aula 03 Poluição aquática

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Poluição por Metais 
Universidade Federal De Rondônia 
Campus De Presidente Médici 
Dep. De Eng. Pesca 
Disciplina Poluição Aquática 
Profª Fernanda Bay Hurtado 
Metal tóxico 
• Todo aquele que pertence a um grupo de 
elementos que não possui características 
benéficas e nem essenciais para o organismo 
vivo; 
 
• Produz efeitos danosos para as funções 
metabólicas normais, mesmo quando 
presentes em quantidades traços. 
Introdução 
 Metais podem ser introduzidos nos sistemas 
aquáticos: 
 Processos geoquímicos e intemperismo; 
 Atividade humana; 
 
 Várias pesquisas são feitas para medir a poluição 
por metais pesados; 
 
 Objetivos: 
 Determinar os níveis 
 Fontes; 
 Efeitos. 
Introdução 
 Muitos metais presentes nos ambientes hídricos 
são essenciais à vida: 
 Catalisadores bioquímicos; 
 Micronutrientes; 
 
 Maior parte dos metais tóxicos encontrados no 
meio ambiente são de origem antropogênica. 
 
 Não são biodegradáveis; 
 
 Passam pelo ciclo biológico global. 
Metais 
• Metais são elementos conservativos: 
– Não estão sujeitos a ação bacteriana; 
– Se mantém por um longo tempo no ambiente aquático. 
 
• Os organismos aquáticos tendem a acumular metais nos tecidos, 
– Bioacumulação. 
– Este processo pode ser potencializado na cadeia alimentar 
(“biomagnificação”). 
 
• A concentração em um tecido pode ser calculada: 
– Peso úmido (wet weigth e fresh weigth) 
– Peso seco (dry weigth). 
• Em sedimentos, a concentração de contaminantes é sempre calculada 
na base seca. 
 BIOCONCENTRAÇÃO : 
 é o processo que causa o aumento da concentração de uma 
substância química em um organismo, em relação a sua 
concentração no meio, devido a incorporação através de sua 
absorção do meio abiótico, a qual pode ocorrer pela 
superfície respiratória e/ou pela pele. 
 
 BIOACUMULAÇÃO: 
 é o processo que causa o aumento da concentração de uma 
substância química em um organismo, em relação a sua 
concentração no meio, devido a incorporação através de sua 
absorção do meio abiótico,o biótico (alimentação) 
 
 BIOMAGNIFICAÇÃO: 
 resulta do processo de acúmulo da concentração do 
contaminante nos tecidos dos organismos vivos na passagem 
de cada nível trófico da cadeia alimentar. 
 
 
Bioacumulação e Biomagnificação: 
• Metais traço: 
– elementos que ocorrem naturalmente em níveis 
de parte por milhão ou abaixo disso. 
 
• Metais Pesados: 
– Metais que possuem toxicidade ao homem. 
 
• Destacam-se alguns metais: 
– Pb, Sn, As, Se e Sb. 
Fontes de Metais Pesados: 
• No meio aquático: 
– São oriundos de fontes naturais: 
• Lavagem geológica de solos e rochas, diretamente 
expostos à água; 
 
– Fontes antrópicas como: 
• Efluentes domésticos e industriais, 
• Processo de mineração, 
• Aplicação de pesticidas na agricultura 
• Precipitação em áreas com poluição atmosférica. 
Poluição por metais pesados 
Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, Ni e Sn 
Bioacumulação  danos ao SNC 
Mineração (garimpo) Pilhas e baterias 
Rios e mares Aterro sanitário 
Os oceanos recebem por ano 
400.000 t de metais pesados 
80.000 t só de mercúrio 
Contaminação de águas 
subterrâneas, córregos 
e riachos 
Ecossistemas Aquáticos: 
• Metais e outros compostos tendem a 
acumular no sedimento: 
– Podem ser liberados na coluna d’água tornando-
se biodisponíveis. 
– Podem afetar a biota: 
• Sendo incorporados ao longo da cadeia 
alimentar; 
• Podendo causar danos também à saúde 
humana 
• Quando liberados no corpo hídrico os metais: 
– 1º são adsorvidos por partículas orgânicas ou inorgânicas e 
são então incorporados ao sedimento pelo processo de 
sedimentação; 
• Resultando em níveis mais elevados de metais neste 
compartimento 
– As águas intersticiais (água do sedimento) podem 
apresentar altas concentrações de metais; 
– Influenciam as concentrações de metais nas águas 
superficiais: 
• Processos como a difusão, consolidação e bioturvação 
– As concentrações de metais no sedimento são maiores do 
que na coluna d’água. 
• Análise do sedimento é uma fonte de dados fundamental 
sobre a poluição no meio aquático. 
Classificação dos metais 
 Elementos essenciais: 
• A ingestão insuficiente do elemento provoca deficiências 
funcionais, reversíveis se o elemento voltar a ficar nas 
concentrações adequadas; 
 
• Sem o elemento, o organismo não cresce e nem completa 
o seu ciclo vital; 
 
• O elemento influi diretamente no organismo e está 
envolvido em seus processos metabólicos; 
 
• O mesmo efeito no organismo não pode ser conseguido 
por nenhum outro elemento. 
 
• Na, K, Ca, Fe, Zn, Cu, Ni e Mg. 
 
• Micro-contaminantes ambientais: 
– São elementos de origem natural e/ou de 
atividade humana, como: 
– Produtiva, 
– Habitação 
– Tráfego 
– Pb, Cd, Hg, Be, Tl, Sb, W, Al, Sn e Ti. 
• Elementos essenciais e 
simultaneamente micro-contaminantes: 
 
– Podem tornar-se nocivos ao organismo quando 
ingeridos através de alimentos em quantidades 
muito acima das nutricionalmente desejáveis;, 
 
– Ocorrer exposição por outras vias que não a 
oral. 
 
– Cr, Zn, FE, Co, Mn, Ni. 
 
Classificação dos metais 
• Do ponto de vista biológico, os metais podem 
ser divididos em 3 grupos: 
– Leves (Na, K, Ca), que são normalmente 
transportados como cátions (solução) 
– Metais de transição (Fe, Cu, Co, Mn, etc), que são 
essenciais em baixas concentrações, mas podem 
ser tóxicos em altas 
– Metalóides (Hg, Pb, Sn, Se, As, etc) não são 
necessários para a atividade biológica e são tóxicos 
em baixas concentrações. 
Ocorrência dos metais pesados 
 
 
Metal Fontes Principais 
Chumbo 
• indústria de baterias automotivas, 
• chapas de metal semi-acabado, 
• canos de metal, 
• aditivos em gasolina, 
• indústria de reciclagem de sucata de baterias automotivas 
para reutilização de chumbo. 
Cádmio 
• fundição e refinação de metais como zinco, chumbo e 
cobre; 
• derivados de cádmio são utilizados em pigmentos e 
pinturas, baterias, processos de galvanoplastia, solda, 
acumuladores, estabilizadores de PVC, reatores nucleares. 
Mercúrio 
• mineração e o uso de derivados na indústria e na 
agricultura 
• 
células de eletrólise do sal para produção de cloro. 
Cromo • curtição de couros, galvanoplastias. 
Zinco 
• metalurgia (fundição e refinação), indústrias recicladoras de 
chumbo. 
Efeitos na saúde: 
Metal Efeito 
Chumbo 
(Pb) 
• Alterações no sangue e na urina, ocasionando doenças graves e em alguns casos, 
invalidez total e irreversível. 
• Problemas respiratórios. 
• Alterações renais e neurológicas. 
• As principais alterações são no desenvolvimento cerebral das crianças, podendo 
provocar o idiotismo. 
• Apesar de menos agressivo na água do que no ar, depositado nos ossos, musculaturas, 
nervos e rins, provoca estado de agitação, epilepsia, tremores, perda da capacidade 
intelectual e anemia. 
Mercúrio 
(Hg) 
• Afeta o sistema nervoso central, provocando lesões no córtex e na capa granular do 
cérebro. 
• Alterações em órgãos do sistema cardiovascular. 
• Acumula-se no sistema nervoso, principalmente no cérebro, medula e rins. 
• Provoca perda de coordenação dos movimentos, dificuldade no falar,comer e ouvir, 
além de atrofia e lesões renais, urogenital e endócrino. 
Cadmio 
(Cd) 
• Alterações no sistema nervoso central e no sistema respiratório. 
• Compromete ossos e rins. 
• Ocasiona edema pulmonar, câncer pulmonar e irritação no trato respiratório. 
• Afeta o sistema nervoso e os rins. 
• Provoca perda de olfato, formação de um anel amarelo no colo dosdentes, redução na 
produção de glóbulos vermelhos e remoção de cálcio dos ossos. 
Efeitos no Meio Ambiente 
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Metal Efeito 
Chumbo 
(Pb) 
• Polui o solo, a água e o ar; 
• Contamina os organismos vivos, devido a seu efeito 
bioacumulativo, 
• Em toda a cadeia alimentar (trófica). 
Mercúrio 
(Hg) 
• É absorvido pelos organismos vivos e vai-se 
acumulando de forma contínua durante toda a vida. 
• Pela contaminação da água ou do solo, entra com 
facilidade na cadeia alimentar; 
• Representa um perigo para o homem que se 
alimenta de peixes ou aves dessas áreas. 
Cadmio 
(Cd) 
• Contamina o solo, o ar, a água e o lençol freático. 
• É bioacumulativo em toda a cadeia alimentar 
(trófica); 
• Provocando intoxicação nos seres humanos 
quando ingerem peixes contaminados com cádmio. 
Vias de entrada em corpos aquáticos 
• Atmosférica: é uma das principais vias de entrada. 
– Al proveniente de rochas 
– Hg de atividades vulcânicas e da crosta terrestre 
– Pb que pode ter uma adição natural ou antropogênica 
 
• Regiões de mineração: 
– Áreas industrializadas entre outras liberam metais. 
– Atividades de drenagem de canais também produzem grandes 
quantidades de poluentes contaminados por metais pesados. 
 
• Outras fontes: 
– liberações de esgotos, 
– rejeitos industriais, hospitalares, radioativos entre outros. 
– “dumping” (pouco significativa) 
Aspectos Toxicológicos dos Metais Tóxicos 
• Muitos metais pesados são extremamente tóxicos aos 
animais e ao homem submetidos à exposição crônica ou 
aguda. 
 
– O vapor de mercúrio ser tóxico, 
 
– Metais como arsênio, cádmio e chumbo, não são de 
elevada toxicidade como elementos livres; 
• Extremamente perigosos na forma de seus cátions ; 
• Quando ligados a cadeias curtas de átomos de carbono 
 BIOQUIMICAMENTE: 
 Mecanismo de suas ações tóxicas se eleva a partir da 
forte afinidade de seus cátions metálicos com o 
enxofre. 
 Agrupamentos sulfidrila (SH): 
 Ocorrem em diferentes enzimas: 
 São responsáveis pelo controle da velocidade de reações 
metabólicas no corpo humano, 
 Podem ser extremamente afetados na presença destes 
contaminantes, 
 Ocasionam enfermidades várias; 
 Comprometem o metabolismo vital 
 Podem conduzir à morte do paciente 
Aspectos Toxicológicos dos Metais Tóxicos 
Mercúrio (Hg) 
• As fontes naturais de Hg são: 
– Intemperismo de rochas que contém mercúrio (rochas 
vulcânicas) 
– Incêndios florestais; 
– Garimpo;s 
– Efluentes Industriais; 
– Adtivos em combustíveis; 
• Em condições tóxicas, o Hg é convertido para Hg2+ e 
posteriormente para metil-Hg. 
• Na Amazônia aproximadamente 100 t/ano são utilizados na 
extração do ouro. 
– 55% deste total vai para atmosfera 
– 45% para os rios 
• Efeitos: 
– irritabilidade, paralisia, cegueira, insanidade entre outros 
• O Hg em água pode formar o íon CH3Hg
+ e composto 
volátil (CH3)2Hg por decomposição anaeróbia. 
• O Hg torna-se concentrado nos tecidos de peixes. 
 
• A metilação ocorre a partir da metilcobalamina um 
análogo da vitamina B12 e sintetizada pelas bactérias que 
produzem metano: 
  ClHgClCHHgCl 3
aminametilcobal
2
Mercúrio (Hg) 
Mercúrio (Hg) 
A metilação 
ocorre a partir da 
metilcobalamina 
um análogo da 
vitamina B12 e 
sintetizada pelas 
bactérias que 
produzem 
metano: 
 
Ciclo do Hg 
Ciclo do Hg no sistema aquático 
Biomagnificação do Hg 
Arsênio (As) 
• Fontes: 
– combustíveis fósseis (carvão), pesticidas entre outros 
– mineração ou resíduos industriais 
• A toxicidade do As é dependente da sua valência: 
– As+3 mais tóxico que As+5 
• O As pode sofre metilação: 
– Compostos orgânicos metilados extremamente 
tóxicos; 
– semelhante ao processo que ocorre com o Hg 
• Nos seres humanos o As inorgânico é extremamente tóxico e 
pode causar diferentes tipos de câncer 
Arsênio (As) 
• Os compostos de As foram usados como 
pesticidas; 
• As fontes atuais de As para o ambiente são: 
– Mineração, 
– fundição (ouro, chumbo, cobre e níquel), 
– Produção de ferro e aço, 
– Combustão de carvão. 
– A lixiviação de minas abandonadas de ouro, de 
décadas e séculos atrás. 
• Em águas naturais: 
– o As está presente principalmente na forma de 
compostos inorgânicos: 
– nas valências 3+ e 5+. 
• Em termos de intensidade: 
– As3+ é 60 vezes mais tóxico que o As5+ 
– Quantidade traço desse elemento é essencial para a boa 
saúde das pessoas. 
– O excesso causa câncer de pele e de figado, e talvez, de 
bexiga e rins. 
– Intoxicação mais brandas provoca o parecimento de 
feridas na pele que não cicatrizam 
Arsênio (As) 
Cádmio (Cd) 
• Não essencial à vida humana e potencialmente tóxico em baixas 
concentrações. 
• A primeira descrição dos efeitos tóxicos produzidos pelo cádmio no 
homem deve-se foi em 1858. 
• Cd é amplamente distribuído na crosta terrestre, mas está 
particularmente associado ao Zn. 
– O Cd tem sido utilizado desde 1950 como estabilizante em tintas e 
pigmentos entre inúmeras outras aplicações. 
– Atualmente: 
• grande quantidade deste elemento vem sendo utilizadas em baterias 
de Ni-Cd. 
– Um estimativa mundial da produção deste elemento está na ordem 
de 19500 t/ano. 
– Belo Horizonte e cidades circunvizinhas: 
– alto índice de rochas ricas em cádmio, o que leva a contaminações 
do meio ambiente com este metal 
Cd em organismos marinhos e efeitos no homem 
• Cd não é um elemento essencial para qualquer organismo, 
porém sua concentração acima de 100 ppm influencia no 
crescimento do fitoplancton 
• O zooplâncton das camadas superficiais dos oceanos 
acumulam grande quantidade de Cd. 
• Os moluscos também acumulam grandes concentrações 
deste elemento, sendo encontrados valores da ordem de 
2000 ppm. 
• No homem, não há efeito comprovado de doenças causadas 
pelo Cd. 
• Bioquimicamente: 
– inativa numerosos sistemas enzimáticos, por ligar-se aos 
grupos sulfidril (-SH) das moléculas de proteína. 
Cádmio: intoxicação 
• Sintomas : 
– diminuição da temperatura corporal, hiperatividade, náuseas, 
vômitos, cólicas abdominais, diarréia, perda de dentes, dores 
articulares. 
 
• Doenças causadas pela Toxicidade: 
• Enfisema pulmonar; 
• Hipertensão arterial; 
• Doenças renais; 
• Fibrose e edema pulmonar; 
• Anemia; 
• Diminuição da testosterona; 
• Diminuição da produção de anticorpos. 
 
 
Cobre (Cu) 
• O cobre é absorvido na forma Cu2+ no 
intestino delgado; 
• Após a ingestão: 
– o Cu é absorvido no intestino delgado; 
– Transportado pela mucosa intestinal é controlado 
por uma metaloproteína 
– Transportado ao fígado 
– Posteriormente atinge a circulação sistêmica, 
– distribuindo-se para todo organismo 
• A ingestão continuada conduz a um acúmulo 
gradativo do elemento em vários tecidos: 
– principalmente no fígado 
 
Cobre (Cu) 
• A entrada natural de Cu no meio aquático, a partir da erosão de 
rochas mineralizadas . 
• Esgotos contém uma substancial quantidade de Cu. 
– Exemplo: é a cidade de Los Angeles que libera anualmente cerca de 510 t 
deste elemento no mar. 
• A maior disponibilidade desse metal encontra-se: 
– CuSO4, CuCO4 e Cu(NO3)2, compostos nos quais o cobre apresenta-se na sua 
forma bivalente. 
• Quando são injetadas quantidades excessivas de Cu, a resposta é 
rápida: 
– Mortes ocorrem no dia seguinte, 
– Pico de mortalidade ao redor do terceiro dia após a injestão. 
– As primeiras mortes parecem resultar de insuficiência hepática grave; 
– Mortes mais tardias devem-se à insuficiência renal decorrente da necrose 
tubular 
Cobreem organismos marinhos 
• Cobre é um elemento essencial para animais e altas 
concentrações são encontradas em crustáceos, gastrópodes, 
cefalópodes, pois o pigmento hemocianina contém Cu 
• O excesso de Cu é normalmente estocado nos rins 
• Excesso de Cu tem sido encontrado em alguns animais: polvo 
(4800 ppm), lagosta (2000 ppm). 
• Ostras podem acumular altas concentrações de Cu, nas células 
vermelhas destes animais já foram encontrados cerca de 20000 
ppm de Cu e 60000 ppm de Zn 
• Embora plâncton, peixes e crustáceos de áreas contaminadas 
contém uma grande concentração de Cu, este elemento não 
sofre biomagnificação 
Chumbo (Pb): fontes 
• Compostos de Pb 
– Encanamento 
– Tintas 
– Vidros 
– Baterias automotivas 
– Soldas 
– Ligas metálicas 
 
Chumbo (Pb) 
• Age em alguns órgãos-alvo: 
– cérebro, rins, sistema hematopoïético, sistema nervoso 
periférico. 
• Distribui pelos tecidos orgânicos 
– Eritrócitos 
– 90%  Ligado à hemoglobina 
• 2º principal tecido de deposição 
– Tecido ósseo  Compete com o Ca 
– Zona trabecular 
– Cortical 
 
Chumbo (Pb) 
 Consegue passar a barreira 
hematoencefálica 
 Mais eficazmente em animais jovens 
 
 Atravessa placenta 
 Teratogênese 
 
 Excreção 
 Fezes 
 Via urinária 
 Outros fluidos orgânicos  Leite 
 Chumbo 
 Interfere com vários processos bioquímicos 
 Ligação a radicais sulfidril e outros grupos 
funcionais nucleófilos 
 
 Inibição de enzimas 
 Mudanças no metabolismo Ca/Vit. D 
 
 Estresse oxidativo 
Chumbo: vias de intoxicação 
Absorção 
Via Respiratória 
 Absorção quase imediata 
 
Via Oral 
 Principal via de exposição 
 Solubilidade do sal de Pb 
 Baixa absorção  1 a 2% 
Via cutânea 
 Pouca importância 
Chumbo: sintomas intoxicação 
• Alterações respiratórias 
• Anorexia 
• Dor abdominal 
• Paralisia de membros pélvicos e torácicos 
• Depressão nervosa 
• Convulsões 
• Morte 
 
 
Chumbo (Pb) 
• O total da produção de Pb é da ordem de 43 Mt/ano. 
– A maior parte é metálica, tendo como principal uso 
baterias de veículos. 
– Aproximadamente, 10% produzido mundialmente é 
utilizado como aditivo em combustíveis. 
– Atualmente, a contaminação aquática: 
– via atmosfera; 
–  450.000 t/ano de Pb (atividade humana) 
–  25.000 t/ano (processos naturais) 
Chumbo (Pb) 
 
Pb em organismos marinhos e efeitos no homem 
• Comparado com outros metais, Pb no mar não é 
particularmente tóxico. Em concentrações superiores a 0,8 
ppm, favorece o crescimento da diatomácea Phaeodactylum. 
• Contudo, altas concentrações de Pb podem se acumular em 
alguns animais, sem qualquer prejuízo a este. 
– Nos EUA, no rio Gannel os sedimentos possuem aproximadamente 
2175 ppm de Pb e o bivalve Scrolubilaria plana foi encontrado com 
concentrações da ordem de 991 ppm. 
– Na Noruega, algas marinhas e alguns animais contém níveis 
extremamente altos, da ordem de 3000 ppm. 
• O Pb é extremamente nocivo a saúde humana, porém, com 
exceção das áreas extremamente contaminada, o Pb nos mares 
e oceanos não é objeto de grande preocupação 
Exemplo de Caso: 
• Altas concentrações de Pb foram detectadas no sangue 
de populações ribeirinhas que vivem na região do baixo 
Tapajós; 
– foram associadas `a exposição ocupacional causada pela 
produção de farinha de mandioca (Barbosa Jr. et al., 2009). 
• O chorume proveniente do aterro sanitário da cidade de 
Manaus está contribuindo significativamente para o 
aumento das concentrações de metais como: 
– o cobre, chumbo, níquel, ferro, cromo, cobalto, manganês e 
zinco 
– níveis prejudiciais à manutenção das comunidades aquáticas 
e da saúde humana na bacia do Tarumã-Açú no Rio Negro 
Análise de Metais 
• Análise no sedimento e na água: 
 
– é importante identificar também a extensão da 
concentração de metais na biota, 
 
– e considerar seu impacto potencial na cadeia 
Trófica. 
 
– Organismos bentônicos que se alimentam, por 
exemplo, a partir de sedimento contaminado 
poderiam ser contaminados e possivelmente afetar 
os demais níveis da cadeia trófica. 
 
• Concentração de metais em água nem sempre 
prediz a concentração de metais na biota. 
• Em macrófitas aquáticas: 
– a concentração de metais pode ser muitas vezes 
superior do que no meio aquático em que elas estão 
inseridas 
• Macrófitas aquáticas são organismos resistentes à 
contaminação por metais pesados, 
– tendem a absorver, altas concentrações destes 
elementos sem nenhuma mudança funcional evidente 
– podem ser inclusive utilizadas como bioremediadoras 
 
• Macrófitas aquáticas: 
– Se contaminadas podem ser a fonte de 
alimento: 
– Herbívoros e organismos detritívoros; 
– Levam à possibilidade de biomagnificação de 
metais nos níveis tróficos subsequentes; 
• Fitoplâncton: 
– é possível também observar altas concentrações 
de metais nestes organismos e baixas 
concentrações em água 
– Uma vez agregados ou incorporados ao 
plâncton os metais podem ser transferidos na 
cadeia alimentar e transformados elevando sua 
toxicidade 
• Além da análise de metais traço: 
– no meio abiótico, 
– água e 
– sedimentos, 
• Ser avaliados também no meio biótico: 
– Macrófitas aquáticas 
– Plâncton e 
– Comunidade piscívora. 
• Desta maneira é possível observar as condições do 
ecossistema em relação à contaminação por metais 
pesados e a possibilidade de contaminação da 
população.