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Luís Medina Castilho
1 Biomonitorização da Poluição Avaliação da Poluição pode ser feita: a) Estimativa das fontes de emissão de poluentes; b) Monitorização ambiental; c) Biomonitorização da Poluição. Biomonitoramento da Poluição: Monitoramento de uma resposta desencadeada por um organismo vivo após a exposição à poluição. Um estímulo proveniente de um poluente: # Provoca alterações no funcionamento ou comportamento do organismo vivo. # Essas alterações são utilizadas na avaliação da qualidade do local onde esse organismo está. Ex: Tipos de Biomonitoramento: a) Passivo: emprega organismos naturalmente existentes em uma área de pesquisa. b) Ativo: é feito com a exposição de organismos na área a ser avaliada por um tempo definido em condições controladas. Biomonitores: São organismos cuja distribuição e populações são estudadas durante um certo espaço de tempo, e comparados a um modelo. Consiste na quantificação das respostas. Finalidades do Biomonitoramento: a) Monitoramento de fontes de emissão; b) Avaliação de medidas técnicas propostas para a minimização das emissões; c) Avaliar o impacto ambiental; d) Controle de qualidade do ar e dentro de moradias e das águas (água potável). Os biomonitores podem ser: a) de acumulação: são organismos resistentes à poluição e acumulam as substâncias nos tecidos. b) de reação: são organismos sensíveis que sofrem alterações morfológicas, fisiológicas, genéticas, etc. Em termos de especificidade os biomonitores podem ser: a) Específicos: é importante na detecção de da exposição e do efeito adverso gerado por um específico agente tóxico. Não dá informações sobre outros poluentes. Ex: ALA-D. b) Não-específicos: mostram que o ambiente foi exposto a poluentes sem contudo dizer quais são os poluentes. Problema: Relação entre a resposta e o efeito ecológico ao longo do tempo. Obs: As propriedades de um ecossistema não são a soma das propriedades individuais sobre cada espécie. Fatores levados em consideração para a escolha de um biomonitores: a) Organismo a ser utilizado; b) Correlação das respostas em função da concentração dos poluentes; c) Facilidade das medidas; d) Especificidade das respostas. A decisão sobre o uso de biomonitores é baseado em: a) Objetivos do programa de monitoramento; b) A disponibilidade de métodos satisfatórios em relação aos objetivos; c) Disponibilidade de recursos financeiros e de pessoal capacitado. 1
2 Biomonitoramento da Poluição X Monitoramento Ambiental O Biomonitoramento não é um método substituto para o monitoramento ambiental, mas um método complementar que fornece dados que podem ser comparados com informações obtidas pelos métodos convencionais. Vantagens do Biomonitoramento da Poluição frente o Monitoramento Ambiental: a) Apresenta uma resposta para a combinação de todos os agentes tóxicos e para outras fontes de estresse ambiental, indicando efeitos globais no ambiente; b) O monitoramento ambiental reflete a exposição para o exato instante da coleta da amostra, enquanto o biomonitoramento reflete um período de tempo de uma exposição; c) Baixo custo, ausência de aparelhagem sofisticada; d) Monitoramento de grandes áreas por longos períodos de tempo. Escolha dos organismos Desvantagem do Biomonitoramento da Poluição frente o Monitoramento Ambiental: Dificuldade de se diferenciar o efeito decorrentes da poluição, de efeitos decorrentes de processos de reação às demais condições ambientais como solo, clima e alterações antrópicas. : Para poluição atmosférica: plantas, musgos, liquens, pássaros. Para poluição da águas: peixes, algas e microcrustáceos. Características essenciais de um organismo bioindicador: a) Apresentar vida longa; b) Ter boa integração com as condições ambientais; c) Ser bem distribuídos; d) Ser abundante no ambiente em questão; e) Ser de fácil classificação taxonômica; f) Se de fácil coleta; g) Não requerer equipamentos caros para a sua coleta. Escolha dos organismos Tolerância à poluição por alguns microinvertebrados aquáticos: Métodos Ecológicos Plecoptera Efemeroptera Anfípoda Isopoda Diptera Oligoqueta Observação de alterações na estrutura da comunidade, bem como de ausência ou presença de uma dada espécie. Envolve a determinação de espécies e a abundância da fauna e flora presente, observando alguma mudança na estrutura ao longo do tempo. Aumento na tolerância para poluição orgânica Fator importante: Deve-se ter conhecimento sobre as condições físicas e químicas do ambiente no qual esses métodos são essenciais para saber se certas espécies vivem lá. 2
3 a) Alterações no metabolismo: fatores ambientais e antropogênicos podem interferir no metabolismo de alguns organismos, alterando a taxa de crescimento e a produção e consumo de oxigênio. b) Alterações nas biomembranas: alterações da permeabilidade de membranas que pode levar a modificações no transporte e na concentração de íons inorgânicos e substâncias moleculares, que regulam a atividade fisiológica c) Alterações na fotossíntese: pode ser alterações na intensidade de fluorescência dos cloroplastos. Inibição da fixação de CO 2. d) Alterações em pigmentos fotossintéticos: Descoloração de folhas é sinal de emissões ácidas. e) Alterações na concentração: de proteínas, aminoácidos, lipídeos, carboidratos decorrentes de alterações no metabolismo. Métodos de medida dos poluentes nos tecidos do organismo f) Alterações nos teores de fitormônios: ácido abscísico, etileno. Nesse caso deve-se medir o acúmulo de substâncias tóxicas absorvidas pelo organismo. Essas substâncias podem ser transformadas, incorporadas ou acumuladas no decorrer do metabolismo. g) Alterações na atividade de algumas enzimas: alguns agentes tóxicos podem altear a atividade de algumas enzimas e, com isso, minimizar sua ação. h) Alterações no metabolismo mineral Quando se emprega organismos locais: a) O organismo deve acumular o poluente sem ter efeito letal. b) Deve haver uma correlação entre a concentração do poluente nos tecidos e no ambiente. c) A bioacumulação pode resultar em altas concentrações que podem ser medidas diretamente no tecido do organismo. d) O organismo deve ser abundante no local. e) Deve ser de fácil coleta. Métodos histológicos e morfológicos São baseados na observação de mudanças celulares ou morfológicas. Líquens: Podem ser: a) Alterações macroscópicas: descoloração das folhas, necrose, queda das folhas, alterações de órgãos, etc. b) Alterações microscópicas: alterações no tamanho e na estrutura das células. Associação simbiótica entre algas e fungos. Depende somente da atmosfera para a obtenção de nutrientes. Vivem em uma ampla área geográfica. Acumulam minerais tornando-se excelentes bioindicadores da qualidade do ar. 3
4 Musgos: Plantas superiores: Organismos avasculares. Compreendem as gimnospermas e angiospermas. Bons bioindicadores porque tem ampla distribuição geográfica. De fácil manuseio e cultivo. Sobrevivem em ambientes poluídos. Têm uma resposta menor à exposição se comparada aos musgos. Crescem durante o ano todo. Os gases são absorvidos pelas plantas por meio dos estômatos. Interagem mais com o ambiente do que as plantas superiores. Ex: a síntese de fitoquelatinas aumenta na presença de metais. Possuem capacidade de bioacumular poluentes. Algumas considerações Pássaros: Menos explorado. Ex: inibição de esterases por organofosforados. Inibição da ALA-D por Pb. A observação das respostas visuais de plantas, musgos e liquens aos poluentes é uma técnica simples. Outros métodos são baseados na freqüência e abundância de espécies sensíveis expostas a poluentes. Mais recentemente tem se medido alterações fisiológicas e genéticas para obtenção de dados referentes a exposições em longo prazo. Padrões de Qualidade do Ar Biomonitoramento da Qualidade das Águas Fatores que dificultam o estabelecimento de padrões de qualidade do ar: a) Suscetibilidades individuais. b) Heterogeneidade da população. c) Dificuldade de reproduzir condições ambientais em experimentos laboratoriais. Peixes: Apresentam vantagem para o biomonitoramento em longo prazo de áreas mais extensas como rios extensos e pequenos lagos. Apresentam vida longa. Apresentam boa mobilidade por diversos níveis tróficos. A comunidade de peixes é boa indicadora das condições ambientais globais. São fontes de comida para humanos, o que aumenta o interesse nesses animais. A amostragem é barata e fácil. 4
5 Biomonitoramento da Qualidade da Água Biomonitoramento da Qualidade da Água Alga: Moluscos bivalves: São amplamente usadas na avaliação de eutroficação. São produtores primário. Respondem rapidamente e em grande intensidade a variações químicas e físicas. Métodos não taxonômicos podem ser usados (teor de clorofila). A amostragem é simples e barata. Sésseis. Sedentários. Amplamente distribuídos em diferentes ambientes. São ótimos filtradores o que favorece a bioacumulação. Seleção do Local e Frequência de Amostragem Garantia de Qualidade O local depende dos objetivos do programa de monitoramento. O local depende dos requisitos especiais da técnica de biomonitorização. Tipicamente os métodos ecológicos são usados por longo tempo sendo que a amostragem é feita uma vez por ano (sempre no mesmo período). Pesquisas intensivas podem requerer que amostragens sejam feitas várias vezes no ano para avaliar a sazonalidade. Deve-se levar em consideração o ciclo de vida do organismo e a habilidade dos organismos de se recuperar das amostragens. Inclui detalhes das técnicas de amostragem de campo. Detalhes dos procedimentos laboratoriais. Uso de métodos padronizados e aceitos para a comparação dos resultados de diferentes laboratórios ou organizações, é necessário o uso de métodos padronizados e aceitos. Recordando os métodos de biomonitorização da poluição Uma boa referência Métodos ecológicos de biomonitorização da poluição. Métodos bioquímicos e fisiológicos da biomonitorização da poluição. a) alterações no metabolismo. b) alterações nas biomembranas. c) alterações na fotossíntese. d) alterações nos pigmentos fotossitéticos. e) alterações na concentração de proteínas, carboidratos, lipídeos, etc. f) alterações na atividade enzimática. g) alterações no metabolismo mineral. Métodos de medida dos poluentes em tecidos do organismo. Métodos histológicos e morfológicos. a) alterações macroscópicas. b) alterações microscópicas. D. Chapman, J. Jackson, F. Krebs, Biological Monitoring, In: J. Bartran, R. Ballance, Water Quality Monitor-A Practical Guide to the Desing and Implementation of Freshwater Quality Studies and Monitoring Programmes. UNEP/WHO,