UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM BIOTECNOLOGIA

VALDELCIA MARIA ALVES DE SOUZA GRINEVICIUS

AVALIAO DA REMEDIAO DE EFLUENTES DE UMA INDSTRIA TXTIL UTILIZANDO BIOINDICADORES

E BIOMARCADORES

Florianpolis

2006

VALDELCIA MARIA ALVES DE SOUZA GRINEVICIUS

AVALIAO DA REMEDIAO DE EFLUENTES DE UMA INDSTRIA TXTIL UTILIZANDO BIOINDICADORES

E BIOMARCADORES

Dissertao apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Biotecnologia, da Universidade Federal de Santa Catarina, como requisito parcial para a obteno do grau de Mestre em Biotecnologia. rea de concentrao: Ambiental.

Orientadores: Profa. Dra. Rozangela Curi Pedrosa Prof. Dr. Valfredo Tadeu de Fvere

Florianpolis

2006

Grinevicius, Valdelcia Maria Alves de Souza

Avaliao da remediao de efluentes de uma indstria txtil utilizando bioindicadores e biomarcadores / Valdelcia Maria Alves de Souza Grinevicius. Florianpolis, 2006. 161 f. Dissertao (Mestrado) Universidade Federal de Santa Catarina. Programa de Ps-Graduao em Biotecnologia. 1.Efluente txtil. 2. Remediao. 3. Quitosana. 4. Testes de toxicidade aguda. 5. Estresse oxidativo. 6. Biomarcadores.

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Dedico este trabalho a meu marido Srgio e ao nosso filho Alexei, que nutrem minha vida com verdadeiro amor, que me inspiram a manter a confiana e o entusiasmo, e

que me apoiaram nesta jornada de pesquisa.

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AGRADECIMENTOS

Ao Criador, por ter abenoado minha existncia com inmeras oportunidades de aprender mais sobre os fenmenos que permitem a existncia da vida e, desta forma, compreender alguns dos mistrios que nos desafiam a entender a mente divina.

Aos meus queridos pais Belmiro e Maria do Carmo e meus amados irmos Cleide e Roberto que me ensinaram a admirar a natureza e sempre demonstraram como minhas vitrias dependem fundamentalmente da minha honestidade ao enfrentar as dificuldades na vida.

A Profa. Dra. Rozangela Curi Pedrosa e ao Prof. Dr. Valfredo Tadeu de Fvere pela orientao. O valor inestimvel da atuao deles garantiu o sucesso desta pesquisa.

Ao Prof. Dr. Danilo Wilhelm Filho do Centro de Cincias Biolgicas, Departamento de Ecologia e Zoologia da UFSC; ao Prof. Dr. Mauro C. M. Laranjeiras do Centro de Cincias Fsicas e Matemticas da UFSC; ao Prof. Dr. Jacir Dal Mazo do Centro de Cincias Agroambientais e de Alimentos da Universidade UNOCHAPEC; e Profa. Dra. Regina Vasconcellos Antnio do Centro de Cincias Biolgicas, Departamento de Bioqumica da UFSC por todas as sugestes, contribuies e participao na banca examinadora.

A Profa. Dra. Margarida Matos de Mendona por ter contribudo para o desenvolvimento do projeto de pesquisa como minha tutora, sua presena marcante e idias estimulantes foram decisivas e conquistaram minha admirao e respeito! Que privilgio conhec-la!

Ao Prof. Dr. Carlos Henrique Lemos Soares e amiga Profa. Dra. Ivana Eunice Baptista pelo auxlio nos ensaios com Daphnia magna.

Ao Prof. Dr. Jrg Zaar, da Universidade Regional de Blumenau e da Umwelt, pelo auxlio nos ensaios com Vibrio fischeri.

Profa. Dra. Irene Yukiko Kimura do Departamento de Qumica da Universidade Estadual de Maring por ter gentilmente cedido as imagens de microscopia eletrnica de varredura das microsferas de quitosana.

s Profas. Dras. Cndida Leite Kassuya e Alessandra Pellizzaro Bento da Universidade do Oeste Catarinense - UNOESC - Campus Videira, pela pacincia, conselhos, recomendaes e principalmente pela clareza de idias, valiosas sugestes e companheirismo em nossas viagens.

Aos amigos do curso de mestrado em Biotecnologia, em especial para Sabrina Moro Villela, Liz Camargo Ribas e Vitor Enumo de Souza por terem me

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honrado com suas sugestes de refinada inteligncia, exemplos de honestidade, dedicao ao trabalho e amizade genuna. Muito obrigada!

Aos amigos do Laboratrio de Bioqumica Experimental, que contriburam inmeras vezes para a execuo e o sucesso desta pesquisa, principalmente pela pacincia, dedicao e companheirismo. Muito obrigada s alunas da iniciao cientfica Karina Bettega e Mariane Magiavachi, os mestrandos Luis Paulo Wiese e Maicon Kviecinsk, e aos doutorandos Eduardo Antonio Ferreira, Reginaldo Geremias, Silvio vila e Tatiana Schoenfelder!

Aos mestres e amigos Karina Carbonari, Jean Benassi e Jussara de Mattos Rebello, pela colaborao em diferentes etapas desta pesquisa e principalmente pelo incentivo e exemplo de dedicao, f e otimismo.

Aos amigos do Laboratrio QUITEC Rogrio Laus, Karen, Karina, Alexandre, e Elder que colaboraram nesta pesquisa, com sugestes e principalmente na realizao das etapas de seleo da formulao de quitosana e nos ensaios qumicos.

s amigas do Laboratrio de Biologia Molecular e Bioqumica de Microrganismos, principalmente s doutorandas Ana Kelly Pitlovanciv e Derce Recouvreux pelo apoio e amizade.

s minhas amigas Aline Previ, Caroline Rosa, rika Celestino e Flvia Fernandes de Oliveira por todo apoio logstico e principalmente pelo carinho e amizade sincera.

Profa. Dra. Clia Regina Monte Barardi pelo trabalho competente e responsvel que desempenhou na gesto anterior da coordenao deste programa, principalmente pelo exemplo de atitude saudvel, pelo apoio s questes discentes e pelo trabalho incansvel na pesquisa.

Aos Drs. Mrio Steindel e Boris Ugarte Stambuk pela competncia na conduo da coordenao do Programa de Mestrado e Doutorado em Biotecnologia na atual gesto e s secretrias Joice Ferrari da Costa e Lgia Costa por toda a gentileza, ateno e capricho com que trataram todos os alunos do programa.

indstria txtil que forneceu os efluentes, especialmente aos engenheiros da gerncia de produo e da operao da estao de tratamento de efluentes pelas informaes adicionais que foram prontamente oferecidas, quando solicitadas.

E finalmente a CAPES por ter financiado esta pesquisa.

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Pois a terra estar repleta do conhecimento de Dus, como as guas cobrem o leito dos mares. Todos que esto sedentos vo para as guas." (Yeshayhu 11:9, 55:1)

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RESUMO

Este trabalho apresenta uma avaliao preliminar do potencial da quitosana, na forma pulverizada (QTS3), como um agente remediador de efluente de indstria txtil. A capacidade de remediao de QTS3 foi avaliada comparativamente fsico- qumica e biolgica convencional (ETE), atravs de ensaios fsico-qumicos (reduo de cor, pH, condutividade, dureza e teor de metais) e bioensaios com organismos bioindicadores (Artemia sp, Daphnia magna e Vibrio fischeri). Tambm foram realizados testes de toxicidade subcrnica atravs da inibio de germinao de sementes, do crescimento de plntulas e de inibio de razes de bulbos de cebola (Allium cepa). Alm disto, foram verificados alguns biomarcadores de estresse oxidativo (lipoperoxidao - TBARS, concentrao de GSH, atividade da catalase) e de genotoxicidade (fragmentao do DNA e teste de microncleos) em peixes (Danio rerio). Os resultados obtidos demonstraram que a quitosana removeu aproximadamente 80% dos corantes e reduziu significativamente a condutividade, a dureza e a concentrao dos ons de metais existentes no efluente no remediado (EB). Porm, a remediao convencional causou um aumento na concentrao de alguns ons de metais. O efluente EB foi altamente txico para V. fischeri (FD=64), porm os efluentes remediados (ETE e QTS3) no apresentaram toxicidade aguda (FD=1). O efluente QTS3 no causou toxicidade aguda aos microcrustceos (Artemia sp e D. magna), enquanto o ETE causou toxicidade apenas D. magna (FD=4). Na verificao da toxicidade subcrnica atravs da inibio de germinao de sementes e do crescimento de plntulas de A. cepa, no foram constatadas diferenas significativas entre os efluentes. Foi observada uma inibio no crescimento das razes de bulbos expostos ao EB, porm esta foi maior no ETE e o QTS3 causou menor inibio. A remediao com quitosana levou tambm a uma reduo de toxicidade verificada atravs dos biomarcadores de estresse oxidativo em D. rerio que apresentou menores nveis de lipoperoxidao (TBARS=55,06 11,42 nmol.g-1), enquanto os peixes expostos ao ETE apresentaram valores maiores (78,60 4,45 nmol.g-1). Igualmente, com relao GSH, os animais expostos ao QTS3 (8,34 0,94 mol.g-1) no apresentaram diferena significativa em relao ao grupo controle (9,17 0,30 mol.g-1), enquanto os peixes expostos ao ETE (13,70 1,46 mol.g-1) apresentaram maiores nveis de GSH. Com relao CAT, novamente os peixes expostos ao QTS3 (118,30 9,30 mmol.min-1.g-1) no apresentaram diferena do grupo controle (103,65 10,76 mmol.min-1.g-1), enquanto os expostos ao EB (45,85 1,90 mmol.min-1.g-1), apresentaram uma atividade diminuda. O QTS3 levou a uma reduo da genotoxicidade verificando-se menor dano ao DNA (3,00 0,70) e menor freqncia de microncleos (0,37 0,12 ), comparativamente aos peixes expostos ao efluente ETE, que apresentaram valores maiores para ambos (8,25 1,10 e 0,57 0,08 , respectivamente). Estes resultados permitem concluir que a quitosana pulverizada pode ser utilizada como agente de remediao de efluentes txteis com vantagens ambientais, comparativamente remediao efetuada pela empresa que utiliza coagulante inorgnico txico. Alm de que confirmaram a adequao dos bioindicadores e biomarcadores empregados neste estudo no monitoramento da remediao de efluentes industriais. Palavras-chave: efluente txtil, remediao, quitosana, testes de toxicidade aguda, estresse oxidativo, biomarcadores.

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ABSTRACT

The present work consists in a preliminary evaluation of a pulverized chitosan (QTS3) as a remediator agent against a textile effluent (EB). The QTS3 remediation capacity was compared to a conventional physic-chemical and biological remediation (ETE), using physic-chemical assay (color reduction, pH, conductivity, hardness, and metal content), assay of acute exposure with different bioindicators (Vibrio fischeri, Artemia sp, Daphnia magna), subchronic exposure using Allium cepa, and also biomarkers of oxidative stress and genotoxicity (DNA fragmentation and micronuclei assay) using the fish Danio rerio as bioindicator. The results showed that chitosan remediation was able to remove approximately 80% of dyes and also significantly decreased the metal content present in the EB effluent, compared to an increase in metal content found after conventional remediation. The non-remediate effluent (EB) was highly toxic to V. fischeri (FD=64), whilst the ETE and QTS3 effluents did not cause acute toxicity using a dilution factor FD=1. Also, the QTS3 effluent did not cause acute toxicity to Artemia sp and D. magna, whilst the ETE effluents cause to D. magna (FD=4). After subchronic exposure to A. cepa no differences were observed either in the development seeds or seedlings. However, inhibition of root growth was observed in the onion bulbs (A. cepa) after exposure to non-remedied effluent (EB), being higher in relation to ETE compared to QTS3 effluent. Chitosan remediation decreased biomarkers of oxidative stress such as lipoperoxidation (TBARS) (55.06 11.42 nmol.g-1) and GSH contents (8.34 0.94 mol.g-1), whilst animals exposed to ETE effluent showed enhanced TBARS values (78.60 4.45 nmol.g-1), and also enhanced GSH contents (13.70 1.46 mol.g-1). However, after QTS3 exposure no differences were found for GSH contents in controls (9.17 0.30 mol.g-1). In QTS3 exposure no CAT activity induction was observed (118.30 9.30 mmol.min-1.g-1) compared to controls (103.65 10.76 mmol.min-1.g-1), whilst after EB exposure CAT activity was decreased (102.70 4.52 mmol.min-1.g-1). Accordingly, DNA fragmentation and micronuclei indices were higher after exposure to ETE effluent (8.25 1.10 and 0.57 0.08 , respectively) compared after chitosan remedied exposure (3.00 0.70 and 0.37 0.12 , respectively), and the controls (4.75 1.50 and 0.37 0.12 , respectively). The results indicate that chitosan (QTS3) a useful tool for the remediation of effluents from textile industry, which showed a better efficiency compared to the industrial treatment that use toxic inorganic coagulants. Keys words: textile effluent, remediation, chitosan, acute test toxicity, oxidative stress, biomarkers.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Erro! Indicador no definido.

Etapas do processamento de fibras de algodo em indstria txtil....

Figura 216

Representao das unidades que compem as estruturas dos corantes reativos. (a) grupo reativo triazina e (b) grupo reativo vinilsulfona ............................

Figura 3 17 Principais mtodos de tratamento de efluentes coloridos .......................

Figura 4 19 Planta de tratamento de efluentes da empresa em estudo .....................

Figura 521

Exemplo de estrutura qumica de azo corante, em destaque o grupo azo (-N=N-) ......................................................................................................................

Figura 622

Sntese de corantes azo e formao de aminas aromticas aps clivagem redutiva qumica ou enzimtica .................................................................................

Figura 723

Exemplo da reduo de um azo corante banido (cido preto 077) em uma amina carcinognica (benzidina)...............................................................................

Figura 84

Esquema com equaes das reaes de neutralizao das EROs, nas quais participam as enzimas SOD e CAT ................................................................. 1

Figura 9 4 Estrutura qumica dos biopolmeros quitina (a) e da quitosana (b) ......... 4

Figura 10

5

Fotomicrografia obtida em microscpio eletrnico de varredura de microsfera de quitosana. (a) morfologia da superfcie externa da microesfera (50 X), (b) detalhe da superfcie (8000 X) ............................................................................. 3

Figura 11......................................6

Plntulas de Allium cepa com 12 dias, apresentando desenvolvimento normal aps cultivo em substrato contendo QTS3 a 100%. 9

Figura 12

.................................................................................................6

Plntulas de A. cepa com 12 dias, apresentando desenvolvimento anormal aps cultivo em substrato contendo dicromato de potssio (1,75 mg.L-1) em caixa de germinao 9

Figura 137

reas do cometa que foram mensuradas para determinar a classe do cometa e para o clculo do ndice de dano............................................................... 8

Figura 1480

Fotomicrografia de eritrcitos de Danio rerio corados pelo mtodo Feulgen-Fast-Green ..................................................................................................

Figura 158

Fotomicrografia obtida de partculas de quitosana pulverizada em microscpio de varredura (ampliao 300 X) ............................................................ 4

Figura 16

8

Fotomicrografia obtida de partculas de quitosana pulverizada, para observao de sua morfologia superficial em microscpio eletrnico de varredura (ampliao 600 X) ..................................................................................................... 4

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Figura 17

9

ndice de lipoperoxidao (TBARS, nmol.g-1) em homogenato de pool de Danio rerio (n= 6), expostos gua de torneira aerada (CN), a 20 % do efluente txtil no remediado (EB20), a 20 % do efluente remediado pela empresa (ETE20) e a 20 % do efluente remediado com quitosana pulverizada (QTS320), durante 7 dias...... 8

Figura 18

9

Concentrao de GSH (mol.g-1) em homogenato de pool de Danio rerio (n=6), expostos gua de torneira aerada (CN), a 20 % do efluente txtil no remediado (EB20), a 20 % do efluente remediado pela empresa (ETE20) e a 20 % do efluente remediado com quitosana pulverizada (QTS320), durante 7 dias.......... 9

Figura 19

100

Atividade enzimtica da catalase (CAT) (expressa em mmol de H2O2 consumido min.-1g-1) em homogenato de pool de Danio rerio (n=6), expostos gua de torneira aerada (CN), a 20 % do efluente txtil no remediado (EB20), a 20 % de efluente remediado pela empresa (ETE20) e a 20 % de efluente remediado com quitosana pulverizada (QTS320), durante 7 dias ....................................................

Figura 20

10

ndice de dano ao DNA (teste do cometa) em homogenato de Danio rerio (n= 6), expostos gua de torneira aerada (CN), a 20 % do efluente txtil no remediado (EB20), a 20 % de efluente remediado pela empresa (ETE20) e a 20 % do efluente remediado com quitosana pulverizada (QTS320), durante 2 dias........ 2

Figura 21

10

Freqncia de microncleos em eritrcitos de sangue perifrico de Danio rerio (n= 6), expostos gua de torneira aerada (CN), a 20 % do efluente txtil no remediado (EB20), a 20 % de efluente remediado pela empresa (ETE20) e a 20 % do efluente remediado com quitosana pulverizada (QTS320), durante 2 dias.... 3

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Classificao dos corantes, principais caractersticas (estrutura qumica e solubilidade de corantes), fibras nas quais so aplicados e exemplos de corantes em uso. ...........................................................................................................................13

Tabela 2 Relao de corantes que apresentam metais na estrutura molecular. ...26

Tabela 3 Ensaios de sensibilidade de bactrias bioluminescentes (Vibrio fischeri) expostas a Cr (na forma de K Cr O ), Zn (na forma de ZnSO .7H O), e 3,5-diclorofenol 6 mg.L .

6+2 2 7

2+4 2

-1 .................................................................................................64

Tabela 4 Resumo dos requisitos para o ensaio de toxicidade subcrnica com sementes de Allium cepa ..........................................................................................67

Tabela 5 Pontuao e exemplos de cada classe de cometa visualizada atravs de colorao com nitrato de prata. Imagens de nucleides presentes em homogenato de Danio rerio (n= 6), expostos gua de torneira aerada (CN), a 20 % do efluente txtil no remediado (EB20), a 20 % de efluente remediado pela empresa (ETE20) e a 20 % do efluente remediado com quitosana pulverizada (QTS320), durante 2 dias...................................................................................................................................77

Tabela 6 Imagens de microncleos em eritrcitos de sangue perifrico de Danio rerio (n= 6), expostos gua de torneira aerada (CN), a 20% do efluente txtil no remediado (EB20), a 20% de efluente remediado pela empresa (ETE20) e a 20% do efluente remediado com quitosana pulverizada (QTS320), durante 2 dias. ..............81

Tabela 7 Leitura de absorbncias (a 517 nm) e porcentagem de remoo de cor, referentes ao efluente txtil no remediado (EB); remediado pela empresa (ETE); remediado com microesferas de quitosana (QTS1), com quitosana solubilizada em cido actico (QTS2) e com quitosana pulverizada (QTS3). ....................................86

Tabela 8 Leitura de absorbncias (a 517 nm) e porcentagem de remoo de cor. Resultados referentes ao efluente txtil no remediado (EB) e remediado com diferentes formulaes de quitosana empregadas: QTSA (0,1 g); QTSB (0,2 g); QTSC (0,3 g); QTSD (0,4 g); QTSE (0,5 g) e QTSF (1,0 g). ..................................................86

Tabela 9

.....................................................................................................................8

Valores de pH referentes ao efluente txtil no remediado (EB); remediado pela empresa (ETE); remediado com microesferas de quitosana (QTS1), com quitosana solubilizada em cido actico (QTS2) e com quitosana pulverizada (QTS3). 7

Tabela 108

Concentrao de metais no efluente txtil no remediado (EB), remediado pela empresa (ETE) e remediado com quitosana pulverizada (QTS3) ... 8

Tabela 11

8

Caractersticas fsico-qumicas (condutividade e dureza) do efluente txtil no remediado (EB), remediado pela empresa (ETE) e remediado com quitosana pulverizada (QTS3)................................................................................... 9

xiii

Tabela 12

90

Toxicidade aguda para bioindicadores (Artemia sp, n=10 e Daphnia magna, n=10) utilizados na seleo da quitosana. Resultados referentes ao efluente txtil no remediado (EB); remediado pela empresa (ETE); remediado com microesferas de quitosana (QTS1), quitosana solubilizada em cido actico (QTS2) e quitosana pulverizada (QTS3)................................................................................

Tabela 13 Ensaio de toxicidade aguda com Vibrio fischeri (n= 106 UFC), expostas s diferentes diluies do efluente txtil no remediado (EB), remediado pela empresa (ETE) e remediado com quitosana pulverizada (QTS3) .............................91

Tabela 14 Ensaio de toxicidade aguda com nuplios de Artemia sp (n=10), expostos s diluies de efluente txtil no remediado (EB), remediado pela empresa (ETE) e remediado com quitosana pulverizada (QTS3) .............................92

Tabela 15

9

Ensaio de toxicidade aguda empregando juvenis de Daphnia magna (n=10), expostos s diluies do efluente txtil no remediado (EB), remediado pela empresa (ETE) e remediado com quitosana pulverizada (QTS3) ............................. 3

Tabela 16

9

Ensaio de toxicidade subcrnica empregando sementes e plntulas de Allium cepa (n=100), expostas ao efluente txtil no remediado (EB), ao remediado pela empresa (ETE) e ao remediado com quitosana pulverizada (QTS3) ................ 5

Tabela 17

..................................................................................................................................9

Inibio de crescimento de razes de bulbos de Allium cepa (n=6), expostos gua mineral (controle negativo), ao dicromato de potssio (1,75 mg/L) (controle positivo), ao efluente txtil no remediado (EB), ao remediado pela empresa (ETE) e ao remediado com quitosana pulverizada (QTS3), durante 3 dias.

6

Tabela 18 Ensaio de toxicidade aguda empregando Danio rerio (n=6), expostos gua de torneira aerada (CN) e s diluies de efluente txtil no remediado (EB), remediado pela empresa (ETE) e remediado com quitosana pulverizada (QTS3), por 48 h ...........................................................................................................................97

Tabela 19 Freqncia de classes de dano ao DNA (teste do cometa) em homogenato de Danio rerio (n=6), expostos gua de torneira aerada (CN), a 20 % do efluente txtil no remediado (EB20), a 20 % de efluente remediado pela empresa (ETE20) e a 20 % do efluente remediado com quitosana pulverizada (QTS320), durante 2 dias........................................................................................101

Tabela 20

................................................................................................................................113

Concentrao mxima de metais permitida para lanamentos em corpos de gua doce (Classes I, II e III) e para lanamento de efluentes industriais

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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas

BHT Hidroxitolueno butilado

CAT Catalase

CE50 Concentrao efetiva real da amostra que causa efeito agudo a 50 % dos organismos no tempo de exposio.

CEUA Comisso de tica no Uso de Animais

DMSO Dimetilsulfxido

DTNB 5,5-ditiobis-2-cido nitrobenzico

EB Efluente txtil no remediado

EDTA cido etilenodiaminotetraactico

EROs Espcies reativas de oxignio

ETE Efluente txtil remediado atravs de tratamento convencional em estao de tratamento de efluentes

FATMA Fundao do Meio Ambiente de Santa Catarina

FD Fator de diluio

GD Grau mdio de desacetilao (% GD ) da quitosana

GSH Glutationa reduzida

GSSH Glutationa oxidada

GST Glutationa S-transferase

O2- Radical nion superxido OH Radical hidroxil

PBS Soluo salina tamponada com fosfato

QTS1 Efluente txtil remediado com microesferas de quitosana

QTS2 Efluente txtil remediado com quitosana solubilizada em cido actico

QTS3 Efluente txtil remediado com quitosana pulverizada

TBA cido tiobarbitrico

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TBARS Substncias reativas ao cido tiobarbitrico

TCA cido tricloroactico

SUMRIO AGRADECIMENTOS .................................................................................................. v RESUMO...................................................................................................................viii ABSTRACT ................................................................................................................ ix LISTA DE FIGURAS ................................................................................................... x LISTA DE TABELAS ................................................................................................. xii LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ................................................................... xiv SUMRIO.................................................................................................................. xv 1 INTRODUO .........................................................................................................1 1.1 Indstria txtil no cenrio brasileiro e em Santa Catarina....................................1 1.2 Potencial poluidor/degradador gerado pela indstria txtil e legislao associada ao controle da poluio..............................................................................................2 1.3 Etapas do processo produtivo txtil e substncias qumicas utilizadas ...............5 1.3.1 Corantes .........................................................................................................9

1.4 Classificao de corantes..................................................................................11 1.4.1 Corantes reativos..........................................................................................14

1.5 Tratamento de efluentes de uma indstria txtil ................................................16 1.6 Aspectos dos corantes relacionados poluio................................................20 1.6.1 Toxicidade de corantes azo e antraquinona ...................................................22 1.7 Bioindicadores utilizados na avaliao de toxicidade de efluentes txteis ........26 1.7.1 Vibrio fischeri ..................................................................................................27 1.7.2 Artemia sp.....................................................................................................29 1.7.3 Daphnia magna.............................................................................................30 1.7.4 Danio rerio ....................................................................................................31 1.7.5 Allium cepa ...................................................................................................32

1.8 Biomarcadores no biomonitoramento ................................................................33 1.8.1 Teste cometa ................................................................................................35 1.8.2 Teste de microncleos ..................................................................................37 1.8.3 Lipoperoxidao de membranas celulares....................................................38 1.8.4 Defesas antioxidantes...................................................................................39

1.9 Novas alternativas de remoo de cor de corantes e de efluentes txteis ........41 1.9.1 Uso de polieletrlitos em processos de adsoro.........................................43 1.9.1.1 Uso de quitosana em processos de adsoro..........................................43

2 OBJETIVOS ...........................................................................................................47

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2.1 Objetivo Geral....................................................................................................47 2.2 Objetivos Especficos ........................................................................................47

3 METODOLOGIA.....................................................................................................48 3.1 Consideraes Gerais .......................................................................................48 3.2. Materiais e Equipamentos ................................................................................48 3.2.1 Reagentes gerais..........................................................................................48 3.2.2 Equipamentos ...............................................................................................49

3.3 Coleta das amostras de efluentes .....................................................................50 3.4 Determinao do grau de desacetilao e morfologia da quitosana, preparao das microesferas, soluo de quitosana como agente de coagulao e de quitosana pulverizada ..............................................................................................................51 3.4.1 Grau de desacetilao e morfologia .............................................................51 3.4.2 Preparao das microesferas de quitosana (QTS1) .....................................52 3.4.3 Preparao da soluo de quitosana em cido actico (QTS2) ...................53 3.4.4 Quitosana pulverizada (QTS3)......................................................................53

3.5 Remediao dos efluentes ................................................................................54 3.5.1 Etapa 1 Seleo de formulao de quitosana para remediao de efluente txtil .......................................................................................................................54 3.5.1.1 Remediao com microsferas de quitosana (QTS1)................................54 3.5.1.2 Remediao do efluente por coagulao/floculao da quitosana (QTS2).............................................................................................................................55 3.5.1.3 Remediao do efluente por adsoro em quitosana pulverizada (QTS3).............................................................................................................................56

3.5.2 Anlises fsico-qumicas dos efluentes no remediados e remediados ........57 3.5.2.1 Determinao do pH ................................................................................57 3.5.2.2 Determinao da concentrao de metais ...............................................57 3.5.2.3 Determinao da condutividade ...............................................................58 3.5.2.4 Determinao da dureza ..........................................................................58

3.6 Avaliao da toxicidade aguda dos efluentes no remediados, e remediados utilizando organismos bioindicadores ......................................................................59 3.6.1 Ensaio de toxicidade aguda com Artemia sp ................................................59 3.6.2 Ensaio de toxicidade aguda com Daphnia magna ........................................60

3.7 Remediao e biomonitoramento dos efluentes................................................61 3.7.1 Etapa 2 Remediao e biomonitoramento do efluente txtil com a quitosana selecionada (QTS3)...............................................................................62 3.7.1.1 Remediao com QTS3 ...........................................................................62 3.7.1.2 Biomonitoramento dos efluentes utilizando ensaios de toxicidade aguda .............................................................................................................................62 3.7.1.2.1 Ensaio de toxicidade aguda com Vibrio fischeri...................................62 3.7.1.2.2 Ensaio de toxicidade aguda com Artemia sp.......................................64 3.7.1.2.3 Ensaio de toxicidade aguda com Daphnia magna...............................64

xvii

3.7.1.2.4 Ensaio de toxicidade aguda com Danio rerio, para determinao da dose de no efeito ..............................................................................................65

3.7.1.3 Biomonitoramento dos efluentes utilizando ensaios de toxicidade subcrnica............................................................................................................66 3.7.1.3.1 Ensaio de toxicidade subcrnica com Allium cepa ..............................66 a) Teste de inibio de germinao de sementes de Allium cepa ....................66 b) Ensaio de inibio do crescimento de plntulas de Allium cepa...................68 c) Ensaio de inibio do crescimento de raiz de Allium cepa ...........................69

3.7.1.3.2 Ensaios de toxicidade subcrnica com Danio rerio .............................70 a) Avaliao do dano s membranas celulares atravs da medida da lipoperoxidao.................................................................................................71 b) Glutationa reduzida (GSH) ...........................................................................73 c) Atividade da enzima catalase (CAT).............................................................73

3.7.1.4 Biomonitoramento dos efluentes utilizando ensaios de genotoxicidade com Danio rerio ....................................................................................................74

a) Avaliao do dano ao DNA (Teste cometa)..................................................75 b) Avaliao do dano secundrio ao DNA (Teste de microncleos) .................78

3.8 Anlise estatstica..............................................................................................82 4 RESULTADOS.......................................................................................................83 4.1 Caracterizao da quitosana, das microesferas de quitosana e da quitosana pulverizada ..............................................................................................................83 4.1.1 Caracterizao da quitosana pela determinao do grau de desacetilao e do dimetro das microesferas................................................................................83

4.2 Remediao dos efluentes ................................................................................85 4.2.1 Etapa 1 Seleo de formulao de quitosana para remediao de efluente txtil .......................................................................................................................85 4.2.1.1 Determinao da porcentagem de remoo de cor dos efluentes ...........85

4.2.2 Anlises fsico-qumicas dos efluentes no remediados e remediados ........87 4.2.2.1 Verificao do pH .....................................................................................87 4.2.2.2 Anlise de metais .....................................................................................87 4.2.2.3 Determinao da condutividade e dureza ................................................88 4.2.2.4 Avaliao da toxicidade aguda dos efluentes utilizando Artemia sp e Daphnia magna ....................................................................................................89

4.2.3. Etapa 2 Remediao e biomonitoramento do efluente txtil com a quitosana selecionada (QTS3)...............................................................................91 4.2.3.1 Biomonitoramento dos efluentes utilizando ensaios de toxicidade aguda91 4.2.3.1.1 Ensaio de toxicidade aguda com Vibrio fischeri...................................91 4.2.3.1.2 Ensaio de toxicidade aguda com Artemia sp.......................................92 4.2.3.1.3 Ensaio de toxicidade aguda com Daphnia magna...............................93 4.2.3.1.4 Ensaio de toxicidade subcrnica com Allium cepa ..............................94

xviii

a) Teste de inibio de germinao de sementes e de crescimento de plntulas de Allium cepa ..................................................................................................94 b) Ensaio de inibio do crescimento de raiz de bulbos de Allium cepa...........95

4.2.3.1.5 Ensaio de toxicidade aguda com Danio rerio para determinao da dose de no efeito ..............................................................................................96 4.2.3.1.6 Ensaios de toxicidade subcrnica com Danio rerio .............................97 a) Avaliao do dano s membranas celulares atravs da medida da lipoperoxidao (TBARS) .................................................................................97 b) Glutationa reduzida (GSH) ...........................................................................99 c) Atividade da enzima catalase (CAT)...........................................................100

4.2.3.1.7 Ensaios de genotoxicidade com Danio rerio......................................101 a) Avaliao do dano ao DNA (Teste cometa)................................................101 b) Avaliao do dano secundrio ao DNA (Teste de microncleos) ...............102

5 DISCUSSO ........................................................................................................104 6 CONCLUSES ....................................................................................................140 7 PERSPECTIVAS..................................................................................................142 REFERNCIAS.......................................................................................................143

1

1 INTRODUO

1.1 Indstria txtil no cenrio brasileiro e em Santa Catarina

No Brasil, as indstrias txteis concentram-se nas Regies Sul e Sudeste,

nas quais os estados de Minas Gerais, Rio de Janeiro, So Paulo, Rio Grande do

Sul e Santa Catarina se destacam (BRAILE; CAVALCANTI, 1993).

O segundo maior plo txtil em volume de produo do Brasil situa-se em

Santa Catarina e localiza-se em reas urbanas de elevada densidade demogrfica,

principalmente nos municpios de Blumenau e Brusque, onde se encontra a maior

produo txtil do sul do Brasil. Tal concentrao industrial levou a uma situao de

degradao ambiental da bacia hidrogrfica do Rio Itaja-Au (SANTOS, 1996;

WOLFF, 1997).

As indstrias de fiao e tecelagem do vale do Itaja so algumas das

maiores do setor na regio sul, na qual representam 53,38 %, enquanto o litoral

norte representa 17,23 %, o sul do estado 8,78 %, Florianpolis 8,45 %, extremo

oeste 4,39 %, Lages 3,72 %, planalto norte 2,70 % e vale do Rio do Peixe 1,35 %.

As principais cidades onde se concentram as indstrias txteis so Blumenau, com

15,54 % das fiaes e tecelagens; Brusque com 14,53 % e Joinville com 10,81 %

(KNUT, 2001; SANTOS, 1996).

Citando dados do Instituto Brasileiro de Geografia e de Estatstica (IBGE), o

Banco Regional de Desenvolvimento do Extremo Sul (BRDE) (2004, 2005) apontou

para Santa Catarina a variao de + 9,6 % (2004/2003) e + 9,1 % (2004/2005) na

2

produo industrial fsica para a indstria txtil no primeiro semestre (meses de

janeiro a maio) de cada ano, comparativamente ao ano anterior. Esta instituio

aponta o desempenho do setor txtil como um dos responsveis pelo bom resultado

da indstria catarinense no primeiro semestre de 2005. Este crescimento resultado

do alto nvel de organizao deste ramo empresarial, constatado pela Associao

Brasileira da Indstria Txtil e de Confeco (ABIT), que representa a integrao da

cadeia txtil brasileira e composta por inmeros segmentos da indstria txtil.

Estes abrangem desde o cultivo do algodo, matrias-primas sintticas, fibras

txteis, fiaes, tecelagens, malharias, tinturarias e estamparias, at as confeces

(ABIT, 2004). No entanto, todos os nveis produtivos so potencialmente capazes de

gerar poluio (KNUT, 2001).

1.2 Potencial poluidor/degradador gerado pela indstria txtil e legislao

associada ao controle da poluio

As indstrias txteis de vesturio e de artefatos de tecidos so atividades

potencialmente poluidoras (emisso de gases e efluentes slidos e lquidos) e/ou

utilizadoras de recursos ambientais (uso de gua) em seu processo produtivo

segundo o Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais

Renovveis (IBAMA, 2000). Tambm podem ser potencialmente contaminadoras do

solo e das guas subterrneas (IBGE, 1999). Isto se deve ao fato de que os

efluentes das indstrias txteis apresentam caractersticas fsico-qumicas prprias,

tratando-se de misturas complexas de corantes, surfactantes, detergentes,

3

oxidantes, sais, etc. Ao longo do tempo, estes despejos podem variar de acordo com

a utilizao de novos reagentes, processos, maquinrios e novas tcnicas. Sua

quantidade depende da demanda de consumo que, por sua vez, determinada pela

moda vigente em vesturio (BALAN, 1999, 2002; KIMURA, 2001; PEARCE; LLOYD;

GUTHRIE, 2003).

Em Santa Catarina, a Portaria Intersetorial no 01 de 1992 da Secretaria de

Estado da Tecnologia, Energia e Meio Ambiente e da Fundao do Meio Ambiente

(FATMA) aprovou a listagem das atividades consideradas potencialmente

causadoras de degradao ambiental. Esta Portaria definiu que as atividades de

fabricao de artefatos txteis (estamparias e/ou tinturarias), apresentam um

potencial poluidor/degradador de nvel mdio para o ar, de nvel alto para a gua e

de nvel mdio para o solo (FATMA, 1992; KNUT, 2001). A Resoluo no 237 de

1997 do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA, 1997), que alm de definir

as atividades potencialmente poluidoras e estabeleceu os critrios para o exerccio

da competncia do Licenciamento Ambiental Municipal. Para determinar os nveis de

potencial poluidor/degradador adotou-se uma avaliao geral englobando ar, gua e

solo, e uma avaliao especfica para cada compartimento. Nesta Resoluo foram

apresentadas as atividades que so associadas s indstrias txteis, de vesturio e

de artefatos txteis e seu potencial poluidor:

a) Beneficiamento, fiao e tecelagem de fibras txteis vegetais: potencial mdio

para a avaliao geral, mdio para os compartimentos ar e gua, e pequeno

para o solo;

b) Beneficiamento, fiao e tecelagem de fibras txteis artificiais e sintticas:

potencial mdio para a avaliao geral, mdio para os compartimentos ar e

gua, e pequeno para o solo;

4

c) Beneficiamento, fiao e tecelagem de materiais txteis de origem animal:

potencial mdio para a avaliao geral, mdio para os compartimentos ar e

gua, e pequeno para o solo;

d) Fabricao de artefatos txteis, com estamparia e/ou tintura: potencial grande

na avaliao geral, mdio para o ar, grande para a gua, e mdio para o solo;

e) Servios industriais de lavao, tingimento, alvejamento, estamparia e/ou

amaciamento: potencial grande para a avaliao geral, mdio para o ar, grande

para a gua, e mdio para o solo;

f) Confeces de roupas e artefatos de txteis de cama, mesa, copa e banho,

com tingimento e/ou estamparia: potencial grande para a avaliao geral,

mdio para o ar, grande para a gua, e mdio para o solo.

No entanto, para o efetivo controle da poluio no basta apenas o

licenciamento. Deve haver um monitoramento dos efluentes gerados ao longo do

processo industrial. Este importante aspecto est contemplado na Portaria no 17 de

2002 (FATMA, 2002), onde foi estabelecido que a toxicidade aguda do efluente deve

ser determinada em laboratrio, mediante a conduo de testes ecotoxicolgicos

padronizados, utilizando microcrustceos e bactrias bioluminescentes. Esta portaria

constituiu um avano, j que em nvel da federao, a obrigatoriedade dos ensaios

toxicolgicos foi determinada apenas a partir de 2005.

Em nvel federal, na Resoluo no 237 de 1997 (CONAMA, 1997), ainda em

vigor, foi estabelecida a obrigatoriedade do licenciamento ambiental para as

atividades ou empreendimentos da indstria txtil, de vesturio e artefatos de tecidos

representadas por empresas que atuam no beneficiamento de fibras txteis vegetais,

de origem animal e sintticas; na fabricao e acabamento de fios e tecidos; no

tingimento, estamparia e outros acabamentos em peas do vesturio, e em artigos

5

diversos de tecidos. Tais empresas foram consideradas como apresentando um grau

mdio de degradao ambiental. Esta Portaria visou disciplinar a localizao,

instalao, ampliao e operao de empreendimentos e atividades utilizadoras de

recursos ambientais consideradas efetiva ou potencialmente poluidoras ou daquelas

que, sob qualquer forma, possam causar degradao ambiental (CONAMA, 1997).

A Resoluo CONAMA no 20 de 1986 (CONAMA, 1986) foi revogada e

atualmente est em vigor a Resoluo CONAMA no 357 de 2005 que determina os

padres e limites mximos para lanamentos de efluentes em corpos de gua

receptores (CONAMA, 2005).

1.3 Etapas do processo produtivo txtil e substncias qumicas utilizadas

Os processos na indstria txtil abrangem desde a fiao at a tecelagem,

durante os quais so adicionados vrios compostos qumicos, entre eles os

detergentes e os corantes que so eliminados durante as etapas subsequentes.

Desta forma, as operaes de limpeza, tingimento e acabamento na indstria txtil

do origem a uma grande quantidade de despejos. A recirculao destes despejos e

a recuperao de produtos qumicos e subprodutos constituem os maiores desafios

enfrentados pela indstria txtil com o fim de reduzir os custos com o tratamento dos

mesmos. Assim, seus efluentes incorporam substncias provenientes de todas as

etapas midas, ou seja, que envolvem lavagem durante todo o beneficiamento de

fibras txteis tais como: engomao, desengomao, alvejamento, mercerizao,

tingimento, vaporizao e acabamento. Dependendo do processo e da matria-

6

prima utilizada, os efluentes lquidos gerados no processo txtil iro variar em

quantidade e em sua composio. Por serem complexos e de elevada diversidade

qumica, o tratamento por mtodos convencionais em estaes de tratamento de

efluentes (ETE) apresenta diversos problemas, em especial o baixo nvel de

eficincia quanto remoo de cor e a elevada produo de lodo (BRAILE;

CAVALCANTI, 1993; KNUT, 2001; MELO FILHO, 1997).

Os fios em rolos ou bobinas passam por fervura em solues de soda

custica ou detergente (cozimento) e, aps a lavagem, ocorre o tingimento por

imerso dos fios em solues contendo corantes, hidrxido de sdio e detergentes.

Os fios tingidos em bobinas seguem para a tecelagem e os tingidos em rolos

recebem um tratamento inicial com soluo de goma de fcula de amido

(engomao), para aumentar a resistncia dos fios durante a tecelagem. Em

seguida, os fios passam por um processo de desengomao utilizando glicose,

enzimas, detergentes alcalinos quentes, sabes e emolientes dissolvidos em gua.

Durante o cozimento e a lavagem utiliza-se soda custica, detergentes e outros

auxiliares na remoo de impurezas como ceras naturais, gorduras, lcoois e

lubrificantes. Para o alvejamento do tecido utiliza-se principalmente hipoclorito de

sdio, clorito de sdio, perxido de sdio, perxido de hidrognio e hidrossulfito de

sdio. A mercerizao confere ao material txtil celulsico maior resistncia

mecnica ruptura, alm de brilho. Nesta etapa utiliza-se soda custica e o

acabamento obtido atravs da aplicao de gomas e resinas em temperaturas

controladas, alm de surfactantes, uria, formol e emulses polietilnicas. Estas

etapas podem ser observadas no fluxograma apresentado na figura 1 (BRAILE;

CAVALCANTI, 1993; DOS SANTOS, 2005; KIMURA, 2001).

7

Engomao

Desengomao e lavagem

Matria Prima em

fardos

Tingimentode fiosFiao

Cozimento e Lavagem

Tecelagem

Alvejamento e

Lavagem

Mercerizao

SecagemEstamparia

Lavagem

Acabamento

Tinturaria

Tingimento

Lavagem

Acabamento

Figura 1 Etapas do processamento de fibras de algodo em indstria txtil (Modificado de DOS SANTOS, 2005).

Na estamparia de tecidos de algodo, a pasta o veculo de aplicao do

corante sobre o tecido. Esta pasta pode ser composta por uria, espessante alginato

de sdio, fosfato dissdico (para corantes diretos), bicarbonato de sdio (para

corantes reativos) e sabes (SERVIO NACIONAL DE APRENDIZAGEM

8

INDUSTRIAL SENAI; CENTRO DE TECNOLOGIA DA INDSTRIA QUMICA E

TXTIL CETIQT; DEUTSCHE GESELLSCHAFT FR TECHNISCHE

ZUSAMMENARBEIT - GTZ, 1998).

No processo de branqueamento das fibras utiliza-se como oxidante o

hipoclorito de sdio e o cloreto de sdio. No entanto, na tinturaria os oxidantes

utilizados so o dicromato de potssio, o cloreto de ferro (III) e o nitrito de sdio

(PERUZZO, 2003).

Embora na literatura existam diferentes esquemas demonstrativos do

processamento de fibras de algodo, de uma maneira geral as etapas apresentadas

na figura 1 so as que ocorrem, com maior freqncia, nas indstrias txteis e afins.

Portanto, entre os produtos qumicos mais utilizados na indstria txtil

destacam-se os cidos (sulfrico, clordrico, frmico, actico), bases (hidrxido de

sdio, hidrxido de potssio, amnia, carbonato de sdio), sais (silicato de sdio,

polifosfatos, fosfato de amnia, cloreto de amnia e cloreto de magnsio), oxidantes

(perxido de hidrognio), solventes orgnicos (tetracloroetileno, metanol, etanol),

ceras, parafinas, silicones (produtos de acabamento), espessantes (amido, teres de

amido, gomas vegetais), tensoativos (sabes, detergentes, dispersantes)

(VANDEVIVERE; BIANCH; VERSTRAETE, 1998).

Porm, entre todas as substncias qumicas utilizadas no processo txtil, os

corantes constituem uma questo delicada em funo do seu potencial poluidor.

Fica claro o conflito existente entre as exigncias dos rgos ambientais

fiscalizadores e a demanda por consumo de produtos mais coloridos. Nesta

complicada equao devem ser inseridos elementos como as matrias-primas

9

necessrias produo, tanto de corantes quanto de produtos txteis, o controle da

qualidade dos efluentes lquidos lanados, a capacidade de autodepurao dos

corpos de gua receptores e a resistncia dos organismos que neles vivem. Este

conflito pode sofrer uma reduo significativa quando so adotados procedimentos

para produo mais limpa na qual sejam empregadas substncias que causem

mnimos impactos ambientais (BASTIAN; SANTOS; FERRARI, 2001; CONAMA,

2005).

1.3.1 Corantes

Corantes so definidos como substncia, geralmente orgnica,

desenvolvida para ser absorvida ou adsorvida, ou reagir com, ou ainda ser

depositada em um substrato de forma a imprimir cor ao mesmo, com algum grau de

permanncia (SOCIETY OF DYERS AND COLOURISTS, 2005).

Corantes e pigmentos so colorantes que diferem entre si por sua

solubilidade. Os corantes que forem parcialmente ou completamente dissolvidos em

um lquido podem ser aplicados sobre diferentes substratos (materiais txteis, papel,

cabelos, couro, entre outros). J os pigmentos so praticamente insolveis nos

meios nos quais eles so aplicados. Colorantes so caracterizados por sua

capacidade de absorver luz no espectro visvel (400 a 700 nm), por esta razo

parecem coloridos (TROTMAN, 1984; ZOLLINGER, 1991).

10

Entre os fatores que determinam a seleo do corante a ser utilizado se

destacam a sua afinidade por uma fibra txtil e o processo de tingimento (contnuo,

semicontnuo e por esgotamento), alm das caractersticas tcnicas desejadas para

o produto em termos de solidez como, por exemplo, luz, frico e ao suor

(ABIQUIM, 2005).

At a metade do sculo XIX todos os corantes orgnicos eram derivados de

partes de vegetais e de substncias extradas de animais. Embora a indstria de

corantes tenha se originado na Europa durante o sculo XVI, o primeiro corante

sinttico foi descoberto em 1856 na Inglaterra (GUARATINI; ZANONI, 2000).

No Brasil, desde a poca colonial, os corantes tm desempenhado um papel

especial. O nome que o pas recebeu deriva de um corante que provm de uma

rvore conhecida como pau-brasil (Caesalpinia echinata), cuja cor vermelha

atribuda a um composto conhecido como brazilena que, na realidade, um produto

da oxidao da brazilina, presente no lenho da rvore. A frmula dos corantes

brazilina e brazilena foi determinada por Liebermann e Burg em 1883 (ABIQUIM,

2005).

O Colour Index, catlogo da Society of Dyers and Colourists, registra que

atualmente mais de oito mil corantes sintticos so empregados na indstria txtil

(ZANONI; CARNEIRO, 2001).

A utilizao de corantes no Brasil concentra-se principalmente nos corantes

reativos para fibras celulsicas que hoje respondem por 57 % do mercado, seguidos

pelos corantes dispersos com 35 % (ABIQUIM, 2005).

11

Souza e Peralta-Zamora (2005) atribuem aos azo corantes 60 % do mercado

consumidor brasileiro. Entre estes se destacam os corantes reativos com 57 % do

mercado consumidor e os corantes dispersos com 35 % (ABIQUIM, 2005).

1.4 Classificao de corantes

A norma tcnica NBR 5766 de 1974 da Associao Brasileira de Normas

Tcnicas (ABNT), estabelece a classificao de corantes orgnicos e sintticos

comercializados no Brasil (ABNT, 1974).

Os corantes so classificados segundo o Colour Index (CI), conforme sua

classe qumica, e de acordo com o mtodo de fixao fibra txtil. Com relao

classe qumica dos corantes, estes so classificados de acordo com a estrutura

qumica do grupo cromforo. Os grupos mais importantes so azos, antraquinona e

ftalocianina (HAO; KIM; CHANG, 2000; KUNZ et al., 2002).

Entre os vrios grupos cromforos utilizados na sntese de corantes, o grupo

mais representativo e que mais amplamente empregado no tingimento de fibras

txteis esto os azo corantes. Estes se caracterizam por apresentarem um ou mais

grupamentos -N=N- ligados a sistemas aromticos. Estes so encontrados entre os

corantes bsicos, cidos, diretos, mordentes e reativos (KIMURA, 2001;

VANDEVIVERE; BIANCH; VERSTRAETE, 1998).

Em termos de utilizao na indstria txtil, adota-se a classificao de

acordo com a aplicao dos corantes ou o modo de fixao s fibras (GUARATINI;

12

ZANONI, 2000; KIMURA, 2001; TROTMAN, 1984): bsicos, cidos, diretos ou

substantivos, mordentes ou pr-metalizados, ao enxofre ou sulfurosos, azicos,

cuba, dispersos ou dispersivos, reativos e branqueadores.

Na tabela 1 so apresentadas outras caractersticas dos corantes como

estrutura qumica (azo, antraquinona, etc.). Como a estrutura qumica do corante

interfere no processo de tingimento e na afinidade dos corantes por determinadas

fibras txteis, ento o emprego de um tipo de corante determinado por sua

estrutura que tambm pode causar toxicidade do corante ou de produtos

intermedirios de sua degradao, bem como sua solubilidade a qual, por sua vez,

interfere diretamente no processo de tingimento e na qualidade do mesmo

(ASPLAND, 1992a, 1992b; BASTIAN; SANTOS; FERRARI, 2001; GUARATINI;

ZANONI, 2000; KIMURA, 2001; TROTMAN, 1984; ZOLLINGER, 1991).

Na indstria txtil em estudo no presente trabalho so utilizados

principalmente os corantes pertencentes ao grupo conhecido comercialmente como

remazol, que no Colour Index so denominados como corantes reativos

(BURKINSHAW; JARVIS, 1996).

13

Tabela 1 Classificao dos corantes, principais caractersticas (estrutura qumica e solubilidade de corantes), fibras nas quais so aplicados, e exemplos de corantes em uso (ABIQUIM, 2005; ASPLAND, 1992a, 1992b; GIRARDI; VALLDEPERAS; LIZ, 1999; GUARATINI; ZANONI, 2000; KIMURA, 2001; TROTMAN, 1984; ZOLLINGER, 1991).

Classes de corantes

Estrutura qumica Solubilidade

Fibras (*) Exemplos

Bsicos

Azo, antraquinona, triarilmetano, triazina, acridina, quinolina.

Hidrossolveis. PROT CI Bsico Violeta 2

cidos

Azo, azina, antraquinona, triarilmetano, trimetil-metano, xanteno, nitro, nitroso, quinolina, ftalocianinas.

PROT SINT CI Amarelo 1

Diretos ou substantivos Azo (diazo, triazo) Hidrossolveis. CEL

CI Direto Amarelo 2

Mordentes ou pr-metalizados Azo

CEL PROT SINT

CI Mordente Laranja

Ao Enxofre ou sulfurosos

Macromolculas com pontes de polissulfetos

Compostos altamente insolveis em gua, hidrossolveis em soluo de sulfito de sdio e hidrossulfito de sdio e aps reduo so insolveis no interior da fibra onde interagem.

CEL CI Enxofre Laranja 1

Azicos Azo

Componente naftol insolvel em gua, com a adio de hidrxido de sdio forma naftolato que um agente de acoplamento hidrossolvel, Componente base insolvel em gua, com a adio de nitrito de sdio ou cido clordrico, forma base diazotada ou sal de diaznio (RN2+) que reage com o agente de acoplamento, j fixo fibra, e produz um corante insolvel em gua.

CEL PROT SINT

Corante Vermelho obtido atravs da reao entre metanitro-ortotoluidina e cido beta- hidroxi-naftico.

14

(continuao...) cuba

Antraquinona, ndigo

Insolveis em gua, com a adio de hidrxido de sdio e de hidrossulfito de sdio convertem-se em compostos leuco-solveis, que so absorvidos pelas fibras onde sofrem oxidao e formam um pigmento colorido insolvel.

CEL CI Cuba Preto 1

Dispersos Azo No completamente insolveis em gua. SINT CI Disperso Laranja

Reativos

Azo, mono e diazo, (metalizado ou no metalizado), trifenodioxazina, ftalocianina, antraquinona.

Hidrossolveis. CEL PROT SINT

CI Reativo preto 5

Branqueadores

Grupos carboxlicos azometinos (-N=CH-), ou etilnicos (-CH=CH) aliados a sistemas benznicos, naftalnicos, pirnicos e anis aromticos.

CEL

Cumarina, derivados estilbnicos obtidos da condensao de cloreto cianrico com cido diamino-estilbeno-dissulfnico, seguido de condensao sucessiva com outras aminas.

(*) Tipos de fibras onde os corantes podem ser aplicados: CEL = fibras celulsicas (algodo), PROT = proticas (l, seda), SINT = fibras sintticas (poliamidas sintticas, polister, nylon, diacetato de celulose, triacetado de celulose, acrlicas).

1.4.1 Corantes reativos

Os corantes reativos so compostos que contm um ou mais grupos reativos

que formam ligaes covalentes com um tomo de oxignio, de nitrognio ou de

enxofre de fibras celulsicas (grupo hidroxil), fibras proticas (grupos amino, hidroxil

15

e mercaptano) e poliamidas (grupo amino). O primeiro corante comercial com dois

grupos reativos (vinilsulfona) foi o reativo preto 5, que um azo corante

recomendado para fibras celulsicas e proticas (l). Com relao ao tipo estrutural,

existem dois grupos principais: o grupo com anel heterocclico e o grupo com

vinilsulfona (ASPLAND, 1992a, 1992b; TROTMAN, 1984; ZOLLINGER, 1991).

A molcula de um corante reativo apresenta estruturalmente uma

combinao de grupos denominados como grupo cromforo (C), grupo de

solubilizao (S), grupo de ligao (L), grupo reativo (R) e grupo de sada (X),

conforme figura 2. Os grupos (L), (R) e (X) tm efeito nas propriedades fsicas da

molcula como um todo, entre as quais a cor, massa molar, solubilidade e

capacidade de difuso para o interior da fibra, entre outros. Todos os grupos, com

exceo do (X), so solveis em gua. O grupo cromforo (C) a parte da molcula

que colorida e pode ser azo (-N=N-). Cerca de 80 % de todos corantes reativos

apresentam este grupo cromognico. Os demais podem ser do tipo trifenodioxazina,

ftalocianina ou antraquinona. Todos os corantes reativos apresentam em suas

molculas, como grupo para solubilizao em meio aquoso (S), o sulfonato de sdio

(-SO3Na). Faz parte tambm da molcula dos corantes reativos um grupo de ligao

(L) entre a parte reativa da molcula e a parte solvel colorida que pode ser um

grupo imino (-NH-), ou amida (-NHCO-), ou sulfona (-SO2-), entre outros. Os

corantes reativos apresentam em sua molcula um caracterstico grupo reativo (R),

que pode ser um anel heterocclico ou um radical vinilsulfona (-SO2-CH=CH2), e um

grupo de sada (X), que podem ser ons (Cl-, F-, Br-) e CH3SO2 (ASPLAND, 1992a,

1992b; ZOLLINGER, 1991).

16

Grupo Reativo (R)

Grupo de Ligao (L)

NH

N N

NNH

Cl

SO3Na

OH

SO3Na NaSO3 N=N

Grupo Cromforo (C) (S)

SO Na3 Grupo Solubilizante (S)

Grupo de Sada (X)

(S)

(a)

(C)

(S) (R) (L) NaO 3 SOCH 2 CH 2 O 2 S N(CH 3 ) 2 N N

OCH3

OCH3

(b)

Figura 2 Representao das unidades que compem as estruturas dos corantes reativos. (a) grupo reativo triazina e (b) grupo reativo vinilsulfona (baseada em KIMURA, 2001).

1.5 Tratamento de efluentes de uma indstria txtil

O tratamento de efluentes a serem lanados em corpos receptores visa

adequao dos parmetros aos limites estabelecidos por regulamentao especfica,

e, desta forma, reduzir os efeitos prejudiciais sobre os organismos. O monitoramento

dos efluentes a serem lanados nos corpos receptores deve ser realizado de

maneira a serem respeitados os limites dos padres para os efluentes a serem

lanados, impostos em legislao pertinente nas esferas federal, estadual e

municipal (CONAMA, 2005; FATMA, 2002).

17

A Resoluo CONAMA no 357/05 define como formas de tratamento de

efluentes industriais o tratamento convencional e o avanado (CONAMA, 2005).

No tratamento convencional, a clarificao realizada atravs dos

processos de coagulao e de floculao, seguidos de desinfeco e correo do

pH. J para o tratamento avanado devem ser aplicadas tcnicas de remoo e/ou

inativao de constituintes refratrios aos processos convencionais de tratamento.

Estes constituintes podem conferir gua caractersticas como cor, sabor, odor e

atividade txica (CONAMA, 2005). Na figura 3 encontram-se as principais formas de

tratamento de efluentes coloridos realizadas na atualidade (KARAPINAR et al.,

2000).

OXIDAO: BIOLGICA ++ QUMICA

COAGULAO FLOCULAO

ADSOROFILTRAO MTODOS ELETRO - QUMICOS

CARVO ATIVADO

ZELITA

BENTONITA CINZAS DEMADEIRA

CINZAS DE CERMICA

BIOPOLMEROS

REMEDIAO REALIZADA NA DA INDSTRIA EM ESTUDO

ESCRIAS

QUITOSANA

Figura 3 Principais mtodos de tratamento de efluentes coloridos (modificado de KARAPINAR et al., 2000).

O processo de tratamento convencional de efluentes txteis envolve

inmeras etapas devido s caractersticas do processo produtivo. Os efluentes

18

podem sair dos processos em alta temperatura (entre 60 C e 90 C) ou em

temperatura ambiente. Os efluentes so captados e recebem uma injeo de gs

carbnico para a neutralizao do pH. Em seguida, passam por dispositivos de

tratamento fsico (grades, caixas de areia, peneiras estticas) para a retirada de

slidos em suspenso, fibras de algodo, restos de pastas, etc; depois seguem para

os tanques de neutralizao e equalizao. No tanque de neutralizao efetuada

nova medio do pH, pois as estaes so projetadas para tratarem os efluentes

com pH variando entre 8 e 10. Aps a equalizao, os efluentes seguem para os

tanques de aerao onde permanecem de 24 a 36 h, e depois vo para o

decantador secundrio. A aerao constitui importante passo no processo de

tratamento biolgico propriamente dito, j que os aeradores iro fornecer oxignio s

bactrias e demais organismos da microfauna, presentes no lodo ativado, que

necessrio decomposio aerbica da matria orgnica. Esta matria confere

turbidez ao efluente juntamente com outros materiais em suspenso. Nesta fase, os

nutrientes para os organismos so fornecidos pelo esgoto sanitrio que gerado na

empresa. Aps a adio de um agente coagulante, ocorre floculao dos materiais

em suspenso, que se depositam no decantador levando reduo da turbidez bem

como remoo da cor do efluente. Neste processo o efluente fica por

aproximadamente 12 h. No final, uma parte do lodo do decantador concentrada em

um filtro-prensa e enviada para o aterro industrial, e outra parcela volta para os

tanques de aerao (recirculao) para realimentar as bactrias e a microfauna.

Estas etapas so apresentadas na figura 4 (BASTIAN; SANTOS; FERRARI, 2001;

SANTOS, 1996; VAZOLLR, 1989).

19

Caixa de Areia

Caixa de Passagem Tanque de Equalizao

Medidor de Vazo Magntico MV

Aerao (3 clulas)

Decantador Secundrio

Sulfato de Alumnio

Descolorante

Adensador

Prensa

Recipientes

DecantadorTercirio

MV

Polieletrlito

Peneira Esttica

GradeamentoEfluente Bruto

Recirculao

Aterro Industrial

Lodo

Escada de Aerao

Corpo Receptor

Figura 4 Planta de tratamento de efluentes da empresa em estudo (fonte: gerncia da empresa fornecedora do efluente txtil avaliado no presente trabalho).

O tratamento convencional envolve um processo de coagulao/floculao

no qual ocorre a agregao de colides e partculas dissolvidas em flocos maiores,

que podem ser sedimentados por ao da gravidade, resultando na remoo dos

mesmos da fase lquida (KIMURA, 2001). Trata-se de um processo verstil e pode

ser utilizado sozinho ou combinado com o tratamento biolgico, de forma a remover

slidos em suspenso e matria orgnica, assim como promover uma elevada

remoo da cor de efluentes de indstrias txteis (TNAY, 1996; MERI; SELUK;

20

BELGIORNO, 2005). No entanto, este processo apresenta como desvantagem o

grande volume de lodo gerado (KUNZ et al., 2002). Este lodo rico em corantes,

alm das demais substncias utilizadas no processo txtil. Portanto, torna-se um

problema, devendo ser descartado de maneira adequada para evitar contaminao

ambiental (BASTIAN; SANTOS; FERRARI, 2001).

Os tratamentos descritos acima envolvem processos no destrutivos

fundamentados em coagulao, seguidos de separao por flotao ou

sedimentao e tambm processos destrutivos que ocorrem na etapa de tratamento

biolgico (lodos ativados). Tais tratamentos, apesar da sua eficincia relativamente

elevada com aproximadamente 80 % de remoo da carga de corantes e de material

particulado, apresentam uma gerao de lodo onde os corantes que foram

adsorvidos no podem ser reaproveitados (KUNZ et al., 2002).

1.6 Aspectos dos corantes relacionados poluio

A poluio visual dos corpos de gua por efluentes da indstria txtil ou por

corantes presentes em esgotos domsticos no um problema apenas esttico, j

que pode afetar o processo de fotossntese devido ocorrncia da diminuio da

transparncia da gua o que dificulta a entrada dos raios solares (KUNZ et al.,

2002).

Esta cor est associada presena de determinadas estruturas na molcula

dos corantes. No caso de azo corantes, estes apresentam molculas com duas

21

partes principais, uma parte da molcula que se liga fibra txtil e a outra o

grupo cromforo, que pode apresentar um ou mais grupamentos -N=N- ligados a

sistemas aromticos, apresentado na figura 5. O cromforo corresponde parte da

molcula orgnica capaz de absorver luz seletivamente e apresenta como principal

caracterstica um sistema de dupla ligao conjugada (por exemplo, C=C, C=O,

N=N, etc), responsvel pela absoro molecular. Quando estes cromforos

estiverem ligados a alguns grupos saturados, verifica-se que ocorre alterao do

comprimento de onda alm de alteraes na intensidade de absoro. O conjunto

formado por cromforo e grupos saturados denominado como auxcromo, com

tendncia a ser polar, o que aumenta a polaridade do corante e, conseqentemente,

sua solubilidade em gua (ZOLLINGER, 1991).

Os azo corantes so os corantes sintticos mais liberados no meio ambiente

por indstrias txteis, qumicas e farmacuticas (DOS SANTOS, 2005).

Figura 5 Exemplo de estrutura qumica de azo corante, em destaque o grupo azo (-N=N-) (Fonte: KUNZ et al., 2002).

A entrada de corantes no meio ambiente ocorre basicamente por quatro

vias, ou seja, atravs de emisses ou descargas de efluentes nos processamentos

rotineiros, do descarte de sobras e resduos dos processos, de embalagens usadas

22

e de eliminao acidental (BALAN, 2002). Uma vez contaminando o meio, os

corantes que so xenobiticos, podem causar toxicidade aos organismos aquticos

(KUMAR et al., 2006, DOS SANTOS et al., 2005).

1.6.1 Toxicidade de corantes azo e antraquinona

A toxicidade de produtos da degradao de corantes cuja estrutura qumica

do tipo azo atribuda formao de aminas aromticas durante a quebra do

corante por reduo qumica ou enzimtica (Figura 6). Em sua estrutura as aminas

aromticas apresentam um ou mais anis aromticos com um ou mais radicais

amino, alm de terem sido consideradas como sendo potencialmente carcinognicas

e genotxicas, causando toxicidade para a vida aqutica e para humanos (OH et al.,

1997; PIELESZ et al., 2002; PINHEIRO; TOURAUD; THOMAS, 2004).

Ar NH2 Diazotizao Ar - N2+ Cl - Acoplamento Ar - N=N- Ar

Amina Aromtica HCl, NaNO2 Sal de diaznio Ar H Azo Corante

Par da ligao

Clivagem Redutiva

Ar- N=N- Ar Clivagem do grupo azo Ar- NH2 + Ar NH2

Azo Corante Reduo qumica ou enzimtica Aminas Aromticas

Figura 6 Sntese de azo corantes e formao de aminas aromticas aps clivagem redutiva qumica ou enzimtica (modificado de OH et al., 1997).

23

Na figura 7 apresentado um exemplo de amina aromtica (benzidina)

derivada da degradao em condies anaerobiticas de um corante azo banido

pela Comisso Europia. Os azo corantes e seus derivados podem estar presentes

em brinquedos, roupas e at na gua. Desta maneira, a via oral e a absoro

drmica so as principais vias de exposio de humanos a azo corantes e seus

produtos de degradao (AHLSTRM; ESKILSSON; BJRKLUND, 2005).

importante ressaltar que a benzidina foi considerada carcinognica para humanos

em relatrio da International Agency for Research on Cancer (IARC), assim como

alguns metais e outros compostos derivados de azo corantes (IARC, 1972, 1980,

1990; PINHEIRO; TOURAUD; THOMAS, 2004).

Reduo qumica ou enzimtica do azo corante

benzidina

Figura 7 Exemplo da reduo de um azo corante banido (cido preto 077) em uma amina carcinognica (benzidina) (modificado de AHLSTRM; ESKILSSON; BJRKLUND, 2005).

A concentrao mxima permitida de benzidina para guas doces da classe

I de 0,001 g.L-1 para rios cujas guas sejam captadas para consumo humano.

Para rios nos quais haja pesca ou cultivo de organismos para consumo de 0,0002

24

g.L-1. A classe I constituda por rios cujas guas so destinadas ao

abastecimento pblico tratada apenas com desinfeco (CONAMA, 2005).

Bastian, Santos e Ferrari (2001) mencionam uma lista inclusa em um guia de

preveno poluio para as indstrias txteis, onde so apresentados alguns dos

principais azo corantes que possuem a base benzidina, e tambm foram citados

vrios corantes bsicos, cidos, diretos, mordentes, azicos e dispersos. Tal lista

constitui motivo de preocupao, j que estes corantes ainda so utilizados nas

empresas, embora tenham sido banidos (BROWN; HAMBURGER, 1987; WEBER;

WOLFE, 1987; SPONZA; IIK, 2005). Isto agravado ao considerar-se que, nos

efluentes gerados por estas empresas em condies de anaerobiose, formam-se as

aminas aromticas carcinognicas, as quais se acumulam por no sofrerem

degradao (BROWN; LABOUREUR, 1983; FIELD et al., 1995). Desta forma, o

acmulo de benzidina nos sedimentos de locais onde se situam as plantas de

tratamento de efluentes torna tais sedimentos potencialmente contaminantes para os

ecossistemas aquticos (SPONZA; IIK, 2005). Por outro lado, estudos indicam que

a maioria das aminas aromticas degradada em condies aerbicas ou em

reatores combinados anaerbicos/aerbicos (IIK; SPONZA, 2003, 2004;

PINHEIRO; TOURAUD; THOMAS, 2004; SPONZA; IIK, 2005; SUPAKA et al.,

2004). O uso destes corantes que geram poluentes deve ser sujeito a regras, alm

de haver um tratamento mais adequado dos efluentes gerados de maneira a

promover a detoxificao dos mesmos (SPONZA; IIK, 2005), principalmente

quando se tem em mente que em vrios pases justifica-se o uso dos mesmos, em

funo dos baixos custos e eficincia no tingimento (SNYDERWINE et al., 2002).

25

Infelizmente, no apenas os azo corantes so motivos de preocupao, pois

em estudo recente no qual foram empregados corantes do tipo antraquinona,

verificou-se toxicidade no produto de sua degradao em condies anaerbicas. O

tratamento consistiu na exposio do efluente txtil e do corante em bioreatores

mantidos em condies anaerobiticas mesfilas (30 oC) e termfilas (55 oC). Houve

descolorao, tanto de efluente de indstria txtil quanto de um corante do tipo

antraquinona denominado como reativo azul 19. Porm, esta descolorao foi total

apenas a 55 oC. Nestas condies o corante apresentou toxicidade uma vez que

houve reduo de 50 % na atividade dos microrganismos metanognicos presentes

no lodo. No entanto, no foram afetados os microrganismos oxidantes de glicose

incluindo os acetognicos e os fermentadores formadores de propionato, de butirato

e de butanol. Em ensaios complementares, empregando-se cepas previamente

expostas ao corante; verificou-se que mesmo aps a remoo do corante do meio

manteve-se a inibio aos microrganismos indicando a irreversibilidade da toxicidade

causada pela exposio preliminar (DOS SANTOS, 2005; DOS SANTOS et al.,

2005).

A toxicidade dos corantes pode estar relacionada tambm a presena de

metais em sua estrutura qumica. Por esta razo, recomenda-se que estes sejam

evitados ou substitudos por corantes que no causem danos aos organismos

expostos. Na tabela 2 so apresentados alguns dos corantes cidos, diretos e

reativos que possuem metais associados em sua estrutura qumica (BASTIAN;

SANTOS; FERRARI, 2001).

26

Tabela 2 Relao de corantes que apresentam metais na estrutura molecular (BASTIAN; SANTOS; FERRARI, 2001; ZOLLINGER, 1991).

Corante Metal

Azul Ingraim 5 Azul Vat ( cuba) 29 Cobalto

Azul Ingraim 14 Nquel Azul cido 249; Azul Direto 86, 87 e 218;

Azul Ingraim 1, 13; Azul Reativo 7, 17 Azul Solvente 24, 25, 55;

Verde Ingraim 3 Vermelho direto 180

Cobre

1.7 Bioindicadores utilizados na avaliao de toxicidade de efluentes txteis

A obrigatoriedade da realizaco de testes de toxicidade utilizando

organismos bioindicadores garante o fornecimento de informaes imprescindveis

sobre a qualidade do efluente a ser lanado no corpo receptor, cujas caractersticas

fsico-qumicas e biolgicas devem ser respeitadas (CONAMA, 2005).

O monitoramento utilizando os bioindicadores, ou biomonitoramento,

possibilita avaliar a qualidade das guas superficiais que recebem efluentes

industriais. Com esta abordagem, busca-se oferecer mais informaes sobre os

impactos ocasionados nos organismos pelas tecnologias de produo empregadas

e, desta forma, estimular a mudana de tecnologia para uma nova, na qual sejam

produzidos materiais no-poluentes. Neste contexto, a Biotecnologia Ambiental se

insere com vantagens, contribuindo para manter o ambiente limpo atravs da

remediao e do biomonitoramento de todos os tipos de efluentes industriais

(GAVRILESCU; CHISTI, 2005).

27

Alm disto, a avaliao de efluentes atravs de anlises qumicas

incompleta, uma vez que nada informam a respeito do efeito txico provocado por

substncias presentes nos efluentes (SCHLENK, 1999). De fato, as anlises

qumicas devem ser complementadas com ensaios ecotoxicolgicos para se

determinar a qualidade de efluentes a serem lanados em corpos de gua de

superfcie (CONAMA, 2005). Entre os organismos utilizados destacam-se Vibrio

fischeri, Daphnia magna, Danio rerio (KNIE; LOPES, 2004) e Allium cepa

(ARAMBASIC; BJELIC; SUBAKOV, 1995).

1.7.1 Vibrio fischeri

A bactria bioluminescente Vibrio fischeri (Beijerinck, 1889) Lehmann &

Newmann, 1896 (Proteobacteria, Ordem Vibrionales, Famlia Vibrionaceae), gram-

negativa. Este microrganismo heterotrfico apresenta distribuio mundial e pode

ser encontrado como simbionte em vrias espcies de lulas e peixes, como

patgeno de invertebrados e como saprfito de vida livre, desenvolvendo-se sobre

matria orgnica dissolvida ou particulada presente no mar (WILLIAM MYRON

KECK FOUNDATION, 2002). So anaerbios facultativos que emitem luz em

condies ambientais favorveis (KNIE; LOPES, 2004).

A variao de bioluminescncia emitida por V. fischeri que so simbiontes de

lulas (Euprymna scolopes) foi descrita por Boettcher e Ruby (1990). Segundo estes

autores a emisso de luminescncia ocorre devido ao de um grupo de genes

denominado como lux operon, que tem sido utilizado em inmeras aplicaes

28

biotecnolgicas associadas ao monitoramento, devido ao fato de que a produo de

luz pode ser controlada sob condies experimentais e ligada a uma condio

ambiental especfica.

Os ensaios com bactrias bioluminescentes apresentam algumas

vantagens, j que podem ser realizados com pequeno volume de amostras de gua

doce ou salina e so relativamente fceis de executar. Alm disso, a rapidez na

obteno dos resultados, aps 30 min de exposio, permite uma resposta rpida

em casos de acidentes ambientais. Como as bactrias podem ser mantidas

congeladas ou liofilizadas, isto reduz os custos (KNIE; LOPES, 2004).

Em estudos realizados por Ledakowicz, Solecka e Zylla (2001), verificou-se

a toxicidade de efluente txtil contendo corante antraquinona, detergente aninico e

amaciante, antes e aps o efluente ser tratado atravs de processos avanados de

oxidao, utilizando como organismo bioindicador V. fischeri. Estas bactrias

tambm foram utilizadas para verificar a toxicidade aguda de efluentes de uma

indstria txtil tratados e no tratados (BAPTISTA et al., 2002), e de chorume de

aterro sanitrio (SILVA; DEZOTTI; SANTANNA JNIOR, 2004).

Anualmente, as empresas brasileiras potencialmente poluidoras, alm de

efetuarem ensaios ecotoxicolgicos agudos com bactrias bioluminescentes, devem

realizar ensaios agudos com Daphnia magna, utilizando os efluentes finais gerados

na estao de tratamento de efluentes que sero lanados no meio ambiente, de

maneira complementar as anlises fsico-qumicas (CONAMA, 2005).

29

1.7.2 Artemia sp

Outro importante organismo bioindicador que tem sido alvo de estudos so os

microcrustceos zooplanctnicos de ambientes de guas salgadas representados

por vrias espcies pertencentes ao gnero Artemia Leach 1819 (Classe Crustacea,

Ordem Anostraca, Famlia Artemiidae). O nome especfico Artemia salina Linnaeus

1758, j no mais vlido taxonmicamente devendo-se empregar somente Artemia

sp no caso de no identificao da espcie (SORGELOOS et al., 1986); embora A.

salina ainda seja empregado por alguns autores (EL-NAGGAR; EL-AASAR;

BARAKAT, 2004; SILVA; DEZOTTI; SANTANNA JNIOR, 2004).

Estes microcrustceos so fontes significativas de alimento para

invertebrados aquticos e para peixes, por isso so ambientalmente importantes

(SORGELOOS et al., 1986). O emprego destes organismos em bioensaios deve-se

ao fato dos mesmos apresentarem distribuio cosmopolita; possuirem cistos de

dormncia e, principalmente, apresentarem fcil manuteno em laboratrio

(BARAHONA; SNCHES-FORTN, 1999). Outra vantagem consiste no fato da

ecloso ocorrer com organismos apresentando idade similar, alm de mnimas

variaes nas condies fisiolgicas e genticas (PERSOONE et al., 1980).

O mtodo baseia-se na verificao da imobilidade dos nuplios quando

expostos s solues de diferentes compostos. Entre as vantagens do teste

destacam-se o baixo custo, a rapidez e a simplicidade (MEYER et al., 1982), assim

como a sensibilidade e possibilidade de realizao de testes com muitas substncias

e com individuos de diferentes idades ao mesmo tempo (BARAHONA; SNCHES-

FORTN, 1996; FORTN et al., 1997).

30

Por outro lado, para realizar estudos mais completos de toxicidade aguda de

efluentes, devem ser utilizados organismos de diferentes nveis trficos,

principalmente peixes (BAPTISTA, 2001). Dentre estes, a espcie Danio rerio tem

sido muito utilizada por mostrar sensibilidade a diferentes contaminantes ambientais

(KNIE; LOPES, 2004).

1.7.3 Daphnia magna

Os microcrustceos do plncton de gua doce Daphnia magna Straus, 1820

e Daphnia similis Straus, 1820 (Cladocera, Crustacea), vulgarmente conhecidos

como pulgas-dgua so recomendados para efetuarem a avaliao da toxicidade

aguda de amostras de efluentes lquidos, guas continentais superficiais ou

subterrneas e substncias qumicas solveis ou dispersas em gua (ABNT, 2003).

O mtodo consiste na exposio de indivduos jovens (neonatos) de D.

magna por perodos de 24 a 48 h (teste agudo), a vrias diluies de uma amostra.

Ao trmino do tempo, so verificados os seus efeitos sobre a capacidade natatria

(mobilidade) dos organismos (KNIE; LOPES, 2004).

O mtodo apresenta algumas vantagens, entre as quais o fato dos

organismos apresentarem variabilidade gentica mnima, o que assegura alguma

uniformidade de respostas dos ensaios. Seu manuseio simples e a manuteno

em aqurios sob condies controladas facilita a cultura no laboratrio. A espcie

sensvel a uma ampla gama de compostos qumicos nocivos alm de se adaptar

31

bem a ensaios estticos, semi-estticos e de fluxo contnuo. Tambm reconhecida

internacionalmente como organismo-teste h muito tempo. E finalmente, os ciclos de

vida e reprodutivo so suficientemente curtos, permitindo seu uso em testes crnicos

(ABNT, 2003; KNIE; LOPES, 2004).

Por intermdio de teste de toxicidade utilizando o organismo-teste D. magna,

verificou-se que um efluente txtil sinttico contendo azo corantes diretos apresentou

100 % de inibio sobre os microcrustceos em todas as diluies testadas. A

toxicidade manteve-se mesmo aps tratamento em reator anaerbico. Porm, aps

o tratamento aerbico, a toxicidade foi reduzida. Este teste de toxicidade

demonstrou que a degradao anaerbica de azo corantes gerou metablitos

txicos para os microcrustceos. Como a toxicidade foi eliminada aps o tratamento

aerbico, houve um indcio de que os produtos que causaram toxicidade aos

microcrustceos foram parcialmente degradados sob condies aerbicas

(SPONZA; IIK, 2005).

1.7.4 Danio rerio

Uma espcie animal que reconhecida internacionalmente como adequada

para testes ecotoxicolgicos um peixe tropical de gua doce, originrio da sia, o

Danio rerio Hamilton-Buchanan, 1822 (Pisces, Ordem Cypriniformes, Famlia

Cyprinidae), que popularmente conhecida como zebrafish ou paulistinha (KNIE;

LOPES, 2004). Alguns autores referem-se a esta espcie com Brachidanio rerio,

32

porm, esta denominao hoje no mais aceita (INTEGRATED TAXONOMIC

INFORMATION SYSTEM ITIS, 2005).

Estes peixes so bentopelgicos onvoros e muito ativos, vivem em mdia

trs anos e possuem um comprimento mximo de 5 cm (KNIE; LOPES, 2004). As

fmeas so maiores do que os machos, a espcie pode ser encontrada em diversos

habitats, desde rios e riachos com guas calmas at guas paradas, como campos

de cultivo de arroz (FISH BASE, 2005).

D. rerio tem sido amplamente empregado em diversos pases como

organismo bioindicador em funo de estar comercialmente disponvel; apresentar

cultivo e manuteno em laboratrio relativamente simples; suportar grandes

variaes de temperatura, de pH e dureza da gua; alm de demonstrar

sensibilidade satisfatria para um grande leque de substncias qumicas (KNIE;

LOPES, 2004).

1.7.5 Allium cepa

A espcie Allium cepa Lineu foi classificada anteriormente dentro da Famlia

Liliaceae (BRASIL, 1992) e atualmente est includa na Famlia Alliaceae, dentro da

Ordem Liliales. Esta espcie tem sido utilizada em ensaios toxicolgicos que

consistem em expr a base de bulbos s substncias poluentes ou aos efluentes

para se efetuar o monitoramento da toxicidade dos mesmos (CHANDRA et al., 2005;

FISKESJO, 1988, 1993).

33

O teste de elongamento de razes simples, rpido, de fcil execuo e tem

sido aplicado no biomonitoramento da genotoxicidade causada por contaminantes

ambientais (GRANT, 1982; CHANDRA et al., 2005), assim como para a verificao

dos efeitos txicos causados pela exposio de meristemas das razes dos bulbos

ao chorume de resduos de curtumes (CHANDRA; GUPTA, 2002).

Por outro lado, atravs da exposio de sementes pode-se verificar a

fitotoxicidade de substncias ou de efluentes. Este mtodo consiste na exposio de

sementes, em substrato slido umedecido com a substncia que se deseja testar

para verificar a porcentagem de germinao, bem como o vigor no crescimento da

raiz das plntulas (TQUIA; TAM; HODGKISS, 1996). Trata-se de uma tcnica

simples, rpida, segura e de fcil reproduo, alm de permitir a avaliao de danos

causados por substncias txicas (WANG; KETURY, 1990).

1.8 Biomarcadores no biomonitoramento

Alm de testes de avaliao toxicolgica aguda, obrigatrios pela legislao,

fazem-se necessrios alguns outros ensaios biolgicos que permitem uma avaliao

mais detalhada e especfica da real contaminao ambiental e dos potenciais riscos

para a populao de organismos expostos. O monitoramento biolgico de exposio

permite que sejam estabelecidos limites ou nveis de ao, os quais devem ser

determinados com base nas relaes de resposta entre a concentrao/dose e os

efeitos observveis nos ensaios. Dentro deste contexto os biomarcadores de

34

exposio e de efeito so ferramentas teis no monitoramento ambiental (MUTTI,

1999).

Desta forma, o monitoramento biolgico ou biomonitoramento envolve a

mensurao peridica de bio