Ecotoxicologia

Aquática

Bióloga MSc. Débora Monteiro Brentano

1. Conceito

2. Breve Histórico

3. Experimentação

3.1 Relevância Ecológica

3.2 Sensibilidade

4. Princípio do Método

4.1 Testes agudos

4.2 Testes crônicos

5. Legislação

6. Estudo de Caso

ECOLOGIA TOXICOLOGIA

Ciência que estuda

a relação dos seres

vivos entre si e com

o ambiente que os

cerca

Ciência que estuda

o efeito de um

agente químico em

uma dada espécie

Ecotoxicologia

Ciência que estuda os efeitos de um ou mais agentes

químicos sobre uma população ou comunidade de

organismos e seus reflexos sobre o ecossistema.

1. Conceito

Silent Spring – Rachel Carson (1962)

Descreve os efeitos catastróficos do uso indiscriminado de pesticidas

(décadas de 1940 e 1950)

Separação da Ecotoxicologia da Toxicologia Clássica.

2. Breve Histórico

O termo Ecotoxicologia foi cunhado por René Truhaut, em 1969, reunindo a designação eco (do grego oikos, elemento de composição com o significado de casa, domicílio, habitat) e a palavra toxicologia (ciência dos agentes tóxicos, dos venenos e da intoxicação).

BREVE HISTÓRICO SOBRE ECOTOXICOLOGIA

NO MUNDO

Primeiros testes entre 1863 e 1917.

Termo foi sugerido pela primeira vez em 1969.

A partir dos anos 70 aplicação dos testes

ecotoxicológicos.

Na década de 80 testes foram normalizados.

NO BRASIL

. 1971 primeiro trabalho Rocha et al. em São

Paulo.

. 1975 CETESB - programa de padronização da

ISO.

. 1982 no RJ - Encontro Técnico com entidades

ambientais e universidades.

. 1985 em Brasília . Encontro Técnico haviam

projetos similares.

1990 CETESB . Seminário com várias

entidades. Ênfase ao controle de efluentes

líquidos.

1991 Petrobras promoveu 1º Encontro de

Ecotoxicologia.

2000 - Sociedade Brasileira de Ecotoxicologia .

SETAC Brasil.

O XIV Congresso Brasileiro de Ecotoxicologia

ocorrerá em 2016, em Curitiba/PR.

Podemos determinar a ecotoxicidade através de análises químicas?

Como avaliar a ecotoxicidade?

A Ecotoxicologia deve envolver tanto

observação (Ecologia) quanto

experimentação.

O organismo-teste tem como

princípio proteger o maior número de

espécies dentro de um ecossistema,

e a sua escolha se faz principalmente

pela sensibilidade deste ao poluente

em questão, e da sua relevância

ecológica dentro do ecossistema.

Organismo-teste

3. Experimentação

Produtor

Consumidor 1º

Consumidor 3º

Consumidor 2º

Seleção de um organismo-teste

3.1 Relevância Ecológica

Parâmetros medidos a diferentes

níveis de organização biológica

Celular Organismo População Ecossistema

Comunidade

Relevância ecológica Custo

Praticabilidade Reprodutibilidade

Minutos – Horas - Dias Dias – Semanas Semanas –

Horas –Anos Anos

Critérios de Seleção:

Disponibilidade

Sensibilidade

Reprodutibilidade

Padronizabilidade

Praticabilidade

Rapidez

Justificabilidade

Selenastrum capricornutum

Scenedesmus subspicatus

Daphnia magna

Ceriodaphnia dubia

Danio rerio

Pimephales promelas

Poecilia reticulata

Escolha do organismo-teste

Usar os estágios mais sensíveis

Preferencialmente usar mais de um nível

trófico

Ensaio de ecotoxicidade já padronizado

Espécies tropicais quando possível

Norma

ABNT NBR 15411-1:2012

Ecotoxicologia aquática — Determinação do efeito inibitório de amostras aquosas sobre a emissão de luz de

Vibrio fischeri (ensaio de bactéria luminescente)

Parte 1: Método utilizando bactérias recém-cultivadas

ABNT NBR 15411-2:2012

Ecotoxicologia aquática — Determinação do efeito inibitório de amostras aquosas sobre a emissão de luz de

Vibrio fischeri (ensaio de bactéria luminescente)

Parte 2: Método utilizando bactérias desidratadas

ABNT NBR 15411-3:2012

Ecotoxicologia aquática — Determinação do efeito inibitório de amostras aquosas sobre a emissão da

bioluminescência de Vibrio fischeri (ensaio de bactéria luminescente)

Parte 3: Método utilizando bactérias liofilizadas

ABNT NBR 15350:2012

Ecotoxicologia aquática — Toxicidade crônica de curta duração — Método de ensaio com ouriço-do-mar

(Echinodermata: Echinoidea)

ABNT NBR 12648:2011

Ecotoxicologia aquática - Toxicidade crônica - Método de ensaio com algas (Chlorophyceae)

ABNT NBR 15308:2011

Ecotoxicologia aquática — Toxicidade aguda — Método de ensaio com misídeos (Crustacea)

ABNT NBR 15088:2011

Ecotoxicologia aquática - Toxicidade aguda - Método de ensaio com peixes

ABNT NBR 13373:2010

Ecotoxicologia aquática - Toxicidade crônica - Método de ensaio com Ceriodaphnia spp (Crustacea,

Cladrocera)

ABNT NBR 12713:2009

Ecotoxicologia aquática - Toxicidade aguda - Método de ensaio com Daphnia spp (Crustacea, Cladocera)

ABNT NBR 15537:2007

Ecotoxicologia terrestre - Ecotoxicidade aguda - Método de ensaio com minhocas

ABNT NBR 15499:2007

Ecotoxicologia aquática - Toxicidade crônica de curta duração - Método de ensaio com peixes

ABNT NBR 15470:2007

Ecotoxicologia aquática - Toxicidade em sedimento - Método de ensaio com Hyalella spp (Amphipoda)

ABNT NBR 15469:2007

Ecotoxicologia aquática - Preservação e preparo de amostras

ABNT NBR ISO 15799:2011

Qualidade do solo — Guia para caracterização ecotoxicológica de solos e materiais de solo

ABNT NBR ISO 17512-1:2011

Qualidade do Solo — Ensaio de fuga para avaliar a qualidade de solos e efeitos de substâncias químicas no

comportamento

Parte 1: Ensaio com minhocas (Eisenia fetida e Eisenia andrei)

Padrão de Resposta

3.2 Sensibilidade

Lote CE50 24h

K2Cr2O7 Data

69 0,88 05/03/2013

71 0,53 12/03/2013

73 0,85 09/04/2013

77 1,11 28/05/2013

74 0,87 11/06/2013

78 0,95 16/07/2013

79 1,04 16/07/2013

80 0,95 30/07/2013

81 1,23 20/08/2013

82 1,13 20/08/2013

83 1,05 19/09/2013

84 1,05 09/10/2013

85 0,99 25/09/2013

86 0,94 08/10/2013

87 0,87 05/11/2013

88 0,75 05/11/2013

90 0,85 19/12/2013

91 0,71 18/12/2013

92 0,77 23/01/2013

93 0,76 05/02/2013

94 0,78 23/01/2013

95 0,79 27/03/2014

96 0,84 11/03/2014

97 0,77 12/03/2014

98 0,59 12/03/2014

0,881 Média

0,166 Desvio

18,823 CV

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

Dicromato de Potássio (K2Cr2O7/0

2XDP 0,332

Média + 1,2

Média - 0,5

Lote CE50 24h

NaCl Data

69 6,11 27/02/2013

71 5,86 12/03/2013

73 6,01 16/04/2013

77 5,71 28/05/2013

74 5,62 11/06/2013

78 6,04 16/07/2013

79 5,36 30/07/2013

80 5,60 09/10/2013

81 5,65 20/08/2013

82 5,51 10/10/2013

83 5,23 25/09/2013

84 5,81 22/10/2013

85 5,73 23/10/2013

86 5,71 22/10/2013

87 6,11 05/11/2013

88 5,83 26/11/2013

90 3,72 23/01/2013

91 5,35 23/01/2013

92 5,65 06/02/2014

93 5,03 05/02/2014

94 6,50 18/03/2014

95 5,86 03/04/2014

96 5,87 18/03/2014

97 5,81 18/03/2014

98 5,52 12/03/2014

5,648 Média

0,507 Desvio

8,971 CV

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

Cloreto de Sódio (NaCl)

2XDP

1,013

Média + 6,7

Média -

4,6

Scatterplot of NaCl against Dicro

-3 -2 -1 0 1 2 3

Dicro

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

Na

Cl

Dicro:NaCl: r = -0,0811; p = 0,6644; r2 = 0,0066

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

Dicro

NaCl

Metodologia de cultivo

Organismos-teste são expostos a

várias diluições da amostra a ser

testada, por um período determinado de

tempo.

A resposta dos organismos é

dada pela inibição de suas atividades

(imobilidade/morte), alteração no padrão

reprodutivo ou outra alterações

fisiológicas.

O princípio do método

4. Princípio do Método

TESTES ECOTOXICOLÓGICOS

Teste Agudo

Testes realizados em curto espaço de tempo, com uma única exposição à

substância. Em geral, é o primeiro estudo realizado acerca de uma

substância. Detecta efeitos imediatos, geralmente irreparáveis.

4.1 Testes agudos

Princípio do Teste Ecotoxicológico

Diluição testada em duplicata

Neonatos de 2 a 26h

Teste de 48h

Diluições preparadas com precisão volumétrica, em

progressão geométrica de razão 1,2 a 2

Meio de cultura ISO (ISO 6341, 1989)

Controle 2 4 8 16 32

25 mL

. Fator de toxicidade-FT

Número adimensional que expressa a menor diluição do

efluente que não causa efeito deletério agudo aos

organismos, num determinado período de exposição,

nas condições de ensaio.

.Concentração letal/efetiva mediana-

CL50 ou CE50

É a concentração do efluente que causa efeito agudo

(letalidade ou imobilidade) a 50% dos organismos, em

determinado período de exposição, nas condições de

ensaio.

Resultados

Concentração Organismos imóveis

24h 48h

A B A B

Controle 0 0 0 0

32 0 0 0 1

16 2 1 3 1

8 3 3 3 4

4 4 4 4 6

2 9 8 10 9

FT 48h = 32

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

C32 (3,12%) C16(6,25%) C8(12,5%) C4(25%) C2(50%)

Concentração

Nº

ind

ivíd

uo

s i

mó

veis

CE(I)50 48h = 17,7%

Toxicidade aguda para Daphnia similis

com efluentes líquidos de curtumes

Variação da toxicidade de efluentes de mesma atividade industrial Estudos internos da CETESB

Indústria CE 50; 48 h (%) CE 50; 48 h (%)

Efluente bruto Efluente tratado

A 2,5 2,5

B 4,5 11,4

C 0,9 16

D 1,2 27,5

E 0,08 33,5

F 48 29

G 7 50

Teste Crônico

Testes realizados em um

longo espaço de tempo,

cobrindo todo o ciclo de

vida do organismo-teste.

A substância a ser testada

deve ser administrada em

concentrações compatíveis

com a sobrevivência dos

elementos teste.

4.2 Testes crônicos

Princípio do Teste

Cada diluição é testada 10 vezes

Neonatos de 2 a 26h

Teste de 21 dias

Diluições preparadas com precisão volumétrica, em

progressão geométrica de razão 1,2 a 2

Meio de cultura ISO (ISO 6341, 1989)

Controle 2 4 8 16 32

25 mL

CENO - Concentração de Efeito Não

Observado

Maior concentração do efluente que não causa

efeito deletério estatisticamente significativo na

sobrevivência e reprodução dos organismos

CEO - Concentração de Efeito Observado

Menor concentração do efluente que causa efeito

deletério estatisticamente significativo na

sobrevivência e reprodução dos organismos

Resultados

CEO = 50% CENO = 25%

Concentrações 2 4 8 16 32 C

1 43 50 49 65 90 47

2 37 32 49 39 77 47

3 39 33 45 56 65 47

4 30 36 52 46 78 55

5 41 54 45 32 76 28

6 45 62 35 49 69 85

7 34 54 51 52 80 50

8 48 52 57 37 67 71

9 40 58 57 42 82 71

10 53 65 21 53 0 60

Total 410 496 461 471 684 561 filhotes/mãe/ninhada 8,2 9,9 9,2 9,4 15,2 11,2

O monitoramento ecotoxicológico apresenta

como vantagens:

* fornecem informações adicionais do perigo potencial

de uma substância tóxica sobre a biota aquática;

* reduzem as limitações encontradas nas análises,

somente, físicas e químicas;

* apontam informações como o efeito resultante das

interações de compostos químicos;

* permitem estabelecer diluições necessárias para

reduzir ou prevenir efeitos tóxicos em águas

receptoras.

Cuidado!!!

Uso de uma única espécie

Execução em ambiente artificial

Extrapolação para outros organismos

Não evidencia-se a substância tóxica

N Ã O B E B E R ! ! !

Resolução CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005

ÁGUA DOCE Classes Condição

I Não apresentar efeito crônico

II Não apresentar efeito crônico

III Não apresentar efeito agudo

IV -

ÁGUAS SALINAS

I Não apresentar efeito crônico

II Não apresentar efeito agudo

III -

ÁGUAS SALOBRAS I Não apresentar efeito crônico

II Não apresentar efeito agudo

5. Legislação

Resolução CONAMA 430, de 2011

dispõe sobre condições e padrões de

lançamento de efluentes

complementa e altera a CONAMA 357/2005

aborda a gestão de lançamento de efluentes

incluindo: lançamento direto

lançamento indireto

disposição de efluentes no solo

foca ensaios ecotoxicológicos

Padrões de lançamento de efluentes

Parâmetros Ecotoxicológicos

Art.18. O efluente não deverá causar ou possuir potencial para causar

efeitos tóxicos aos organismos aquáticos no corpo receptor, de acordo

com os critérios de ecotoxicidade estabelecidos pelo órgão ambiental

competente.

§ 1º Os critérios de ecotoxicidade (...) devem se basear em resultados

de ensaios ecotoxicológicos aceitos pelo órgão ambiental, realizados no

efluente,utilizando organismos aquáticos de pelo menos dois níveis

tróficos diferentes.

§ 2-5º -> detalhamento CENO/CECR/CE/FT

Art 19. O órgão ambiental competente deverá determinar quais

empreendimentos e atividades deverão realizar os ensaios de

ecotoxicidade, considerando as características dos efluentes gerados e

do corpo receptor.

Portaria FATMA nº 017/02, de 18 de abril de 2002

Origem dos Efluentes Limites Máximos deToxidade Aguda paraDaphnia magna

Limites Máximos deToxidade Agudapara Vibrio fisheri

Origem dosefluentes

Categoria daatividade

Subcategoria da atividade

FDd FDbl

Metal mecânicaSiderurgiaMetalurgia

Galvanoplastia

44

16

668

Alimentícia

Frigoríficos,Abatedouros,

Laticínios,Cerealistas,

Bebidas,Fecularias,Alimentos

2 4

Esgotosdomésticos e/ou

hospitalaresI 4

Resíduos urbanos Efluentes de Aterros Sanitários 8 16Papel e Celulose 2 4Couros, peles e

produtos similares4 6

Química

Agroquímica,Petroquímica,

Produtos químicos nãoespecificados ou não classificados

2 4

TêxtilBeneficiamento de fibras naturaise sintéticas, confecção e tinturaria

2 2

Farmacêutica 2 4

6. Estudo de Caso

Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) e Seenayya Subba Raju

Amostra da Lagoa do Peri – março/2014

Mutagenicidade in vitro e carcinogenicidade in vivo (Humpage et al, 2000; Falconer e Humpage, 2001).

Bioacumulação em peixe (Saker e Eaglesham, 1999), em moluscos (Saker et al., 2004) e em Cladóceros (Nogueira et al., 2004). Em mamíferos provoca lesão necrótica generalizada, afetando fígado, rins, pulmões, baço, intestino, timo e coração (Chorus e Bartmann, 1999).

Bloqueia os canais de sódio na membrana do axônio e induzir disfunção do nervo, causando paralisia e então a morte por insuficiência respiratória (van Apeldoorn et al., 2007). Altamente tóxicas para os animais e, em doses elevadas o suficiente, letais para humanos (Landsberg, 2002).

Fatores abióticos e C. raciborskii “in locu” Dominância no Brasil: períodos de seca, ambientes polimíticos e com altas concentrações de fósforo (Soares et al .,2013). Ocorrência: altas temperaturas (Yamamoto et al. ,2013 e Berger et al., 2006), altos valores de pH, alcalinidade e condutividade (Gomes et al. , 2013). Fatores abióticos e produção de toxinas por C. raciborskii Fator Abiótico Observação Referências Bibliográficas

CYL

Temperatura Forte correlação negativa Saker e Griffiths (2000)

STX

Temperatura Não há variação entre 19 e 25oC

Em 25oC produz dcSTX

Castro et al. (2004)

N e P Correlação positiva com altas relações N:P Chislock et al. (2014)

Dureza Correlação positiva Carneiro et al. (2013)

BRUTA 21/8/2013

24/9/2013

15/10/13

19/11/2013

10/12/13

22/1/2014

18/02/14

18/3/2014

24h 48h 24h 48h 24h 48h 24h 48h 24h 48h 24h 48h 24h 48h 24h 48h % C 0 1 0 0 1 1 0 0 3 3 1 1 0 1 0 0

6,25 8 18 9 14 1 4 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 12,5 10 18 13 15 0 8 1 1 1 1 3 10 4 12 8 10 25 12 20 11 20 0 9 0 0 4 9 8 19 17 20 7 19 50 13 20 12 19 1 17 1 11 8 15 12 20 14 20 9 20

100 4 17 2 4 1 3 2 4 5 11 3 14 11 20 9 14

Dureza do meio de diluição: 175 a 225 mg.L-1 de CaCO3

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Condutivity (µS cm -1)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

ST

X (

g L

-1)

cond:STX: y = -0,5104 + 0,0108*x;

r = 0,5467; p = 0,0001; r2 = 0,2989

Efluente dos Postos de Abastecimento de Combustível

1

4

13

0

2

4

6

8

10

12

14

Nº

po

sto

s

sem LAO efluente dentro

dos padrões

efluente fora

dos padrões

Situação Postos Abastecimento Combustível -

Análise 1

16

64

16

64

16

128 128

16

32

8

64 64

4

8

32 32 32

1 1

128

64

512

2

16

64

16

1

64

4

8

128

1 1 1

10

100

1000

Posto 1 Posto 2 Posto 3 Posto 4 Posto 5 Posto 6 Posto 7 Posto 8 Posto 9 Posto 10 Posto 11 Posto 12 Posto 13 Posto 14 Posto 15 Posto 16 Posto 17 Posto 18

FD

- F

ato

r d

e D

ilu

ição

Comparação - Análise 1 e 2

Análise 1

Análise 2

1

89

0

2

4

6

8

10

Nº

po

sto

s

sem LAO efluente dentro

dos padrões

efluente fora dos

padrões

Situação Postos de Abastecimento Combustível -

Análise 2

16

64

16

64

16

128 128

16

32

8

64 64

4

8

32 32 32

1 1

128

64

512

2

16

64

16

1

64

4

8

128

1 1

8 8

1 1

8

2

1 1

4 4

8

4

2

1 1

8

1

10

100

1000

Posto 1 Posto 2 Posto 3 Posto 4 Posto 5 Posto 6 Posto 8 Posto 9 Posto 10 Posto 11 Posto 12 Posto 13 Posto 14 Posto 15 Posto 16 Posto 17 Posto 18 Posto 19

FT

- F

ato

r d

e T

oxic

idad

e

Comparação - Análise 1 e 2

Série1

Série2

Série3

Obrigada !