Aula_3_Toxicologia_2021_1

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Toxicologia Ambiental
Poluentes atmosféricos
Metais Pesados
Praguicidas
Aula 03
2021/1
Contaminação ambiental: consequência da industrialização, da
utilização crescente de veículos e do uso intensivo dos recursos
naturais pela agropecuária, silvicultura e mineração.
Principais poluentes ambientais:
• Poluentes atmosféricos (poeiras e gases);
• Poluentes orgânicos persistentes;
• Praguicidas e pesticidas;
• Metais tóxicos.
• Origem: natural ou antropogênica
Toxicologia Ambiental – Introdução
Toxicologia Ambiental – Introdução
Toxicologia Ambiental – Introdução
Toxicologia Ambiental (Ecotoxicologia):
• Estuda como os ecossistemas metabolizam,
transformam, degradam, eliminam, acumulam e
sofrem ação da toxicidade dos produtos químicos
que nele penetram;
• Alerta para as substâncias químicas que representam
risco e sugere a aplicação de medidas preventivas
antes que ocorram graves danos aos ecossistemas
naturais.
Ecotoxicocinética
Ecotoxicocinética: Estuda a introdução, o comportamento e o
destino das substâncias químicas no ambiente e nos organismos.
(introdução, distribuição, depuração)
1) Introdução – como o toxicante chegou ao ambiente?
2) Distribuição – em que locais o toxicante está presente? No
solo? No ar? Na água? Forma depósitos? Está presente
na biota, ou seja, atinge os organismos vivos por
bioacumulação?
3) Depuração – toxicante é degradado? Por fatores abióticos,
bióticos ou ambos?
Toxicologia Ambiental – Ecotoxicocinética
1) Introdução: resíduos industriais, pesticidas etc. entram em 
contato com o meio ambiente;
2) Distribuição: organismos e ambiente externo de um 
ecossistema.
• Depósitos: locais, no ambiente, onde o toxicante se encontra em 
maior concentração).
Toxicologia Ambiental – Ecotoxicocinética
2) Distribuição: organismos e ambiente externo de um
ecossistema.
• Bioacumulação: distribuição pela biota
Bioacumulação
Bioconcentração
Biomagnificação
POR BIOCONCENTRAÇÃO
Toxicologia Ambiental – Ecotoxicocinética
• Bioacumulação: transferência dos contaminantes para um
organismo, no qual as concentrações passam a ser maiores que
as do meio externo. Quanto maior a lipossolubilidade, maior a
bioacumulação (coeficiente de partição octanol/água - Kow).
• Bioconcentração: Bioacumulação de forma direta, pelo ambiente
que envolve o organismo (ex.: água passando pelas guelras de
peixes)
• Biomagnificação: Bioacumulação por transferência via
organismos menores que são fontes de alimentos de organismos
maiores (ex.: acúmulo de PCB e de mercúrio em tubarões).
Toxicologia Ambiental – Ecotoxicocinética
Toxicologia Ambiental – Ecotoxicocinética
Outro exemplo de biomagnificação: Baía de Minamata (anos 1950)
3) Depuração ou degradação: processos, bióticos ou
abióticos, que envolvem a alteração da estrutura química do
toxicante.
Toxicologia Ambiental – Ecotoxicocinética
Toxicologia Ambiental – Ecotoxicocinética
Degradação por processos abióticos:
•Hidrólise: alteração da estrutura química por reação direta 
com água.
•Oxidação: a modificação química envolve transferência de 
elétrons do xenobiótico para um aceptor de elétrons (oxidante).
•Redução: envolve a transferência de elétrons de um agente 
redutor para o xenobiótico a ser reduzido.
•Degradação fotoquímica: transformação causada por 
interação com luz solar.
3) Depuração ou degradação: processos, bióticos ou abióticos, 
que envolvem a alteração da estrutura química do toxicante.
Degradação por processos bióticos:
• Biodegradação microbiana, promovida por
microrganismos heterotróficos. Estes microrganismos
possuem enzimas envolvidas em processos metabólicos
fundamentais (oxidação e hidrólise).
• Biodegradação depende das espécies presentes no
ambiente.
Toxicologia Ambiental – Ecotoxicocinética
3) Depuração ou degradação: processos, bióticos ou abióticos, 
que envolvem a alteração da estrutura química do toxicante.
Avaliação do 
Risco Ambiental
• Risco ambiental: probabilidade de ocorrência de um
evento indesejado, decorrente da introdução de algum
toxicante no ambiente.
• Na sociedade globalizada, o risco zero nunca é atingido
Avaliação do Risco Ambiental
• Avaliação do risco ambiental: processo que
estabelece os níveis de aceitabilidade de risco para o
indivíduo, sociedade e ecossistema.
• Objetivo: prover os órgão ambientais responsáveis pela
regulação ambiental e a estrutura da empresa com
informações relevantes que possibilitem controlar os
riscos presentes.
• Etapas:
1) Identificação do perigo
2) Avaliação da relação dose-resposta
3) Avaliação da exposição
4) Gerenciamento do risco
Avaliação do Risco Ambiental
1) Identificação do perigo:
• Identificação do contaminante primário, ou seja, a fonte de
contaminação.
• Quantificar a concentração do contaminante no meio
ambiente.
• Caracterizar e descrever os meios de contaminação
envolvidos.
• Descrever a toxicidade.
Avaliação do Risco Ambiental
2) Avaliação dose-resposta: avalia se a dose administrada ou
recebida do contaminante promove um efeito deletério na
população/ambiente. Administração aguda.
Além disso....
Avaliação do Risco Ambiental
3) Avaliação de exposição: Estima a magnitude, a frequência,
a duração e as vias de exposição mais representativas de
efeitos potenciais. Administração crônica.
- Muitas vezes, envolve a avaliação de bioindicadores e/ou
biomarcadores
Avaliação do Risco Ambiental
Vias: 
• Humanos: pulmões, pele, trato gastrointestinal;
• Ecossistemas: receptores ambientais.
Avaliação do Risco Ambiental
Bioindicador:
É a espécie cuja 
presença/ausência 
indica alterações no 
meio ambiente
Ex.: Alga Sargassum: 
sensível à poluição, 
não é encontrada em 
águas poluídas
(sua ausência indica 
poluição)
Biomarcador:
É o evento biológico 
(mecanismo fisiológico) 
alterado pelo toxicante.
Hematócrito e hemoglobina 
aumentados em peixes 
Pagothenia borchgrevinki 
expostos à fração solúvel 
do óleo diesel.
Avaliação do Risco Ambiental
Biomarcadores
Exemplos de Biomarcadores:
Avaliação do Risco Ambiental
Avaliação do Risco Ambiental
Resultado da avaliação do risco ambiental: elaboração de 
um laudo técnico
Poluição do ar
Poluição pode acometer:
• Ar: queimadas, poluição nos grandes centros urbanos.
• Água
• Solo
Resíduos domésticos e industriais
Poluição do Ar
• Poluição do ar nos grandes centros urbanos constitui um
dos maiores problemas ambientais da atualidade.
•Poluição do ar em ambientes rurais: queimadas
• Alterações pulmonares, cardiovasculares etc. Resposta
varia entre crianças, idosos, grávidas etc.
• CETESB: controle e fiscalização de fontes fixas (indústrias)
e móveis (automóveis), no Estado de São Paulo.
Poluição do Ar
Boletins de 
Qualidade 
do Ar
Poluição do Ar
• Poluentes primários: lançados diretamente da fonte de
emissão. Responsáveis por mais de 98% da poluição do ar
→ CO, SOx, hidrocarbonetos (HC), material particulado (MP),
NOx.
• Poluentes secundários: formados na atmosfera a partir da
reação química entre poluentes primários → ozônio em
baixas altitudes, ácido sulfúrico.
• Intoxicações crônicas (relacionadas a enfisema, câncer, doenças CV
etc) são mais comuns, entretanto intoxicações agudas (lacrimejamento,
dif respiração e dim da capacidade física) tb são letais (epidemiologia →
correlação entre picos de poluição e internações hospitalares).
Poluição do Ar
Principais poluentes atmosféricos:
- Dióxido de enxofre (SO2)
- Partículas em suspensão (MP10, MP2,5, MP0,1)
- Monóxido de carbono (CO)
- Dióxido de carbono (CO2)
- Oxidantes fotoquímicos (ozônio – O3, hidrocarbonetos e
óxidos de nitrogênio)
Principais Poluentes Atmosféricos
Dióxido de enxofre (SO2) e outros compostos de enxofre:
- Origem: combustíveis fósseis e carvão, indústria de ácido 
sulfúrico e de papel.
- Potencial irritante de mucosas: em superfícies úmidas, se 
converte a ácido sulfúrico (H2SO4) → irritação, inflamação, 
hemorragia e necrose da nasofaringee orofaringe.
- Envolvido no fenômeno 
de chuva ácida 
(formação de H2SO4 
na atmosfera). 
- Destrói plantas, 
- contamina o solo e 
- Contamina os lençóis freáticos
Principais Poluentes Atmosféricos
Partículas em suspensão ou material particulado:
- Mistura variada de partículas finas em suspensão no ar 
(contém metais pesados, principalmente chumbo e mercúrio, 
hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, POPs etc).
- MP10 → partículas inaláveis com diâmetro superior a 10 µm.
- MP2,5 → partículas inaláveis com diâmetro superior a 2,5 µm
- → Podem ficar retidas na nasofaringe ou atingir os brônquios
e alvéolos)
- MP0,1 → atingem facilmente brônquios e alvéolos.
Partículas em suspensão ou material particulado:
- Podem viajar milhares de quilômetros na atmosfera, podem 
se depositar no solo e nos oceanos, por deposição seca ou 
úmida, atingindo outros países. 
- Prevenção: uso de etanol (???), 
melhores técnicas de combustão, 
lavadores na saída de chaminés,
filtros etc.
Principais Poluentes Atmosféricos
Monóxido de Carbono:
- Produto da combustão incompleta.
- Afinidade pela hemoglobina 240 a 300 vezes maior que o O2
- Carboxihemoglobina: ligação irreversível do CO com a 
hemoglobina → anóxia tecidual. Normal: 1,5%
- Detecção: espectofotométrica.
- Prevenção: uso de etanol, melhores técnicas de combustão, 
lavadores na saída de chaminés, filtros etc.
Principais Poluentes Atmosféricos
Dióxido de Nitrogênio:
- Processos de combustão envolvendo veículos automotores, 
industriais, incineração, oxidação de fertilizantes a base de 
nitrogênio.
- Emissão na forma de NO (relativamente atóxico, instável) →
oxidação a NO2.
- NO2 na atmosfera: formação de ácido nítrico, nitratos, ozônio
- Potente oxidante: irritação das vias aéreas, enfisema pulmonar, 
câncer, danos ao feto; chuva ácida
Principais Poluentes Atmosféricos
Ozônio (O3):
- Desejável: O3 na estratosfera → absorção da radiação UV.
- Indesejável: O3 na troposfera → poluente secundário originado a 
partir de óxidos de nitrogênio e compostos de oxigênio voláteis.
- Potente agente oxidante e citotóxico. Facilmente absorvido, 
causando alterações irreversíveis no pulmão. 
Principais Poluentes Atmosféricos
Exercícios
Fenômeno que ocorre quando há acúmulo progressivo de
substâncias de um nível trófico para outro ao longo da teia
alimentar. Assim, os predadores de topo têm maiores
concentrações dessas substâncias do que suas presas.
a) Bioconcentração
b) Biomagnificação
c) Depósito
d) Biodegradação
e) Lipossolubilidade
Exercícios
Um importante poluente atmosférico das grandes cidades,
emitido principalmente por automóveis, tem a propriedade de
se combinar com a hemoglobina do sangue, inutilizando-a
para o transporte de gás oxigênio. Esse poluente é o
a) dióxido de carbono.
b) dióxido de enxofre.
c) metano.
d) monóxido de carbono.
e) ozônio.
Metais pesados
Metais pesados
Metais pesados:
- Metais altamente reativos e bioacumulativos.
- Grupo de elementos situados entre o cobre e o chumbo na 
tabela periódica. 
- Provenientes de atividades como a mineração, de indústrias 
de galvanoplastia, e do despejo de efluentes domésticos. 
- Quando são lançados como resíduos industriais, na água, 
no solo ou no ar, podem ser absorvidos pelos vegetais e 
animais das proximidades, provocando graves intoxicações 
ao longo da cadeia alimentar.
Metais pesados
Chumbo (Pb):
- Concentrações sanguíneas elevadas em populações que 
residem nas proximidades de incineradores e áreas 
industrializadas.
- Alterações do sistema neurológico: encefalopatias, déficit de 
inteligência e distúrbios do aprendizado
- Alterações hematológicas: decréscimo na síntese do heme e aumento 
da destruição dos eritrócitos
- Alterações endócrinas: alterações na tireóide e na síntese de GH
- Alterações reprodutivas: infertilidade masculina, abortos
- Provável carcinógeno: grupo 2B
Principais Metais Pesados
Classificação de carcinógenos 
segundo a Agência Internacional 
de Pesquisa do Câncer
Chumbo (Pb):
- Alteração da biossíntese do heme e diminuição da meia-vida dos 
eritrócitos → anemia microcítica e hipocrômica + pontilhado basófilo
Principais Metais Pesados
Chumbo (Pb):
- Alterações na biossíntese do heme → resultado da inibição da enzima
ácido delta aminolevulínico desidratase (ALA-D), da coproporfirinogênio
oxidase e da ferroquelatase, enzimas que catalisam, respectivamente, o
segundo, sexto e último passos da biossíntese do heme.
- Alelo ALAD2 é determinante para aumentar a susceptibilidade à
toxicidade do chumbo → fenótipos ALAD1-2 e ALAD2-2 relacionados
com aumento dos níveis séricos de chumbo.
Principais Metais Pesados
Mercúrio (Hg):
- Existe em três formas, com características diferentes de 
biodisponibilidade e toxicidade: metálica (mercúrio elementar), 
sais inorgânicos e compostos orgânicos (metilmercúrio, 
etilmercúrio e fenilmercúrio).
- Atividades antropogênicas intencionais (mineração) e não 
intencionais (queima de combustíveis fósseis).
- Contaminação da água e dos alimentos.
Principais Metais Pesados
Ciclo do Mercúrio (Hg):
- Na atmosfera, mercúrio metálico (Hg0) é convertido em 
mercúrio inorgânico (Hg2+)
- Mercúrio inorgânico (Hg2+) é biotransformado em 
metilmercúrio (H3C – Hg
+) por bactérias → metilmercúrio se 
acumula em cada passo da cadeia alimentar (elevados 
níveis nos peixes).
- Mercúrio orgânico é biotransformado em mercúrio 
inorgânico pela ação da enzima catalase.
- Mercúrio inorgânico não se bioacumula (exceção: 
cogumelos).
Principais Metais Pesados
Principais Metais Pesados
Principal fonte de exposição ao mercúrio: mercúrio presente na
atmosfera atinge rios e solo → ciclo do mercúrio → mercúrio orgânico se
acumula na cadeia alimentar aquática (biomagnificação) → ingestão
de´peixes contaminados (concentração de mercúrio de 10.000 a 100.000
vezes maior).
Principais Metais Pesados
de mercúrio
Principais Metais Pesados
Mercúrio Elementar ou metálico (Hg0)
Exposição ocupacional (inalatória), oral para crianças. 
Lipossolúvel
Intoxicação crônica → mercurialismo crônico: alterações no SNC, autônomo →
tremores, eretismo, e dificuldade cognitiva, distúrbios vasculares. Alterações da 
mucosa oral (hiperplasia, reação inflamatória, sialorreia). Mercurialentis. 
Alterações renais: insuficiência renal crônica.
Sais de mercúrio (Hg2+)
Reagentes laboratoriais e baterias. Acidentes. 
Hidrossolúvel.
Intoxicação aguda: insuficiência renal aguda (rins: reservatórios; nefrite e 
apoptose das células renais); distúrbios TGI. 
DL50 = 30 a 50 mg/kg.
Mercúrio Orgânico (metilmercúrio, etilmercúrio etc.)
Biota.
Lipossolúvel - biomagnificação
Efeitos principalmente no SNC. Parestesias, fadiga, tremores. Alterações 
cerebelares. Retardo psicomotor em crianças (transferência mãe-feto); diminuição do 
desempenho motor e da memória (~ao Alzheimer); danos na visão e audição; 
autismo, fala tardia etc. 
Principais Metais Pesados
Biomagnificação
do mercúrio 
orgânico
Praguicidas
Sinônimos: agrotóxicos, pesticidas, praguicidas, agroquímicos,
defensivos agrícolas.
Definição: substâncias destinadas a destruir, repelir ou mitigar
qualquer peste (animais, vegetais ou microrganismos).
Benefícios: vantagens à horticultura, redução das doenças
causadas por pragas, aumento da produtividade agrícola,
redução de perdas durante estocagem e transporte.
Riscos: às espécies animais e/ou vegetais que habitam os
ecossistemas, aos seres humanos (bioacumulação).
Praguicidas
Praguicidas
Principais classes:
1) Organoclorados: agricultura e saúde pública; são poluentes 
orgânicos persistentes (POPs). Interferência com sistemas 
enzimáticos (fígado e SNC)
2) Organofosforados: agricultura, uso doméstico, saúde
pública e armas químicas (II GM). Inibição irreversível da 
enzima acetilcolinesterase.
3) Carbamatos: agricultura, uso doméstico, saúde pública. 
Inibição reversível da acetilcolinesterase.4) Piretroides: inativação dos canais de sódio, o que impede a 
condução do impulso nervoso. Risco principalmente para os
organismos aquáticos.
Praguicidas
1) Organoclorados: BHC, DDT, etc.
- Muito lipossolúveis – bioacumulação; passagem para a prole a 
partir da amamentação (POP – permanecem na biota).
- DDT: primeiro pesticida moderno → combate dos mosquitos da 
malária e da dengue a partir da II GM.
- Mecanismos de ação: nos insetos, diminui transporte de potássio, 
mantém canais de cálcio abertos, inibe as ATPases neuronais,
inibe a calmodulina.
- Humanos: toxicidade aguda e crônica.
retarda o fechamento dos 
canais de sódio, o que 
causa hiperexcitabilidade 
neuronal
câncer de mama e 
de testículo
Se liga aos receptores de estrógeno
Infertilidade masculina;
Abortos
O DDT é um POP
- Populações que foram introduzidas ao
pesticida possuem concentrações da
mesma em seus corpos por mais de 50
anos, e é passado de mãe para filho(a)
durante a gestação e amamentação;
- Meio ambiente: risco á biodiversidade;
- Brasil: proibido somente em 2009.
Praguicidas
A Convenção de Estocolmo sobre Poluentes Orgânicos Persistentes é um 
tratado internacional assinado em 2001 auspiciado pelo Programa das Nações
Unidas para o Meio Ambiente. Foi elaborado para eliminar globalmente a 
produção e o uso de algumas das substâncias tóxicas produzidas pelo
homem. A lista inicial dos Doze POPs da Convenção de Estocolmo é dividida
em oito pesticidas, duas substâncias químicas industriais e quatro substâncias
não intencionais.
Pesticidas
Aldrin sólido
Aldrin Liquido
Clordano
DDT
Dieldrin
Endrin Sólido
Endrin Liquido
Heptaclor
Mirex
Toxafeno Sólido
Toxafeno Líquido
Outros Poluentes Orgânicos Persistentes
Substâncias químicas industriais
Hexaclorobenzeno
PCBs – Bifenilas policloradas
Não intencionais (Subprodutos)
Hexaclorobenzeno
PCBs – Bifenilas policloradas
Dioxinas
Furanos
Pops não Intencionais
http://chm.pops.int/Convention/12POPs/tabid/296/language/en-US/Default.aspx
Praguicidas
2) Organofosforados e 3) Carbamatos
- Mecanismo de ação: inibição irreversível (organofosforados) ou 
reversível (carbamatos) da acetilcolinesterase;
- Avaliação da exposição: atividade da colinesterase plasmática;
- Intoxicação aguda: aumento SNPS, tremores, agitação.
- Antídoto: atropina + pralidoxima
- Intoxicação crônica: alterações endócrinas, depressão, efeito 
hepatotóxico.
Praguicidas
4) Piretroides
- Mecanismo de ação: Inibição dos canais de 
sódio (tanto de insetos quanto de mamíferos);
- Porém, são rapidamente metabolizados no 
organismo dos mamíferos e excretados, não 
se acumulando nos tecidos 
- Em doses muito altas: despolarizam 
completamente a membrana da célula nervosa 
e bloqueiam a excitabilidade, podendo produzir 
danos permanentes 
- Bastante tóxicos para peixes e artrópodes 
aquáticos, assim como para as abelhas.
Inseticidas 
domésticos: 
mistura de 
piretroides e 
carbamatos
Exercício
A respeito da toxicologia do mercúrio, analise as afirmações a seguir:
I. No ambiente, o mercúrio orgânico é biotransformado por bactérias em 
mercúrio metálico.
II. O mercúrio inorgânico interfere com a biossíntese do heme, portanto 
um achado laboratorial comum é o pontilhado basófilo em hemácias.
III. O metilmercúrio se acumula em grandes quantidades nos peixes.
Considere V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas. Qual a 
alternativa correta?
a) V, F, F.
b) V, V, F.
c) V, V, V.
d) V, F, V.
e) F, F, V.
Atividade
A fim de caracterizar a toxicidade dos pesticidas organofosforados, foi realizado o seguinte
experimento:
Ratos albinos machos e fêmeas da linhagem Wistar (225 g + 25 g) foram divididos em 4 grupos,
numerados de 1 a 4. Cada grupo contém 8 animais.
• O grupo 1 foi tratado apenas com o organofosforado paraoxon (0,3 mg/kg);
• O grupo 2 com paraoxon (0,3 mg/kg) seguido imediatamente de atropina (0,3 mg/kg);
• O grupo 3 com paraoxon (0,3 mg/kg) seguido imediatamente de pralidoxima (10,0 mg/kg) e
• O grupo 4 (Controle) recebeu apenas veículo (0,25 mL).
Os sinais de intoxicação e sua intensidade foram observados diariamente após a aplicação dos
produtos e registrados durante a primeira hora e a cada 30 min das seis horas subsequentes.
Observou-se broncoconstrição, bradicardia, diarreia, vômito, aumento na frequência de urinar,
sialorreia, sudorese intensa, fasciculações musculares, seguidas de flacidez muscular e agitação
psicomotora.
• O grupo 1 apresentou os sinais mais intensos.
• O grupo 2, a aplicação de atropina diminuiu a intensidade dos sinais, com exceção da
fasciculação e da flacidez musculares, e preveniu a ocorrência de diarréia.
• O grupo 3, a pralidoxima impediu a manifestação de todos os sinais.
Com base no observado, responda:
a) Justifique o aparecimento dos sinais da intoxicação relatados acima.
a) Por que a atropina não foi capaz de reverter as fasciculações e a flacidez muscular?
b) Por que a pralidoxima impediu a manifestação de todos os sintomas?