Professor Antônio Ruas

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1 Professor Antônio Ruas
Universidade Estadual do Rio Grande do Sul Curso Superior de Tecnologia em Gestão Ambiental Componente curricular: BIOINDICADORES AMBIENTAIS Aula 4 Professor Antônio Ruas 1. Créditos: 30 2. Carga horária semanal: 2 (4 concentradas) 3. Semestre: 1° 4. Bioindicadores da qualidade do ar.

2 1.Introdução Os ecossistemas têm sofrido influência antropogênica direta e/ou indireta, o que inclui a contaminação dos ambientes aquáticos, desmatamentos, contaminação de lençol freático e introdução de espécies exóticas. Resultam problemas para a saúde em geral e a eliminação ou diminuição da diversidade dos habitats. A água cobre 71% de nosso planeta. Em todo este volume hídrico apenas 0,003% é de água doce disponível para as necessidades humanas. A água se encontra em quase todos os locais da Terra: 97% dela se localiza em mares e oceanos e é salgada. Os 3% restantes são água doce. Desta fração 99,9% não podem ser facilmente utilizada, pois correspondem ao gelo da Antártica e outras geleiras, ou são subterrâneas e de difícil acesso. Portanto, apenas 0,003% do total de água doce encontra-se disponível para as necessidades humanas.

3 1.Introdução Este grande ecossistema aquático está representado por águas de superfície: mares, calotas polares, rios, lagos e águas subterrâneas. A água doce em nosso planeta se distribui de forma bastante irregular. Aproximadamente 25% da população não dispõem de água ou, quando a possui, não apresenta os padrões mínimos de potabilidade, sendo, essa uma das mais importantes causas de doenças e mortalidade.

4 1.Introdução Segundo o último relatório da OMS sobre a qualidade da água e a saúde (2010), a falta de água limpa mata 1,8 milhão de crianças com menos de 5 anos de idade anualmente. Grande parte do despejo de resíduos acontece nos países em desenvolvimento, que lançam 90 por cento da água de esgoto sem tratamento. A diarréia, principalmente causada pela água suja, mata cerca de 2,2 milhões de pessoas ao ano, segundo o relatório, e "mais de metade dos leitos de hospital no mundo é ocupada por pessoas com doenças ligadas à água contaminada."

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6 1.Introdução Os ecossistemas aquáticos têm sido alterados de maneira significativa por atividades como mineração; construção de barragens e represas; retilinização e desvio do curso natural de rios; lançamento de efluentes domésticos e industriais não tratados; desmatamento e uso inadequado do solo em regiões ripárias e planícies de inundação; superexploração de recursos pesqueiros; introdução de espécies exóticas, entre outros. Todas essas atividades têm potencializado diferentes efeitos sobre os ecossistemas, como a queda da qualidade da água e a perda de biodiversidade aquática, em função da desestruturação do ambiente físico, químico e alteração da dinâmica natural das comunidades biológicas.

7 1.Introdução Tradicionalmente, o monitoramento e avaliação episódica da qualidade da água nos ecossistemas tem sido realizada através da medição de alterações nas concentrações de variáveis físicas, químicas. A parte biológica restringe-se às avaliações microbiológicas sobre a presença ou densidade de coliformes totais ou fecais, bactérias intestinais que indicam contaminação por material fecal. No conjunto, os indicadores físicos, químicos e microbiológicos constituem-se na ferramenta fundamental de classificação e enquadramento de rios e córregos em classes de qualidade de água. Seguem-se padrões de potabilidade e balneabilidade humanas.

8 2. Qualidade da água e bioindicadores de reação e acumulação, bem como uso de biomonitores.
Há deficiências nos métodos tradicionais de monitoramento de qualidade da água, como a descontinuidade temporal e espacial das amostragens. As avaliações baseadas nas variáveis físicas e químicas fornece somente uma fotografia momentânea do que pode ser uma situação altamente dinâmica Estas deficiências, bem como o alto custo tecnológico para os testes, apontaram a necessidade de se buscar alternativas complementares para o controle de condições da água para uso humano. A partir de meados do século passado, iniciou-se o processo de utilização de organismos vivos, como método auxiliar de detecção de alterações perigosas da qualidade do ambiente, em processos de monitoramento.

9 2. Qualidade da água e bioindicadores de reação e acumulação, bem como uso de biomonitores.
O monitoramento biológico é realizado principalmente através da aplicação de diferentes protocolos de avaliação. Utiliza-se índices biológicos, que refletem a presença ou abundância dos bioindicadores aquáticos, bem como a biodiversidade. O monitoramento biológicos não prescinde do monitoramento físico-químico, mas confere uma avaliação ecológica. Numa outra linha de avaliação, também chamada de ecotoxicologia, utiliza-se organismos-teste, como bioindicadores de reação ou acumulação. Os organismos-teste são utilizados em laboratório e servem para indicar o potencial deletério da água contaminada.

10 3. Classificação e Qualidade das Águas
A quantidade de água doce produzida pelo seu ciclo natural é hoje basicamente a mesma que em 1950 e que deverá permanecer inalterada até 2050. O reabastecimento natural dos mananciais hídricos superficiais (rios, lagos, lagoas, mares e oceanos), bem como também os subterrâneos é muito importante para o ciclo de vida do planeta. O comprometimento destes devido aos processos de degradação reflete diretamente sobre vida de todas as espécies. Os rios são coletores naturais das paisagens, refletindo o uso e ocupação do solo de sua respectiva bacia de drenagem. Os principais processos degradadores observados em função das atividades humanas nas bacias de drenagem são o assoreamento e homogeneização do leito de rios e córregos, diminuição da diversidade de habitats e microhabitats e eutrofização artificial (enriquecimento por aumento nas concentrações de fósforo e nitrogênio)

11 3. Classificação e Qualidade das Águas
A partir das redes de drenagem é que se compõem as grades bacias hídricas, estas formadas então por diferentes cursos de água, que se distribuem a partir de uma ordem de classificação, ou seja, principais e secundários. O critério de bacia hidrográfica é usado porque constitui um sistema natural bem delimitado no espaço, composto por um conjunto de terras topograficamente drenadas por um curso d’água e seus afluentes, onde as interações, pelo menos físicas, são integradas e, assim, mais facilmente interpretadas. Diz ainda que essa unidade territorial é onde os fenômenos e interações podem ser interpretados.

12 3. Classificação e Qualidade das Águas
Estudos sobre as bacias hídricas mostram que diversos fatores estão relacionados às várias formas de comprometimento da qualidade da água, justamente por este mecanismo natural, se estabelecer através de um sistema de rede. Dessa forma uma porção desse sistema, comprometida por agentes poluentes, pode refletir sobre o todo. Essa situação é particularmente notada nas áreas com elevadas densidades populacionais, especialmente em áreas urbanizadas, onde os cursos d’água são modificados, recebendo esgotos industriais e domésticos “in natura”, além de sedimentos e lixo. Conseqüentemente, os ecossistemas aquáticos urbanos vêm perdendo suas características naturais e sua diversidade biológica.

13 3. Classificação e Qualidade das Águas
As principais fontes poluidoras das águas superficiais e também os aqüíferos subterrâneos são: pesticidas agrícolas, esgotos domésticos, dejetos industriais e depósitos de lixo a céu aberto. Essas diferentes fontes geradoras de dejetos poluidores lançam diariamente enormes quantidades de resíduos contaminantes para dentro dos cursos d’água. Diversos estudos realizados apontam para o grande comprometimento da qualidade das águas superficiais e potáveis. Toda água disponível hoje para consumo humano, pode ser classificada para uma análise de sua qualidade, segundo a disponibilidade de seu uso para o consumo humano.

14 3. Classificação e Qualidade das Águas
As águas superficiais e potáveis se enquadram dentro das classificações a partir de parâmetros estabelecidos pelas leis ambientais. Conhecer essas categorias se faz necessário, para entender a importância do biomonitoramento aquático enquanto alternativa para o controle de qualidade das águas inseridas dentro do seu sistema natural alimentação das grandes redes de drenagem que formam as bacias hídricas, que são as fontes naturais de abastecimento dos diversos centros urbanos e das suas respectivas populações.

15 4. Substâncias contaminantes
Os contaminantes são principalmente: a) orgânicos: são biodegradáveis e provêm da agricultura (adubos, restos de seres vivos) e das atividades domésticas (papel, excrementos, sabões). Se acumulados em excesso produzem a eutrofização das águas; b) biológicos: são todos aqueles microrganismos capazes de provocar doenças, tais como a hepatite, o cólera e a gastroenterite. A água é contaminada pelos excrementos dos doentes e o contágio ocorre quando essa água é bebida; c) químicos: os mais perigosos são os resíduos tóxicos, como os pesticidas do tipo DDT (chamados organoclorados), porque eles tendem a se acumular no corpo dos seres vivos. São também perigosos os metais pesados (chumbo, mercúrio) utilizados em certos processos industriais, por se acumularem nos organismos.

16 4. Substâncias contaminantes
O Mediterrâneo, o mar do Norte, o Canal da Mancha e os mares do Japão são alguns dos mais contaminados do mundo. Os agentes contaminadores que trazem maior risco ao ecossistema marinho são: a) os acidentes com barcos petroleiros que provocam grandes desastres ecológicos, poluindo a água do mar; b) o petróleo, como conseqüência dos acidentes, descuidos ou ações voluntárias; c) os produtos químicos procedentes do continente, que chegam ao mar por meio da chuva e dos rios ou das águas residuais. A poluição tornou 70% das águas de rios, lagos e lagoas do Brasil impróprias para o consumo (ONG Defensoria da Água, CNBB).

17 5. Água potável. A água potável é toda aquela que pode ser consumida pelos seres humanos sem oferecer riscos a sua saúde e ao seu bem-estar. É toda a água que se encontra dentro dos padrões de consumo humano, estabelecidos pela Organização Mundial de Saúde e demais órgãos de saúde de cada país. Considerando-se ser a classificação das águas doces, salobras e salinas essencial a defesa de seus níveis de qualidade, avaliados por condições e padrões específicos, de modo a assegurar seus usos preponderantes; O enquadramento dos corpos de água deve estar baseado não necessariamente no seu estado atual, mas nos níveis de qualidade que deveriam possuir para atender as necessidades da comunidade (Resolução Conama Nº 357, de 17 de março de 2005).

18 5. Água potável.

19 5. Água potável. Por exemplo, o DMAE e a CORSAN são responsáveis por todas fases de controle da água, antes de chegar aos consumidores. A água passa por um processo de tratamento, cuja fase inicial é a captação.

20 5. Água potável. Em Porto Alegre isso é feito em dois mananciais: Lago Guaíba, de onde vêm 96,4% da água bruta e represa da Lomba do Sabão, que entra com 3,6% da água captada. Toda água desses dois mananciais são periodicamente analisadas para verificação da qualidade para consumo da população. A água captada passa pelas Estações de Tratamento de Água (ETAs), seguindo as etapas do processo. O DMAE possui 8 (oito) ETAs, que produzem cerca de 5,4 mil litros de água por segundo. Cada ETA apresenta características diferenciadas, mas o tratamento segue basicamente estas etapas: a) captação; b) floculação; c) decantação; d) filtração; e) cloração; f) alcalinização; g) fluoretação; h) distribuição.

21 5. Água potável. O MS implantou a portaria 518/2004 (revisão da GM nº 36/1990) que norteia as questões sobre a qualidade da água, um avanço conceitual e metodológico por: a) procurar incorporar a que há de mais recente no conhecimento cientifico; b) assumir um caráter efetivo e simultâneo de controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano, em consonância com a nova estrutura de vigilância ambiental e com principio de descentralização previsto no Sistema Único de Saúde (SUS); c) induzir a atuação harmônica e integrada entre os responsáveis pelo controle e pela vigilância da qualidade da água, sempre sob a perspectiva da avaliação de riscos à saúde humana; d) preencher lacunas de atribuição de competência e responsabilidades perante a legislação e o público consumidor.

22 5. Água potável. Assim o princípio norteador da revisão foi o de que a legislação deveria constituir um instrumento efetivo de proteção a saúde, a partir das seguintes premissas: a) universalidade de aplicação; b) funcionalidade; c) atualidade; d) aceitação; e) aplicabilidade; f) equidade.

23 5. Água potável. NOTAS: (1) Valor Máximo Permitido.
(2) Água para consumo humano em toda e qualquer situação, incluindo fontes individuais como poços, minas, nascentes, dentre outras. (3) A detecção de Escherichia coli deve ser preferencialmente adotada.

24 6. Bioindicadores de qualidade da água
As pesquisas com bioindicação ou biomonitoramento da qualidade da água tem tido um grande avanço, apresentando excelentes resultados, na direção de um desenvolvimento sustentável. Bioindicadores são espécies, grupos de espécies ou comunidades biológicas cuja presença, quantidade e distribuição indicam a magnitude de impactos ambientais em um ecossistema aquático e sua bacia de drenagem. Sua utilização permite a avaliação integrada dos efeitos ecológicos causados por múltiplas fontes de poluição. O uso dos bioindicadores em conjunto com as análises físico-químicas é muito eficiente na avaliação da qualidade da água. A Agência de Controle Ambiental dos Estados Unidos (U.S. Environmental Protection Agency – USEPA) e a Diretriz da União Européia (94C 222/06, 10 de agosto de 1994) recomendam esta utilização de bioindicadores como complemento às informações sobre a qualidade das águas.

25 6. Bioindicadores de qualidade da água
Existem diversos bioindicadores utilizados para o monitoramento de qualidade da água (protozoários, ciliados, algas, macroinvertebrados bentônicos e peixes). Estes organismos são importantes para avaliações de impactos e integridade das comunidades que habitam mananciais hídricos. Os bioindicadores mais utilizados são aqueles que conseguem diferenciar entre fenômenos naturais (mudanças de estação períodos de chuva e seca) e estresses de origem antrópica relacionados a fontes de poluição pontuais ou difusas. Os principais organismos comumente utilizados na avaliação de impactos ambientais em ecossistemas aquáticos são os macroinvertebrados bentônicos, peixes e comunidade perifítica.

26 6. Bioindicadores de qualidade da água
Há grupos de espécies diretamente relacionados a um determinado agente poluidor ou a um fator natural potencialmente poluente (altas densidades de Oligochaeta e de larvas vermelhas de Chironomus, em rios com elevados teores de matéria orgânica). Dentre esses grupos, as comunidades de macroinvertebrados bentônicos têm sido freqüentemente utilizadas na avaliação de impactos ambientais e monitoramento biológico.

27 7. Ecotoxicologia aquática.
Entre as definições de ecotoxicologia, temos: Para Butler, "a ciência preocupada como os efeitos tóxicos de agentes químicos e físicos sobre organismos vivos, especialmente sobre populações e comunidades dentro de ecossistemas definidos, incluindo os destinos e interações desses agentes no ambiente" (1978). A ecotoxicologia aquática segue estes princípios, aplicados ao ambiente aquático. A ecotoxicologia aquática distingue-se da avaliação geral da qualidade da água, com ou sem bioindicadores. Isto porque usa padrões toxicológicos, expressos nos testes de ecotoxicidade. Estes testes são feitos em laboratório e consistem em exposição de organismos teste a poluentes específicos ou combinados.

28 7. Ecotoxicologia aquática.
Entre as aplicações dos testes de ecotoxicologia, temos: 1. Toxicidade de agentes químicos para organismos aquáticos; 2. Sensibilidade relativa de organismos aquáticos para um determinado agente; 3. Monitoramento da qualidade da água e do sedimento visando a preservação; 4. Conscentrações seguras de agentes químicos para a preservação da vida aquática. 5. Efeitos de fatores ambientais na toxicidade de agentes químicos. Causas de mortandade de peixes; Toxicidade de efluentes líquidos (agentes combinados, como de hospitais). Debater estas aplicações.

29 7. Ecotoxicologia aquática.
Os testes são classificados como: 1. Ecotoxicidade propriamente: em laboratório, por exposição dos organismos à várias concentrações em períodos definidos. Resultados em CL, CE50 para exposição aguda e CENO (concentração de efeito não observado) para efeitos crônicos. As repostas observadas são: letalidade, imobilidade, redução do crescimento e inibição do crescimento, da reprodução, da fertilização e do desenvolvimento embrionário. 2. Bioconcentração: em laboratório, as concentrações são aumentadas até a estabilidade. 3. Bioacumulação: Coleta de organismos para detecção de cncentração do agente. 4. Comportamentais: a resposta observada é a modificação de qualquer comportamento, como locomoção. 5. Micro e mesocosmos: os ecossistemas são simulados.

30 7. Ecotoxicologia aquática.
Os testes são classificados como: 1. Ecotoxicidade: padrões. CER <- CE50/10 CER <- CENO CER+ concentração do efluente no rio = vazão do efluente x 100 vazão do efluente + vazão do rio CE50 = concentrção efetiva mediana. CENO - concentração do efeito não observado. Divisor 10 = fator de aplicação para prevenir efeitos crônicos.

31 Exercícios. Simulações de testes de ecotoxicidade. Sugerir usos de bioindicadores aquáticos. Quais os grupos mais indicados?