Ecotoxicologia

INTRODUÇÃO

O mundo busca por perspectivas de modificações no âmbito dos ecossistemas e suas interações, pois é conhecido a necessidade de desenvolvimento sustentável e de práticas de produção denominadas “práticas verdes”, que resultem em menos resíduos ou desperdícios. As práticas industriais visam a fabricação de produtos de maneiras menos agressivas para o meio ambiente.

A sustentabilidade ganha destaque a partir da década de 1980 com o Relatório de Brundtland (ONU, 1987), onde a Comissão Mundial sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento possui uma visão crítica sobre o modelo de desenvolvimento utilizado pelas indústrias, ressaltando assim um risco grande sobre o uso excessivo dos recursos naturais sem levar em conta o ecossistema. Outro fator importantíssimo é o rápido crescimento populacional que acabou gerando uma grande dependência humana de energia fóssil, o que agride e muito o meio ambiente de tal forma que os impactos causados por ações antrópicas ao longo dos anos são praticamente irremediáveis na atualidade. O meio ambiente necessita que possamos começar a criar ou adotar boas práticas para atender as necessidades de uma forma sustentável, uma boa prática que pode ser discutida é a inclusão digital, que já é corrente em diversos países, pois equipamentos que ao invés de serem descartados, são repassados e reaproveitados, prolongando o tempo de uso do equipamento e ajudando não só o meio ambiente, mas também ajudando a sociedade. A sustentabilidade também faz uma comparação contextual ecológica de um passado, presente e futuro. O primeiro serve como parâmetros de sustentabilidade, enquanto que o último requer a definição do estado desejável na sociedade no futuro. Experiências políticas passadas, que tentaram impor às gerações presentes os sacrifícios necessários para construir o futuro revelam o relacionamento conflituoso e complexo subjacente a um problema aparentemente simples conceitual ou taxonômico. Enquanto as práticas dominantes na sociedade seja ela política, econômica e cultural, que são determinadas pelas elites de poder, essas mesmas elites são também as principais referências para a produção e disseminação de ideias, valores e representações coletivas (PEREIRA et al, 2013).

A ecotoxicologia pode ser definida como a caracterização, entendimento e prognóstico dos efeitos deletérios de produtos químicos ou misturas de substâncias de origem antropogênicas, produzidos pelo ser humano no meio ambiente.

A ecotoxicologia é o estudo dos efeitos tóxicos de substâncias químicas e efluentes industriais em uma população, na comunidade e também no ecossistema, bem como das medidas necessárias para prever, conter ou tratar danos causados.

Dentre as classes dos poluentes de origem antropogênica mais comuns, podem destacar-se os agrotóxicos, herbicidas, inseticidas, fungicidas, entre outros.

Para análise do efeito e determinação de seus mecanismos de ação, do risco e das prevenções necessárias, e gerenciamento de poluentes, além do entendimento da toxicologia sobre os diferentes níveis organizacionais da ecologia.

O termo ecotoxicologia compreende, ainda, o estudo da influência de fatores bióticos e abióticos sobre as respostas aos poluentes.

Bióticos: incluem os tipos de organismos vivos e  suas características intrínsecas (tamanho, fase de desenvolvimento, sazonalidade, estado nutricional, entre outros) e da biotransformações decorrentes.

Abióticos: correspondem as características do ambiente (ar, água, e ambiente) como temperatura, pH, oxigenação, além das transformações físico-químicas.

DISTRIBUIÇÃO, BIOACUMULAÇÃO E BIOMAGNIFICAÇÃO DE POLUENTES NO MEIO AMBIENTE 

O termo distribuição (em ecotoxicologia) refere-se ao local onde se encontra determinado poluente, uma mistura de poluentes, bem como seus derivados ou produtos de biotransformação, o que inclui o ambiente externo e os organismos. Também se considera, no termo distribuição, a localização final de uma substância em um organismo após sua dispersão no meio.

O termo bioacumulação, por sua vez, é geral e relacionado ao maior acúmulo, em relação a eliminação da substância tóxica. O processo de acumulação está diretamente relacionado a via em que as substâncias usam para serem absorvidas.

O processo de absorção é que define se um organismo vai apresentar concentração mais alta de um composto do que o meio onde se encontra.

A bioacumulação depende da velocidade da absorção, da via de absorção e da velocidade em que a substância é eliminada.

Como regra geral, quanto maior for a hidrofobicidade de uma substância, maior serão sua capacidade em se bioacumular.

Outro ponto para correlacionar a bioacumulação de um composto é pelo Koctanol/água. Quando maior o Ko/a indica alta hidrofobicidade e também sugere alta capacidade de se bioacumular.

A bioacumulação pode acontecer de forma direta, pelo ambiente que envolve os organismos, ou ainda, indiretamente, pela alimentação.

A biomagnificação, por sua vez, é o acúmulo de um poluente e/ou seus derivados, nos diferentes níveis tróficos, pela transferência via organismos menores, que são fontes de alimentos para organismos maiores. Geralmente envolve uma sequência de etapas de bioacumulação que ocorrem na cadeia alimentar, resultando no aumento da concentração de um poluentes em organismos do topo da cadeira (ou topo do nível trófico). 

MECANISMOS DE BIOTRANSFORMAÇÃO E DEGRADAÇÃO MOLECULAR DE POLUENTES

A biotransformação de poluentes utiliza também enzimas específicas presentes nas mais variadas espécies, para a conversão desses metabólitos em produtos de biotransformação. 

A metabolização dos compostos xenobióticos ocorre em três fases: as fases I e II correspondem a biotransformação desses compostos e a fase III corresponde à excreção dos produtos resultantes da biotransformação (VAN DER OOST, BAYER, VERMEULEN, 2003).

Se um composto tóxico é rapidamente metabolizado, resultando em moléculas não tóxicas no ambiente, provavelmente o composto não apresentará riscos expressivos a um ecossistema. Porém, se os metabólitos formados forem mais tóxicos que o precursor, a compreensão do processo metabólico de biotransformação, em seus vários estágios, é essencial para a avaliação de risco e remediação do ambiente. 

RESPOSTAS BIOQUÍMICAS E FISIOLÓGICAS DE ORGANISMOS EXPOSTOS A POLUENTES E SEUS EFEITOS NAS POPULAÇÕES, COMUNIDADES E ECOSSISTEMAS

As estratégias adaptativas que conferem resistência aos organismos frente as adversidades do ambiente. A capacidade intrínseca de percepção, sinalização e resposta às variáveis ambientais é uma característica comum a todos os organismos, importante na manutenção de seus processos vitais durante as situações de estresse ambiental. 

Os organismos respondem ao estresse induzido por poluentes para se protegerem, ou seja, prevenindo ou diminuindo a interação dos componentes celulares, ou ainda recuperando-se de danos já causados. 

As células constituem o sítio primário de interação entre os poluentes e os sistemas biológicos. 

São preditivos para análise da relação entre exposição, efeitos primários e consequências ecológicas, bem como sobre mudanças provocadas quando acionadas os mecanismos de proteção celular, e os possíveis mecanismos de ação, que é fundamental na extrapolação e predição de outros efeitos. 

Algumas respostas celulares facilitam a identificação de uma toxicidade específica. Essas alterações genéticas podem gerar mudanças ecológicas. Uma dessas mudanças são alterações disparadas por poluentes ambientais, denominada "microevolução devido a poluição", podendo ser observado no decorrer de algumas gerações. 

Essas mudanças ocorrem mediante danos genéticos diretos ou indiretos. Sendo eles: 

I) Danos diretos: estão relacionados ao dano que a substância exerce sobre o código genético (mutações puntuais, rearranjos, depleções, etc).

II) Danos indiretos: são resultados de alterações na variabilidade genética de uma população, induzido por poluição. 

Na busca por evitar danos maiores, as células possuem mecanismos de defesa e reparo. Os processos incluem respostas celulares de longo e curto prazos, dentro de limites geneticamente estabelecidos, que envolvem reorganização de vias bioquímicas e ativação de proteínas de defesa. 

Essa capacidade de adaptação bioquímica é, portanto, uma importante propriedade encontrada em todos os seres vivos, e é responsável pela ampliação dos seus limites de resistência as adversidades do meio. 

O fato de alterações na estrutura celular e fisiologia resultarem ou não em efeitos tóxicos dependerá de vários parâmetros, como respostas adaptativas envolvidas. As mudanças celulares provocadas ingluenciam em parâmetros populacionais importantes, como seu crescimento, desenvolvimento, reprodução e saúde. 

A toxicidade dos poluentes varia em  função do tempo e de suas concentrações, podendo ser dividida em efeitos agudos e crônicos: 

I) Efeitos agudos: causados por rápidas exposições e altas concentrações de poluentes. São efeitos mais perigosos, podendo causar graves desordens fisiológicas até a morte por envenenamento. 

II) Efeitos crônicos: estão relacionados com a exposição prolongada de concentrações baicas, o que resulta em efeitos por acumulação, são os principais focos de estudos em ecotoxicologia. 

A ação das substâncias tóxicas é condicionada a vários fatores ecológicos, instrínsecos e extrínsecos, peculiares a cada sistema ecológico:

I)Fatores intrínsecos: referem-se as características da espécie estudada, como sua genética, estado fisiológico, ciclo de vida, entre outros. 

II) Fatores extrínsecos: referem-se aos fatores ambientais (temperatura, pH, salinidade, dureza da água, características físico-químicas do solo, entre outros).

Esses fatores podem modificar quimicamente as substâncias tóxicas, tornando-as mais ou menos tóxicas, afetando sua disponibilidade e alterando a tolerância dos organismos ao mesmo. 

AVALIAÇAO DE RISCO ECOTOXICOLÓGICO

Um dos objetivos desse teste é fornecer dados científicos que possam ser utilizados para a avaliação do risco da presença de substâncias químicas no meio ambiente e na dinâmica populacional, assim como estabelecer limites de segurança nos mais diversos ecossistemas, pela comparação de substâncias e predição dos efeitos ambientais. 

O Risco Ecotoxicológico pode ser expresso de várias maneiras. Enquanto algumas avaliações provêm uma estimativa probabilística de efeitos adversos e exposição a certos elementos, outras podem ser deterministas ou nivelar qualitativamente através de coletas. Nestes casos, a probabilidade de efeitos adversos é expressa através de comparações semiquantitativas ou qualitativas de efeitos a exposição.

BIOMARCADORES DE AMBIENTES POLUÍDOS

Como o estudo ecotoxicológico apresenta uma complexidade a nível de ecossistema, o monitoramento e avaliação do risco dos ambientes impactados não podem ser baseados exclusicamente em análises químicas de amostras ambientais. Desta forma, para avaliar os impactos dos poluentes na qualidade ambiental é pertinente que sejam mensurados os efeitos que estas substâncias causam nos organismos vivos destes ecossistemas. Nesse contexto, um grupo apropriado para respostas biológicas são os biomarcadores. 

Os biomarcadores produzem uma resposta biológica a um ou mais compostos químicos que fornecem dados sobre exposição e, algumas vezes, sobre efeitos tóxicos em nível de suborganismos ou organismos. 

O uso de biomarcadores medidos ao nível celular ou molecular tem sido proposto como uma ferramenta sensível de alerta para os efeitos biológicos medidos em avaliações de qualidade ambiental. Uma das características mais importantes dos biomarcadores é que sia avaliação antecipa mudanças nos altos níveis de organização biológica, isto é, população, comunidade ou ecossistema. Outra característica importante dos biomarcadores é que estes podem detectar os efeitos tóxicos mediante exposição dos compostos tóxicos e seus metabólitos, que em alguns casos são rapidamente metabolizados e eliminados do organismo, como os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) e os organofosforados (OPs). 

É importante que a escolha do biomarcador seja realizada com cuidado, sendo realizada de acordo com a espécie mais apropriada indicadora da qualidade do ambiente em estudo. Valendo ressaltar que o uso de biomarcadores no monitoramento ambiental exige um profundo conhecimento das funções biológicas dos organismos utilizados. Além de identificar todas as possíveis variações que possam influenciar essas respostas, para padronizar o processo analítico. Avaliar a influência exercida pelas variações naturais causadas por fatores intrínsecos e extrínsecos, para diferenciar os efeitos da poluição da influência de outros fatores ambientais e das variações fisiológicas sazonais normais de um possível biomarcador. 

GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS TÓXICOS 

Os resíduos tóxicos podem ser considerados como um subgrupo de resíduos perigosos. Sendo analisados de acordo com os riscos potenciais à saúde pública e ao meio ambiente, para que possam ser gerenciados adequadamente. São classificados como perigosos e não perigosos. 

A classificação de um resíduo como tóxico, segundo as normas da ABNT 10004, se dá em função de parâmetros como: 

 –     Ensaios de lixiviação;

–     Natureza e concentração AT;

–     Potencial de migração para o meio ambiente;

–     Persistência e potencial de degradação para constituintes não perigosos;

–     Potencial  de bioacumulação ou do produto de degradação;

–     Efeitos nocivos pela presença de agente teratogênico, mutagênico, carcinogênico ou ecotóxico;

–     DL50 ou CL50 em cobaias.

Essas atividades de gerenciamento de resíduos, a NBR 10.004 é uma ferramenta imprescindível, sendo aplicada por instituições e órgãos fiscalizadores. A partir da classificação estipulada pela Norma, o gerador de um resíduo pode facilmente identificar o potencial de risco do mesmo, bem como identificar as melhores alternativas para destinação final e/ou reciclagem. Esta nova versão classifica os resíduos em três classes distintas: classe I (perigosos), classe II (não-inertes) e classe III (inertes).

Classe 1 - Resíduos perigosos: são aqueles que apresentam riscos à saúde pública e ao meio ambiente, exigindo tratamento e disposição especiais em função de suas características de inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e patogenicidade.

Classe 2 - Resíduos não-inertes: são os resíduos que não apresentam periculosidade, porém não são inertes; podem ter propriedades tais como: combustibilidade, biodegradabilidade ou solubilidade em água. São basicamente os resíduos com as características do lixo doméstico.

Classe 3 - Resíduos inertes: são aqueles que, ao serem submetidos aos testes de solubilização (NBR-10.007 da ABNT), não têm nenhum de seus constituintes solubilizados em concentrações superiores aos padrões de potabilidade da água. Isto significa que a água permanecerá potável quando em contato com o resíduo. Muitos destes resíduos são recicláveis. Estes resíduos não se degradam ou não se decompõem quando dispostos no solo (se degradam muito lentamente). Estão nesta classificação, por exemplo, os entulhos de demolição, pedras e areias retirados de escavações. O quadro 1 mostra a origem, classes e responsável pelos resíduos.

REMEDIAÇÃO E BIORREMEDIAÇÃO

A disposição inadequada de resíduos domésticos e industriais, principalmente resíduos perigosos, implica na contaminação do solo, do ar e dos recursos hídricos superficiais e subterrâneos, sendo necessário, assim, a providência de medidas de remediação. 

As tecnologias de remediação pertencem a três categorias: retenção e imobilização, mobilização e destruição. 

A biorremediação é realizada mediante utilização de seres vivos ou  de seus  componentes na eliminação ou redução  de poluentes no ambiente. Geralmente são processos que empregam microrganismos ou suas enzimas para degradar compostos poluentes.