisiológicos
 aumento da probabilidade de exatidão
Relações  poluentes e o meio ambiente
6. AVALIAÇÃO DE RISCO AMBIENTAL
Desenvolver métodos e testes que forneçam dados científicos
confiáveis
Avaliação do risco: relação entre ambiente e sua interação com
os organismos vivos. Usa dados de Toxicidade para avaliar o
risco, ou seja, a probabilidade de ocorrência de um dano sob
condições específicas
 estabelecer limites de segurança
Relações  poluentes e o meio ambiente
6. AVALIAÇÃO DE RISCO AMBIENTAL
 Avaliação do risco: baseada em modelos experimentais
- parâmetros estabelecidos pela Agência de Proteção Ambiental dos USA
- organiza e analisa os dados para prever os efeitos ecológicos. Etapas:
- 1º formulação do problema: modelo conceitual, avaliando todas as
informações (fonte, características da exposição e do ecossistema em risco e
possíveis efeitos)
- 2º analise do risco: avaliação da exposição e a relação do poluente com os
efeitos provocados ao ambiente.
- 3º Caracterização do risco: estimativa final do risco, estabelece evidencias
dos efeitos ecológicos
 Gerenciamento do risco : estuda as soluções para o problema
 elabora um plano de comunicação
 estabelece medidas regulatórias baseadas na avaliação do risco
Relações  poluentes e o meio ambiente
6. AVALIAÇÃO DE RISCO AMBIENTAL
 Avaliação do risco: no Brasil
- estabelece o Potencial de Periculosidade Ambiental (PPA) pelo
Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e Recursos Naturais Renováveis –
IBAMA
 Avalia os seguintes parâmetros:
- características físico-químicas dos poluentes;
- interações do poluente com meio ambiente (degradação,
distribuição, acumulação)
- toxicidade do poluente em organismos (modelo)
- genotoxicidade, embriofetotoxicidade,carcinogenicidade
Relações  poluentes e o meio ambiente
6. AVALIAÇÃO DE RISCO AMBIENTAL
Padronização de Métodos confiáveis
para avaliar e classificar a toxicidade de poluentes
ambientais
 prever efeitos sobre ecossistemas visando diminuir
o impacto ambiental
Relações  poluentes e o meio ambiente
6. AVALIAÇÃO DE RISCO AMBIENTAL
ENSAIOS DE BIOTOXICIDADE
 Detecta concentrações baixas
 Os testes podem ser realizados em laboratório, no ambiente, ou
em sistemas controlados que simulam as mesmas condições
 Depende da escolha de alguns organismos adequados: leva em
conta alguns fatores como: sensibilidade, facilidade de cultivo ou
criação, conhecimento cientifico da espécie
Relações  poluentes e o meio ambiente
6. AVALIAÇÃO DE RISCO AMBIENTAL
ENSAIOS DE BIOTOXICIDADE
Submete organismos-testes a diferentes
concentrações do poluente estudado, por um período
de tempo
 observa efeitos agudos, crônicos, subletais e letais
 estimam a dose tóxica (DL50) ou (DE50)
Relações  poluentes e o meio ambiente
6. AVALIAÇÃO DE RISCO AMBIENTAL
ENSAIOS DE BIOTOXICIDADE
Escolha de organismos deve ser regulamentada
Ex1 : Avaliar a toxicidade em ambientes aquáticos:
- uso de microcrustáceos (normatizado pela ABNT – NBR nº 12.713)
avalia efeitos agudos
- uso de ceriodaphnia (crustáceo) avalia efeitos crônicos (NBR nº
13.3730)
- uso de algas, peixes ( bioconcentradores)
Ex2 : Avaliar a toxicidade em ambientes do solo:
- uso de bactérias ou minhocas ou plantas
Relações  poluentes e o meio ambiente
6. AVALIAÇÃO DE RISCO AMBIENTAL
 BIOENSAIOS – USO DE BIOMARCADORES
- Fornecem dados sobre exposição
- Fornecem dados mais confiáveis para estimativa de efeitos.
Avaliam o potencial efeito tóxico de compostos químicos no meio
ambiente.
BIOMARCADORES: são uma reposta biológica a uma ou várias
substâncias químicas
 escolha de um biomarcador deve seguir alguns critérios:
- organismo a ser utilizado
- relação dose-resposta
- facilidade de medida do biomarcador
- especificidade da resposta
Relações  poluentes e o meio ambiente
6. AVALIAÇÃO DE RISCO AMBIENTAL
 BIOMARCADORES - Especificidade da resposta
- ex: inibição da enzima ALA-D – participa da síntese do heme – inibida
especificamente pelo chumbo- permitir quantificar os danos causados por Pb
- ex: indução da monooxidades – MAO causada por uma série de substancias
diferentes. Indica a presença de poluentes no geral
 Os Biomarcadores são usados em programas
governamentais para monitorar e avaliar possíveis danos
ecológicos sofridos em ambientes poluídos
“Os bioensaios representam ferramentas fundamentais na 
conclusão do risco ambiental”
Relações  poluentes e o meio ambiente
Biomarcador Organismo Poluente
Inibição da 
Colinesterase
Peixes, moluscos Pesticidas
Indução do P450 Peixes Dioxinas
Inibição da ALA-D Peixes Chumbo
Indução da 
vitelogenina
Peixes jovens e 
machos
Subs. Estrogênicas
7. GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS TÓXICOS
 Os resíduos representam riscos para o meio ambiente
 A ABNT – NBR Nº 10.004 – classifica resíduos como tóxicos
em função de parâmetros como:
1. Ensaio de lixiviação
2. Natureza do tóxico
3. Potencial de distribuição no ambiente
4. Potencial de Bioacumulação
5. Potencial de degradação
6.Efeitos nocivos (teratogênico, mutagênico, carcinogênico,
ecotóxico, etc)
7. Parametros com DL50 em cobaias
Relações  poluentes e o meio ambiente
7. GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS TÓXICOS
 Legislação Ambiental
 ÁGUAS - CONAMA 20 / PORTARIA 518
 AR - CONAMA 03
 RESÍDUOS SÓLIDOS - NBR 10004
 * Legislações de outros países
Relações  poluentes e o meio ambiente
7. GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS TÓXICOS
DESTINO DE RESÍDUOS
•Aterros (chorume= líquido proveniente do próprio líquido, pode conter
ácidos, metais, sais de cádmio, bactérias)
• Incineração (redução de volume, todavia formação de gases e cinzas)
• Reciclagem (Brasil= somente 2% do lixo são coletados seletivamente
• Remediação (disposição inadequada)
• Destruição (tratamento químico)
• Biorremediação (tratamento biológico)
Relações  poluentes e o meio ambiente
7. GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS TÓXICOS
DESTINO DE RESÍDUOS
• Remediação (disposição inadequada) - casos de contaminação do
solo, decorrentes do desconhecimento daqueles que utilizam o
local sobre formas de prevenir que substâncias estranhas vazem e
o contaminem
• Sistema de bombeamento (pump and treat);
• Sistema de Extração de vapores (soil vapor extraction);
• Sistema de Extração Multifásica (MPE);
• Processos Oxidativos Avançados (POA);
• Barreiras Reativas, Barreiras Hidráulicas
Relações  poluentes e o meio ambiente

Outros materiais

Outros materiais