OCORRÊNCIA DE ESTERÓIS E ESTROGÊNIOS EM RIOS E CANAIS NO ENTORNO DA LAGOA RODRIGO DE FREITAS/RJ:

INDICADORES DA CONTAMINAÇÃO POR ESGOTOS DOMÉSTICOS

Aluno: Bernardo Gonçalves Rosostolato Orientador: Renato da Silva Carreira

1. Introdução

Os esgotos domésticos são um dos principais vetores de contaminação para ambientes aquáticos, devido ao grande volume produzido diariamente e por conter, além de matéria orgânica, diversas outras classes de contaminantes presentes em produtos de uso residencial, tais como metais, hidrocarbonetos e compostos orgânicos persistentes (Laws, 2000). A grande concentração populacional na zona costeira, aliada à falta de infraestrutura para coleta, tratamento e disposição final de esgotos domésticos resulta no lançamento desses efluentes diretamente nos corpos d´água localizados na zona de transição continente-oceano, trazendo prejuízos para a qualidade da água e dos sedimentos, com reflexos sobre a saúde humana (Gesamp, 2001).

A contaminação por esgotos domésticos por ser avaliada com base em indicadores biológicos, como os coliforme fecais, e por indicadores químicos. Nesta última categoria, destaca-se o uso de moléculas específicas, conhecidas genericamente como marcadores moleculares antropogênicos, uma vez que apresentam vantagens como maior persistência e especificidade em relação à fonte (Takada, Satoh et al., 1997; Takada e Eganhouse, 1998). Neste sentido, o coprostanol (5β-colestan-3β-ol), um esterol de origem fecal produzido no intestino de animais de sangue quente, e que representa até 60 % dos esterois fecais em humanos,(Mccalley, Cooke et al., 1981; Leeming, Ball et al., 1996; Nichols, Leeming et al., 1996) tem sido largamente utilizado como indicador da contaminação fecal já desde a década de 1960 (Takada e Eganhouse, 1998).

Recentemente, com o desenvolvimento de técnicas analíticas mais sensíveis, novas substâncias associadas aos esgotos domésticos têm sido identificadas (Buchberger,   2011).   O  termo  “contaminante  emergente”  é  utilizado  para  aqueles  compostos  que  possivelmente  vem  sendo  liberados  no  meio  há  muito   tempo,  mas  para  os   quais   a   ocorrência,   transporte   e   efeitos   somente  recentemente   foram   reconhecidos   (Newman,   Roberts   et   al.,   2002;   Ellis,   2006). Entre os contaminantes emergentes, estão incluídos os estrogênios (naturais e sintéticos), largamente utilizados pela população em forma de contraceptivos, remédios para reposição hormonal, diferentes tratamentos de câncer, etc.

Muitos compostos entre os contaminantes emergentes, e, em particular, os estrogênios naturais e sintéticos, atuam como desreguladores de processos endócrinos da biota aquática, mesmo em baixas concentrações (Ying, Kookana et al., 2002; Atkinson, Atkinson et al., 2003; Khanal, Xie et al., 2006; Noppe, Verslycke et al., 2007). Portanto, a ocorrência de estrogênios no meio ambiente é motivo de preocupação pela sociedade, devido à extensiva utilização desse grupo de compostos em seres humanos (contraceptivos, reposição hormonal, tratamento de câncer de seio e próstata, entre outros), assim como em fazendas de criação de gado (indutores do crescimento) e de peixes (desenvolvimento de populações uni-sexuadas) (Kuster, Jose Lopez De Alda et al., 2004).

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2. Objetivos O objetivo principal do presente trabalho é implementar a metodologia para

determinação de estrogênios –17α-etinilestradiol (EE2), 17β-estradiol (E2), estrona (E1) e estriol (E3) – em níveis traço em amostras de água no LABMAM/Departamento de Química. Especificamente neste trabalho, a metodologia foi testada em amostras de água de rios no entorno da Lagoa Rodrigo de Freitas, para avaliar a presença desses contaminantes na região. Além disto, também foram determinados os esteróis fecais, como a coprostanol e o colesterol, no material particulado, a fim de caracterizar o nível de contaminação por esgotos domésticos e estabelecer se há relação entre a presença de estrogênios e o nível de contaminação fecal.

Figura 1: Estrutura dos principais compostos analisados

3. Material e Métodos 3.1. Amostragem e preparação de amostras

A coleta das amostras foi realizada no dia 11/05/2012, em 6 pontos localizados em rios no entorno da Lagoa Rodrigo de Freitas (Figura 2). Para tal, foram usadas garrafas de 1 L de vidro âmbar, previamente descontaminadas. Adicionalmente, amostras de água foram coletadas com garrafa Van Dorn (Figura 3) para determinação de parâmetros físico-químicos, como: oxigênio dissolvido, salinidade, pH e temperatura.

A temperatura e o pH foram medidos no momento da coleta com um pHmetro portátil. Para obter o teor de oxigênio dissolvido, seguiu-se o procedimento do método de Winkler. Para isso, foi necessário que o mesmo fosse fixado em campo com 1 mL de cloreto de manganês e 1 mL iodeto de potássio alcalino em um frasco âmbar de 125 mL. Esse método consiste em uma titulação de oxi-redução, que foi realizada no laboratório com tiossulfato de sódio previamente padronizado com iodato de potássio.

Posteriormente, as amostras nas garrafas de 1 L foram acidificadas com HCl P.A. até pH em torno de 2,5. As amostras foram então filtradas à vácuo em membrana de fibra de vidro (0,7 µm de porosidade). A água filtrada foi usada para determinação dos estrogênios e o material particulado nos filtros, para os esterois fecais.

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Figura 2: Localização dos pontos de coleta

Figura 3: Amostragem com a garrafa Van Dorn

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3.2. Determinação de esterois A determinação dos esterois seguiu procedimento descrito por Carreira (2011). Os

filtros de fibra de vidro foram secos por liofilização. Em seguida, foi feita a extração com diclorometano em aparelho Soxhlet por 24 horas, usando-se androstanol como padrão sub-rogado para verificar a recuperação do procedimento analítico. A fração do extrato bruto contendo os esteróis foi isolada usando-se uma coluna de vidro contendo sílica-gel, alumina e sulfato de sódio. Os esterois foram eluídos na terceira fração, utilizando-se 100 mL de mistura diclorometano:metanol 9:1 (v/v). Antes da injeção no cromatógrafo, os esterois foram concentrados em aparelho Turbo Vap e foi feita a derivação dos esterois com BSTFA (N,O-bis-trimetil-silil-trifluoroacetamida). A derivação foi feita adicionando-se 100 µL de BSTFA e 250 µL de acetonitrila e aquecendo-se a mistura a 70 ºC durante 1 hora. No final, o volume foi ajustado a 0,5 mL e foram adicionados 250 ng de colestano como padrão interno de quantificação. A quantificação de coprostanol, colesterol, colestanol, β-sitosterol, além de coprostanona, foi feita com base em curva de calibração contendo padrões autênticos dos compostos analisados, na faixa de 50 a 5.000 ng L-1 para cada composto. As demais condições instrumentais são descritas em detalhe em Carreira (2011). Em cada estação, a determinação foi feita, ao menos, em duplicata. 3.3. Determinação de estrogênios

Para a determinação de estrogênios, foram adicionados às amostras já filtradas, 300 ng de outro padrão sub-rogado, o colesterol d-5, a fim de verificar a eficiência do procedimento analítico, e a extração foi realizada em fase sólida através de cartucho OASIS HLB, sob vácuo (montagem mostrada na Figura 4). Na extração foi mantido um fluxo constante de 10 mL min-1. Ao final, o cartucho foi seco sob vácuo durante 30 minutos e mantidos a -20ºC. Para recuperação dos analíticos retidos no cartucho (i.e., os estrogênios), utilizou-se novamente o sistema sob vácuo e um volume de 10 mL de metanol com fluxo de 15 mL min-1. As soluções foram secas em nitrogênio e avolumadas a aproximadamente 3 mL com metanol.

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Figura 04: Montagem da Extração em Fase Sólida

4. Resultados e Discussão 4.1. Parâmetros físico-químicos

Os resultados dos parâmetros físico-químicos estão listados na Tabela 1. Segundo a

legislação vigente prevista no CONAMA 357 de março de 2005, com esses resultados, as águas coletadas são classificadas como doce, pela baixa salinidade e o nível de oxigênio dissolvido não deve ser inferior a 2,0 mg L-1 e o pH deve estar entre 6 e 9. Assim, atesta-se que a água amostrada no ponto 1, está com um nível de oxigênio insuficiente para o desenvolvimento de organismos. Quanto mais baixo o teor de oxigênio dissolvido, maior é a presença de microrganismos aeróbicos e maior é a quantidade de matéria orgânica despejada no local, evidenciando a presença de poluentes.

Tabela 1: Parâmetros físico-químicos e localização dos pontos de coleta Pontos Localização pH Temperatura

(ºC) Salinidade

Oxigênio dissolvido (mg L-1)

1 Rua Visconde de Albuquerque

6,3 27,7 0,2 1,38

2 Rua General Garzon 6,5 23,6 0,2 2,83 3 Em frente ao Hospital da 7,9 25,2 14,1 4,39

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Lagoa 4 Saída do Túnel Rebouças 7,3 25,2 14,1 5 Corte do Cantagalo 8,4 27,1 14,2 9,80 6 Jardim de Alah 7,3 25,2 13,5 6,85

4.2. Esterois no material particulado em suspensão

Os resultados obtidos para esterois no material particulado em suspensão estão listados na Tabela 1. O coprostanol, que é o principal indicador da concentração por esgotos domésticos, foi encontrado em concentração média de 2326 ± 4288 ng L-1. Os pontos com concentrações mais altas são o do canal do Jardim de Alah (Ponto 6; 13.811 ng L-1) e do canal na Rua Visconde de Albuquerque (Ponto 1; 4366 ng L-1). Essas concentrações mais elevadas são comparáveis, ou mesmo superiores no caso do ponto 6, a resultados encontrados no estuário do rio Iguaçu, na porção norte da Baía de Guanabara, que foi classificado como um rio com elevada contaminação por esgotos domésticos (Cordeiro, Carreira et al., 2008). Desta forma, nossos resultados mostram a presença de contaminação expressiva por esgotos domésticos em dois importante canais no entorno da Lagoa Rodrigo de Freitas. Por outro lado, a concentração de coprostanol no ponto 5, onde foi coletada água da própria lagoa e em local longe de contaminação aparente por esgotos domésticos, a concentração de coprostanol foi baixa (77 ng L-1; Tabela 2), indicando ausência de contaminação por esgotos no local.

A alta e significativa correlação (r > 0,80; p < 0.01) entre coprostanol e outros dois esterois (coprostanona e colesterol) sugerem que esses dois também tenham origem no aporte de esgoto. Isto é esperado para a coprostanona, mas o colesterol é um importante esterol natural, associado ao plâncton (Grimalt, Fernandez et al., 1990; Volkman, 2006). Já a baixa correlação entre coprostanol e β-sitosterol sugere a origem natural para esse composto. De fato, o β-sitosterol é associado a vegetais superiores e fitoplâncton (Volkman, 2006), mas pode ter origem fecal devido à ingestão de vegetais pelos seres humanos. Tabela 2. Concentração de esterois no material particulado em suspensão

Ponto Coprostanol (ng L-1)

Coprostanona (ng L-1)

Colesterol (ng L-1)

Colestanol (ng L-1)

β-sitosterol (ng L-1)

1 4.366 1.278 4.607 454 1.815 2 2.807 906 1.279 268 383 3 720 285 1.158 277 1.039 4 1.142 293 1.798 258 675 5 77 75 990 92 726 6 13.811 3.700 6.801 926 1.735

4.3. Estrogênios

Até o presente, ainda não foi possível realizar a quantificação dos estrogênios nas amostras. A expectativa é que, em função das concentrações elevadas de coprostanol, como relatadas no item 4.2., sejam encontrados níveis detectáveis de estrogênios nas amostras. Essas análises não foram concluídas devido à quebra no aparelho e dificuldade em conseguir calibrá-lo em função disto.

Com a continuidade do projeto, essas análises serão realizadas, assim como outras coletas serão realizadas. Conclusões

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Pôde-se concluir até o momento que o método realizado está sendo eficiente na determinação de esteróis, que são determinantes para o conhecimento da contaminação por esgoto das águas da cidade. Foi visto também, que os rios de desembocam na Lagoa são responsáveis por grande parte da poluição encontrada ali.

Ainda foi possível o aprendizado de alguns métodos úteis e indispensáveis para a preparação de amostras ambientais a serem analisadas e de técnicas de amostragem que são muito comumente feitas na área, nos quais puderam ser aplicados diversos conhecimentos práticos e teóricos.

No mais, é esperado que se possa concluir a pesquisa de maneira satisfatória com os demais contaminantes. Com isto, a expectativa é ter informações que permitam avaliar o perigo da presença dessas substâncias para a saúde ambiental e a do homem. Referências ATKINSON, S.; ATKINSON, M. J.; TARRANT, A. M. Estrogens from sewage in coastal marine environments. Environmental Health Perspectives, v. 111, n. 4, p. 531-535, 2003. Disponível em: < http://www.scopus.com/scopus/inward/record.url?eid=2-s2.0-33748276660&partnerID=40&rel=R6.0.0 >.

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