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Disciplina: Biorremediação Aula: 08 ECOTOXICOLOGIA E POLUIÇÃO AMBIENTAL Profa. Elidamar Nunes de Carvalho Lima email: elidamarnunes@usp.br São Paulo, 09 de Novembro de 2020 1 2 Ecotoxicologia Conceitos Definições Histórico.. Poluição Ambiental Conceitos Definições Histórico ... ROTEIRO Ecotoxicologia • Ecotoxicologia ou Toxicologia Ambiental é a área da toxicologia relacionada ao estudo de efeitos tóxicos aos constituintes de ecossistemas, causados por poluentes sintéticos ou naturais • O termo surgiu na década de 60, através de René Truhaut, que definiu como sendo "o ramo da toxicologia preocupado com o estudo de efeitos tóxicos causados por poluentes naturais ou sintéticos, sobre quaisquer constituintes dos ecossistemas: animais, vegetais ou microrganismos. O que é? 3 3 Ecotoxicologia é uma su-área da Toxicologia Ambiental, dedicada a estudar os impactos de substâncias químicas de origem antropogênica no ambiente, nas populações dentro de ecossistemas Analisa os impactos de poluentes químicos ambientais em seres vivos (ênfase a não-humanos) Estudo do transporte, destino e interações das substâncias tóxicas no ambiente Ecotoxicologia Toxicologia Ambiental 4 Objetivos mais comuns Obtenção de dados para avaliação de risco e manejo ambiental. Desenvolver e testar as exigências legais para o desenvolvimento e liberação de novos produtos. Desenvolver princípios teóricos e empíricos para melhorar o conhecimentos sobre o comportamento e efeitos dos agentes químicos em sistemas vivos. Ecotoxicologia Objetivos Comuns 5 5 Possibilidades de contaminação 5% das áreas agricultadas usam agrotóxicos Produtos sanitários Derivas e chuvas Armazenamento de agrotóxicos Lixo industrial de fábricas de agrotóxicos e de indústrias de alimentos Uso doméstico (esgoto) Limpeza de banheiras carrapaticidas Objetivos mais comuns Ecotoxicologia Possibilidades de Contaminações 6 6 Agrotóxico Persistência no solo DDT 4 anos BHC 3 anos Trifuralina 6 meses Aldrin 2 anos Malation 1 semana Glifosato 1 mês (meia vida) Objetivos mais comuns Ecotoxicologia Persistência Ambiental 7 DDT: diclorodifeniltricloroetano, primeiro pesticida moderno, muito usado durante e após a Segunda Guerra Mundial BHC: Hexaclorobenzeno, pó de broca, pesticida , composto químico sintético na forma de um sólido cristalino branco. Caracteriza-se pela sua alta toxicidade, e persistência no meio ambiente/bioacumulação 7 Toxicidade Aguda Substância que causa dano ou morte em curto espaço de tempo após contato com os organismos acompanhados Toxicidade Crônica Substância que só vem a causar dano ou morte ao organismo acompanhado, após um longo espaço de tempo ou após sucessivas exposições. Objetivos mais comuns Ecotoxicologia Toxicidade - Definições 8 8 • Uma avaliação completa exige que os testes sejam realizados com produtores primários, consumidores primários e secundários. Uso de seres vivos para determinação de toxicidade, por meio de exposição a uma concentração do poluente, por tempo determinado Objetivos mais comuns Ecotoxicologia Biotoxicidade - Acompanhamento 9 9 “Medida” de toxicidade Dose Letal 50 (DL50): Dose de agente químico ou físico que causa morte de pelo menos 50% dos organismos Dose Efetiva 50 (DE50): Dose de um agente que se espera produzir um determinado efeito em 50% dos organismos Dose Efetiva Mínima (DEM): Dose na qual o efeito tóxico estatístico definido como mínimo é encontrado Dose Efetiva Não-Observável (DNO): Dose na qual a toxicidade não é significativa do ponto de vista estatístico. Ecotoxicologia Medida de Toxicidade 10 10 Toxicologia Ambiental Ecotoxicologia - Abrangência 11 A Ecotoxicologia é fundamentada em bases da toxicologia convencional onde atua os efeitos individuais, mas precisa enfatizar: populações comunidades ecossistemas Toxicologia Ambiental Ecotoxicologia 12 Toxicologia Ambiental Ecotoxicologia - Efeitos 13 SEGURANÇA: probabilidade de uma substância não produzir efeito nocivo sob determinadas condições previamente estabelecidas Dose Concentração Tempo de exposição, etc. RISCO: probabilidade de uma substância produzir efeito nocivo. Toxicologia Ambiental Segurança e Qualidade do Ambiente 14 Como avaliar o risco ambiental para os seres vivos ? • O biota aquático pode ser usado como indicador de ecotoxicidade, Ex: algas, microinvertebrados, peixes, etc podem dar informações sobre a qualidade da água e auxiliar no monitoramento da ecotoxicidade de um Agente Tóxico – A.T.) • Espécies de ciclo de vida podem emitir “alerta” sobre efeitos a curto/médio prazo • Espécies de ciclo de vida longa podem indicar riscos sobre efeitos a médio/longo prazo. Ex.: bioacumulação Toxicologia Ambiental Qualidade do Ambiente 15 Como avaliar o risco de toxicidade para os seres vivos ? IBAMA: “Potencial de Periculosidade Ambiental“ (PPA) Avaliação de diversos aspectos: Características fisico-químicas Comportamento ambiental como degradação, mobilidade, etc. Toxicidade em organismos-modelo Genotoxicidade Carcinogenicidade Embriotoxicidade (organismos superiores) Toxicologia Ambiental 16 Qualidade do Ambiente Como avaliar o risco de toxicidade para os seres vivos ? • Devido a questões éticas/práticas, os testes são feitos em um número limitado de espécies, o que inviabiliza alguns dados pois a extrapolação entre espécies é difícil Ex.: Daphnia magna (crustáceo do zooplancton) – modelo para avaliação de toxicidade aquática Eisenia fetida e Lumbricus terrestris (minhocas terrestres) modelos para estudos de toxicidade no solo Toxicologia Ambiental Ecotoxicologia 17 Risco de um Agente Tóxico - AT para seres vivos em um ecossistema Para avaliação do risco de um AT, é necessário conhecer sobre: - Dados toxicológicos - Conhecimento sobre o destino ambiental - Individuos - População Toxicologia Ambiental Ecotoxicologia Conclusão: p/avaliar o risco de um AT em um ecossistema , os modelos toxicológicos tradicionais (seres humanos) não são suficientes 18 A concentração indoor pode ser maior do que no ambiente externo. Em um ambiente fechado, a exposição pode estar relacionada à proximidade de diferentes fontes emissoras - Síndrome do edifício doente (ar condicionado, carpetes, produtos de limpeza) - Tabagismo ativo e passivo Toxicologia Ambiental Ecotoxicologia – Poluição indoor 19 Biodisponibilidade em compartimentos ambientais - Sobre o ambiente: é necessário considerar -Características físico-químicas dos sedimentos (pH, presença de outras substâncias, etc.) - Características físico-químicas da água (pH, força iônica, etc.) Presença / comportamento de microorganismos Transformações bióticas e abióticas Toxicologia Ambiental Riscos Ecológicos 20 Biodisponibilidade em compartimentos ambientais Ex.: mercúrio em ambiente aquático - Como avaliar o risco para os seres vivos ? - Sobre o mercúrio é necessário considerar - A forma (organometálico / inorgânico / oxidação) - A concentração (nos sedimentos / na água) Biodisponibilidade - Disponibilidade de um contaminante presente em uma matriz ambiental, que pode atuar em um sistema biológico Toxicologia Ambiental Riscos Ecológicos 21 - São metabólitos/produtos da interação com o contaminante/molécula ou célula-alvo. Ex.: sangue - adutos DNA/substâncias carcinogênicas Produzem informação quantitativas sobre danos já estabelecidos/potenciais à saúde Ex.: enzimas hepáticas – biomarcadores de exposição a pesticidas clorados (DDT, DDE, DDD) Biomarcador Organismo Poluente inibição da AChE peixes, moluscos, crustáceos pesticidas organofosforados e carbamatos indução de metalotioninas peixes metais (Zn, Cu, Cd, Hg, etc.) indução da EROD ou CYP-450 1 A peixes PAHs, alguns PCBs, dioxinas indução da vitelogenina peixes jovens machos disruptores endócrinos adutos de DNA peixes, moluscos PAHs, triazinas Toxicologia Ambiental Biomarcadores – Controle de Qualidade Ambiental 22 A maioria dos estudosecotoxicológicos são complexos, dependem: - Fatores individuais de cada ecossistema (ex.: fatores ambientais, características fisico-químicas, etc); - Grande variação/diversidade entre as espécies vivas exposta aos agentes tóxicos-AT; Presença de outros AT e/ou de seus metabólitos e produtos de degradação É necessário considerar que cada caso é um caso e deve ser analisado o AT no meio ambiente. Toxicologia Ambiental Biomarcadores - Análises 23 Toxicologia: ramo das ciências da área da Saúde “Estudos de caso” : ferramenta frequentemente usada para estudos e pesquisa na área da Saúde. - Origem: Medicina e Psicologia; consistia na análise detalhada de um “caso” ( = um paciente) , explicando a dinâmica e patologia de uma doença ou problema (= sintomas, evolução, tratamento, etc.) - Pode ser usada como ferramenta de estudos qualitativos, sobretudo nas Ciências Humanas e Sociais - Pode ser usado como metodologia didática, em diversas áreas do conhecimento, Poluentes Químicos e Ecotoxicologia Toxicologia Ambiental Origens – Termos 24 O estresse do trânsito urbano; Pneus/depósitos à proliferação de vetores da Dengue. 25 POLUIÇÃO AMBIENTAL • No ano de 2000, cerca de 63,6% do total de internações por Doenças Infecciosas e Parasitárias foi devido a Doenças Relacionadas a um Saneamento Ambiental Inadequado – D.R.S.A.I. • Norte e Nordeste esse percentual é maior que 70%, principalmente pelo alto número de hospitalizações por diarreia nessas regiões. Poluição Ambiental Morbi-mortalidade 26 27 Poluição Ambiental Morbi-mortalidade • A globalização permeia o trabalho e reduz os empregos formais, aumentando o emprego informal • Mudanças na legislação e proteção ao trabalhador podem evitar às condições insalubres e perigosas, propiciando um aumento quantitativo das situações de risco no ambiente de trabalho. Poluição Ambiental Globalização vs Ambiente 28 • A globalização aumenta a vulnerabilidade da população de trabalhadores a uma grande variedade de doenças. • Alguns grupos de trabalhadores, como por exemplo os negros que ocupam os postos de trabalho menos qualificados e mais perigosos, são mais atingidos por este processo, além do que há uma maior inserção do grupo infanto-juvenil no mercado de trabalho. (IBGE, 1999) Poluição Ambiental Globalização vs Ambiente 29 • Doenças decorrentes dos ambientes de trabalho, embora subnotificadas, sofreram um acréscimo no número de ocorrências registradas e, apesar de não envolverem os trabalhadores do setor informal, os dados ainda não demonstram a complexidade desta problemática • As estatísticas sobre acidentes e doenças do trabalho compiladas pela Previdência Social cobrem somente os trabalhadores segurados pelo Seguro Acidente do Trabalho (SAT), trabalhadores empregados, celetistas, e alguns segurados especiais, apenas 27,7% da população economicamente ativa ocupada do país. Poluição Ambiental Globalização vs Ambiente 30 • O controle da malária, até pouco tempo, era baseado no uso do DDT (organoclorado altamente persistente no meio ambiente), produto que causa danos à flora, à fauna e à saúde humana • Em 1999, o Sistema de Informação Tóxico-farmacológica registrou 398 óbitos por exposição aos agrotóxicos, dos quais 140 foram de origem ocupacional • Os dados não refletem a realidade, pois estão subestimados. Poluição Ambiental Produtos Químicos vs Saúde ambiental 31 • A contaminação ocupacional por agrotóxicos é uma questão relevante nas áreas rurais brasileiras, variam de 3 a 23% (Almeida & Garcia, 1991; Gonzaga et al., 1992; Faria et al., 2000) • Baseado nos limites mínimos reportados e na população rural brasileira envolvida em atividades agrícolas, estima-se anualmente que estão contaminados 540.000, e mortos 4.000 Poluição Ambiental Contaminação Ocupacional 32 33 Poluição Ambiental Produtos Químicos vs Saúde ambiental • Um estudo realizado pelo INCQS/Fiocruz verificou grau de contaminação por resíduos de pesticidas de frutas brasileiras (morango, tomate e mamão) revelou contaminação em 35% das amostras, com grande variação de região para região • No caso do mamão, na região Nordeste, essa contaminação atingiu 70% das amostras analisadas • Um dos contaminantes avaliados - Dicofol, tem ação carcinogênica, endócrina, imunotóxica e neurotóxica, sendo que a substância base deste produto é considerada uma das mais tóxicas para o ecossistema e para a saúde humana. Poluição Ambiental Contaminantes 34 • A biotecnologia dos transgênicos, pode ser uma alternativa para os processos produtivos na agricultura. • Os organismos geneticamente modificados OGM, podem determinar a dependência total dos produtores rurais a um monopólio multinacional. • A incerteza sobre os riscos decorrentes do consumo de alimentos transgênicos para a saúde do homem, e para o ambiente, exige que essas tecnologias sejam submetidas ao "Princípio da Precaução". Biotecnologia e Saúde Ambiental OGM e Saúde Ambiental 35 • Em 1960, uma empresa multinacional instalou uma fundição em Santo Amaro, BA • Em 1987, o empreendimento foi repassado para um grupo brasileiro • Em 1993, a fundição fechou suas portas, demitindo 250 funcionários e deixou um imenso passivo ocupacional e ambiental. • Houve contaminação por Chumbo, cádmio e outros poluentes gerados pela fundição que prejudicaram/ contaminaram o ar, água, solo, sedimentos fluviais e marítimos, vegetação natural, produção hortifrutigranjeira, peixes, mariscos, gado bovino e, sobretudo, os trabalhadores e a população do lugar Poluição Ambiental Impactos Gerados 36 Poluição Ambiental Poluição Atmosférica – Prejuízos 37 • Em Alta Floresta/MT, foi registrado aumento de 20 vezes no número de pacientes portadores de doenças respiratórias, durante um episódio de queima de biomassa. Poluição Ambiental Poluição Atmosférica 38 • No Brasil, grande parte das doenças/mortes por problemas respiratórios nos últimos anos está associada à deterioração da qualidade do ar, sobretudo nas grandes cidades. • Entre 1970 e 2000, houve aumento da emissão de poluentes, variando entre 200%, no caso do dióxido de enxofre (SO2), a 500% no caso de hidrocarbonetos. • Estes gases, junto com a fumaça negra emitida pelos veículos, contribuem para o aumento de doenças respiratórias. Poluição Ambiental Poluição Atmosférica 39 • Em São Paulo, estima-se que 17.000.000 pessoas sofram os efeitos da poluição atmosférica. • Quando a poluição aumenta na capital, aumenta os problemas respiratórios, que passam a responder por 20 a 25% dos atendimentos, com 10 a 12% de mortes. Poluição Ambiental Poluição Atmosférica 40 • A sílica e o asbesto/amianto representam importantes agentes de pneumopatias, presentes de forma principal em alguns ambientes de trabalho (ex: indústrias extrativas, têxteis, e de construção civil, etc). • No Brasil, a identificação dos casos de pneumopatias decorrentes destes agentes, tem ocorrido somente em trabalhadores, se intensificou na década de 90, é pequeno o número de casos registrados frente ao número de expostos. Poluição Ambiental Poluição - Trabalhadores 41 42 Poluição Ambiental Poluição - Trabalhadores • Em 1983, na cidade de Cubatão – SP centenas de casos de intoxicação por benzeno foram diagnosticados, sendo que o mesmo problema foi identificado em diversos pólos petroquímicos e siderúrgicos do país (ex: Volta Redonda-RJ, Ouro Branco-MG, Camaçari-BA, Vitória-ES), com mais de 4.000 casos diagnosticados. Poluição Ambiental 43 Histórico dos Poluentes/Contaminações no Brasil • Em 1985 foi um ano marcado pelo descobrimento de aterros clandestinos de organoclorados, em diversas áreas da Baixada Santista - SP, vitimando residentes e trabalhadores com resíduos de pentaclorofenol, tetracloreto de carbono, percloroetileno e hexaclorobenzeno. • Foram observados resíduos de hexaclorobenzeno no leite materno de mulheres da área contaminada, ealterações citogenéticas e hepáticas entre os trabalhadores da indústria causadora da contaminação. Poluição Ambiental 44 Histórico dos Poluentes/Contaminações no Brasil • Em 1986 na Vila Socó, região de Cubatão-SP, houve uma grande destruição pelo fogo, em razão da queima de gasolina vazada de tubulações de uma indústria de refino de petróleo. • No mesmo ano, na cidade de Goiânia-GO, houve o maior acidente com substância radioativa, fora de uma planta nuclear, com o Césio137. Poluição Ambiental Histórico dos Poluentes/Contaminações no Brasil 45 • Em 1996 em Caruarú-PE mais de 60 pacientes de uma clínica de hemodiálise morreram devido a contaminação na água (utilizada no processo de diálise) por cianobactérias (algas azuis) produtoras de toxinas 46 Fogo Vila Socó Césio - Goiânia Hemodiálise - Caruaru • Em 2000, três importantes problemas ambientais, com risco para a saúde, foram registrados: Em Mauá-SP, foi observado emanação de hidrocarbonetos aromáticos, o benzeno, em um condomínio erguido sobre um terreno utilizado no passado como depósito clandestino de resíduo industrial (isso era desconhecido pelos moradores) 2) Em Paulínia-SP, resíduos clorados e metais pesados de uma empresa produtora de agrotóxicos e de incineração de resíduos organoclorados, contaminaram o solo/lençol freático, expondo os moradores do entorno da empresa Poluição Ambiental 47 Histórico dos Poluentes/Contaminações no Brasil 3) Outro local com um intenso processo de contaminação, é a Serra do Navio/Amapá, uma área de exploração de manganês, incluindo resíduos de arsênio, presentes no ambiente • Essa contaminação estende-se para áreas distantes da fonte de mineração, incluindo a área urbana. • O manganês pode produzir síndromes neurológicas e o arsênio é cancerígeno para a espécie humana. Poluição Ambiental 48 Histórico dos Poluentes/Contaminações no Brasil • Deve-se considerar os desastres ambientais, considerados como desastres naturais, ocorridos no território brasileiro (Ex: inundações, estiagens, secas, deslizamentos e incêndios florestais) • Excetuando-se os deslizamentos, todos os outros foram, consequências diretas do fenômeno "El NIÑO", que afetou o clima e o regime das chuvas de todo o país • Outros fatores de impacto é a ocorrência de incêndios florestais/região Norte, a seca/região Nordeste e as inundações/região Sul. Poluição Ambiental 49 Histórico dos Poluentes/Contaminações no Brasil • O impacto desses desastres afetam a economia significativamente, sendo que, a região Nordeste, onde vive cerca de 30% da população do país/com menor poder aquisitivo, é a mais afetada. • Em 1998, a região Nordeste teve 75,5 % da sua área afetada pela seca, com 1.429 municípios atingidos e 24 milhões de pessoas afetadas. Poluição Ambiental 50 Histórico dos Poluentes/Contaminações no Brasil • Outros fatores como deslizamentos de terra, durante chuvas torrenciais em áreas urbanas vulneráveis, acabem por dizimar muitas pessoas a cada ano • Enchentes em áreas urbanas têm sido responsáveis também por epidemias de leptospirose. • Em 1988 e 1996, o Rio de Janeiro, teve um aumento na incidência anual de leptospirose entre 10 a 30 vezes. Poluição Ambiental 51 Histórico dos Poluentes/Contaminações no Brasil • A vigilância possui caráter sistêmico e busca reorientar o planejamento e a gestão das diversas vigilâncias, implementadas no Sistema Único de Saúde (SUS), tais como: - Vigilância Epidemiológica (sobre as populações); - Vigilância Sanitária (de produtos e serviços); - Vigilância em Saúde do Trabalhador (das condições e riscos à saúde no ambiente de trabalho; - Vigilância AMBIENTAL (dos riscos sócio-ambientais). Poluição Ambiental Vigilância à Saúde no Brasil - Instituições 52 • A FUNASA regulamentou a Portaria do Ministério da Saúde n 1. 399, de 15 de dezembro de 1999, no que se refere as competências da União, Estados, Municípios e Distrito Federal, na área de Vigilância Ambiental em Saúde, por meio da Instrução Normativa n. 1 de 25 de setembro de 2001 • Nesta, são estabelecidas as principais atribuições dos três níveis de governo, descrevendo as ações específicas da vigilância ambiental em saúde e as medidas de prevenção e controle dos fatores de risco físicos, químicos e biológicos do meio ambiente, relacionados às doenças e agravos à saúde. Poluição Ambiental Vigilância à Saúde no Brasil - Instituições 53 • Em junho de 2003, a Secretaria de Vigilância em Saúde (SVS) absorveu as atribuições do antigo Centro Nacional de Epidemiologia (Cenepi) e, baseada no Decreto n° 3.450, maio de 2000, assumiu a gestão do Sistema Nacional de Vigilância Epidemiológica e Ambiental em Saúde. • A Instrução Normativa n° 1, de março de 2005 regulamentou o Subsistema Nacional de Vigilância em Saúde Ambiental (SINVSA). Entre suas atribuições estão coordenação, avaliação, planejamento, acompanhamento, inspeção e supervisão das ações de vigilância relacionadas às doenças e agravos à saúde. Poluição Ambiental Vigilância à Saúde no Brasil - Instituições 54 ATRIBUIÇÕES DO SUBSISTEMA NACIONAL DE VIGILÂNCIA EM SAÚDE AMBIENTAL: 1) Água para consumo humano (Sistema de Informação de Vigilância da Qualidade da Água para Consumo Humano - SISAGUA e VIGIAGUA); 2) Contaminações do ar e do solo (VIGIAR, VIGISOLO); 3) Desastres naturais (VIGIDESASTRES); 4) Contaminantes ambientais e substâncias químicas (Programa Nacional de Vigilância em Saúde Ambiental relacionado às Substâncias Químicas, VIGIQUIM); 5) Acidentes com produtos perigosos (VIGIAPP); Poluição Ambiental Vigilância à Saúde no Brasil - Instituições 55 ATRIBUIÇÕES DO SUBSISTEMA NACIONAL DE VIGILÂNCIA EM SAÚDE AMBIENTAL: 6) Efeitos dos fatores físicos (Sistema de Vigilância em Saúde Ambiental relacionado a Fatores Físicos, VIGIFIS; 7) Condições saudáveis no ambiente de trabalho (Vigilância em saúde relacionada ao ambiente de trabalho, VIGIAMBT). Cabe ainda ao SINVSA elaborar indicadores e sistemas de informação de vigilância em saúde ambiental para análise e monitoramento, promover intercâmbio/experiências e estudos, ações educativas e orientações e democratizar o conhecimento na área. Poluição Ambiental Vigilância à Saúde no Brasil - Instituições 56 Nome do Grupo de Pesquisa* Censo 2004 Base Corrente Saúde Ambiental (Palavra exata) 20 104 Saúde Ambiental (Todas as palavras) 82 138 Saúde & Ambiente (Todas as Palavras) 113 140 Evolução dos Grupos de Pesquisa em Saúde Ambiental cadastrados no CNPq, 2004-Base Corrente * - Busca feita sobre Nome do grupo, Título das linhas de pesquisa e Palavras-chave da linha de pesquisa. 57 Alguns desafios dos Programas Educacionais/Pós-Graduação em Saúde Pública e Meio Ambiente: - Abordagens que variam do elementar ao complexo; - "Cientistas" versus "extensionistas"; - Relação com empresas (Saúde do Trabalhador); - Mercado de trabalho para este novo profissional. Poluição Ambiental Vigilância à Saúde no Brasil - Desafios 58 S. Oga et al., Fundamentos de Toxicologia – 4ª Ed. (2014). Brickus e Aquino-Neto Química Nova 22 (1), Janeiro 1999. IQ/UFRJ. Almeida & Garcia, 1991; Gonzaga et al., 1992; Faria et al., 2000. L. P. Sá e Salete L. Queiroz. Estudo de Casos no Ensino de Química. 2011. Guilherme Franco Netto e Fernando Ferreira Carneiro, Ciência & Ambiente 25, 2002. REFERÊNCIAS Contato-dúvidas: elidamarnunes@usp.br 59