Introdução a poluição ambiental

INTRODUÇÃO A POLUIÇÃO AMBIENTAL 1.1. Crise ambiental: população e recursos naturais 1.2. Definição e causas da poluição 1.3. Poluição e poluentes 1.4. Principais fontes de poluição 1.5. Principais poluentes e seus efeitos sobre o meio ambiente 1.6. Qualidade ambiental 1.7. Toxicologia 1.8. Principais problemas ambientais 1.9. Prevenção da poluição 1.10. Transporte dos poluentes e a biomagnificação 1.11. Alteração dos habitats, do nicho ecológico e a extinção das espécies 1.12. Mecanismo de tolerância das espécies 1.13. Desenvolvimento sustentável

5. PRINCIPAIS POLUENTES E SEUS EFEITOS NO MEIO AMBIENTE 1. Poluentes atmosféricos: - partículas sólidas, líquidas, gasosas ou vapor - Emissões ácidas (SO2 , HF, HCl) - Gases oxidantes (NOx, O3) - CO, CO2 - Hidrocarbonetos (CH4) - Material particulado, - Substâncias tóxicas, - Contaminantes radioativos

Distribuição aproximada dos principais poluentes na atmosfera

5. PRINCIPAIS POLUENTES E SEUS EFEITOS NO MEIO AMBIENTE EMISSÃO – IMISSÃO CME = concentração máxima de emissões – máxima quantidade de uma substância tóxica que pode ser expelida para a atmosfera por uma fonte de emissão CMI = concentração máxima de imissão – máxima concentração de substâncias nocivas permitidas no ar que, de acordo com os conhecimentos atuais, não provocam prejuízos à saúde (homem, animais ou plantas) - valores baixos – p/ se adequar a maioria dos seres vivos

5. PRINCIPAIS POLUENTES E SEUS EFEITOS NO MEIO AMBIENTE 2. Poluentes em meio aquoso: - material particulado (sólidos) - Metais pesados (Hg, Ag, Cu, Cd, Zn, Pb, Cr, Ni, Co, ...) - Agroquímicos (DDT, PCB, etc) - Tensoativos - Hidrocarbonetos

5. PRINCIPAIS POLUENTES E SEUS EFEITOS NO MEIO AMBIENTE 3. Poluentes do solo: - Resíduos sólidos - Metais pesados (Hg, Ag, Cu, Cd, Zn, Pb, Cr, Ni, Co, ...) - Agroquímicos - Hidrocarbonetos - Substâncias tóxicas

Produtos Orgânicos Persistentes - Poluição invisível e global Em reunião do Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente - UNEP, ocorrida em maio de 2001 em Estocolmo, representantes de 90 países, incluindo o Brasil, assinaram a Convenção sobre Poluentes Orgânicos Persistentes, que visa proibir a produção e o uso de 12 substâncias orgânicas tóxicas (dúzia suja), denominadas “Produtos Orgânicos Persistentes – POPs”: Pesticidas: Aldrin, clordano, mirex, dieldrin, endrin, heptacloro, BCH e o toxafeno; Produtos de uso geral: DDT, PCBs (bifenilas policloradas); Produtos não intencionais: Dioxinas, furanos. doenças graves, em especial o câncer, além de má-formação em seres vivos; muitas vezes são encontrados em locais distantes das fontes emissoras, sendo portanto, um problema de caráter global.

POP’s (Poluentes orgânicos persistentes): PCB’s – bifenilas policloradas Usadas como fluidos de transferência de calor na indústria, equipamentos hidrálicos, plastificantes em tintas, borracha e plásticos, pigmentos, papéis, etc; QI mais baixos e < capacidade de memorização em crianças; Dioxinas São sub-produtos de processos industriais de produção de cloro e de produtos químicos derivados Carcinogênicos, bioacumulativos, efeito sobre o sistema imunológico, prejudica o desenvolvimento e a reprodutiviade

Metais pesados Tóxicos: Hg, Pb, Cd, Cr, As Não podem ser destruídos São altamente reativos do ponto de vista químico, o que explica a dificuldade de serem encontrados em estado puro na natureza. Quando lançados na água como resíduos industriais, podem ser absorvidos pelos tecidos animais e vegetais. Uma vez que alcancem o mar, estes poluentes podem, em parte, depositar-se no leito oceânico. Micronutrientes: Zn, Mg, Co, Fe Tóxicos: Hg, Pb, Cd, Cr, As

Poluição por pesticidas e metais pesados Mercúrio Pesticidas Chumbo Mercúrio

O acidente de Bhopal Unidade de Pesticidas da Union Carbide; Questões tecnológicas, operacionais e de manutenção da instalação e organizacionais da empresa. Dezembro de 1984, Bhopal - Índia Unidade de Pesticidas da Union Carbide; Série de falhas mecânicas e erros operacionais; Entrada de água no tanque de estocagem; Falhas em 4 sistemas de segurança da unidade; Vazamento de 25 t metil-isocianato, durante 90 minutos; Não havia plano de contingência; População afetada: 3.000 – 8.000 mortos/ 200.000 pessoas atendidas

O Brasil tinha, em 2009, 20.760 áreas contaminadas que influem diretamente na vida de 5.000.000 de pessoas e indiretamente na de outras 15.000.000 de pessoas. A maior parte dessas áreas, em torno de 15.000, são lixões (Macedo, 2009) A cada 30 segundos, uma criança nasce com algum tipo de deficiência física na China devido a poluição ambiental. Na região de Shanxi, cuja principal atividade é a extração de carvão, houve um aumento da taxa de deficientes de 40% de 2001 a 2006 (Macedo, 2009)

Conseqüências gerais: -prejuízo à saúde humana (transmissão de doenças) -danos a flora e fauna -prejuízos materiais -prejuízos as atividades econômicas e culturais -desfiguração da paisagem -desvalorização de áreas

Concentração de poluentes Poluentes – quaisquer substâncias que produzem um efeito indesejado no ambiente. Existem poluentes naturais?? Concentração Concentração de poluentes ppm = partes por milhão (mg/L) (1/106) ppb = partes por bilhão (1/109) ppt = partes por trilhão (1/1012) ppq = partes por quatrilão (1/1015) Se a unidade fosse tempo, então: 1 ppm = 1 segundo em 11,6 dias 1 ppb = 1 segundo em 32 anos 1 ppt = 1 segundo em 32.000 anos 1 ppq = 1 segundo em 32.000.000 anos

Sinergismo ???

6. QUALIDADE AMBIENTAL (1) O estado do meio ambiente, como objetivamente percebido, em termos de medição de seus componentes, ou subjetivamente, em termos de atributos tais como beleza e valor (MUNN, 1979). (2) É o estado do ar, da água, do solo e dos ecossistemas, em relação aos efeitos da ação humana (HORBERRY, 1984). (3) Estado das principais variáveis do ambiente que afetam o bem-estar dos organismos, particularmente dos humanos. Termo empregado para caracterizar as condições do ambiente segundo um conjunto de normas e padrões ambientais pré-estabelecidos. A qualidade ambiental é utilizada como valor referencial para o processo de controle ambiental. (4) Resultado dos processos dinâmicos e interativos dos elementos do sistema ambiental, define-se como o estado do meio ambiente, numa determinada área ou região, conforme é percebido objetivamente, em função da medição da qualidade de alguns de seus componentes, ou mesmo subjetivamente, em relação a determinados atributos, como a beleza, o conforto, o bem-estar (FEEMA, 1997).

6. QUALIDADE AMBIENTAL Medida através de parâmetros indicadores Limites desses indicadores estabelecidos por normas, regulamentações, leis Selo de qualidade ambiental

7. TOXICOLOGIA - Toxicidade é a capacidade relativa de uma substância provocar um dano a um sistema biológico. Já a toxicologia é o estudo dos efeitos nocivos de substâncias estranhas sobre os seres vivos. Em geral, os efeitos toxicológicos são estudados mediante a administração oral ou injeção das substâncias em animais, observando-se como a saúde deles é afetada. Estudos epidemiológicos são diferentes. Eles derivam de pesquisas realizadas com grupos de indivíduos específicos expostos a determinados poluentes, em função de seu local de moradia ou seus hábitos de consumo.

Toxicologia É a ciência que estuda os efeitos tóxicos produzidos pelas substâncias químicas sobre os organismos vivos. Áreas da Toxicologia Toxicologia de alimentos Toxicologia ambiental Toxicologia de medicamentos Toxicologia ocupacional Toxicologia social monitorização ambiental e biológica; principais contaminantes do ambiente de trabalho padrões de segurança; principais contaminantes padrões de segurança; principais contaminantes da atmosfera; principais contaminantes de água e solo monitorização terapêutica; intoxicações agudas noções e conceitos em farmacodependência; drogas e fármacos psicoativos; dopagem

7. TOXICOLOGIA Toxina Substância natural (biotoxina) que provoca efeitos tóxicos. Xenobiótico Substância estranha, capaz de induzir efeitos deletérios sobre os organismos. Veneno Tóxico causador de graves efeitos, por vezes mortais. Toxicologia ambiental estuda os danos provocados aos organismos pela exposição a xenobióticos presentes no meio ambiente.

A célula Membrana celular

A entrada de tóxicos na célula Substâncias lipofílicas hidrofílicas Substâncias lipofílcas: solúveis em gorduras (lipídeos) Substâncias hidrofílicas: solúveis em água.

Órgãos de absorção de substâncias químicas Pulmões Alvéolos pulmonares

Corte histológico de pulmão Órgãos de absorção de substâncias químicas Alvéolo Corte histológico de pulmão

Órgãos de absorção de substâncias químicas Sistema digestivo

Órgãos de absorção de substâncias químicas Corte esquemático da pele

Atuação fisiológica das substâncias químicas As substâncias químicas uma vez no organismos podem atuar: Membranas: ligação do composto junto às proteínas da membranas: Altera a permeabilidade (perturbação na troca de materiais e da pressão osmótica)

Atuação fisiológica das substâncias químicas As substâncias químicas uma vez no organismos podem atuar: Proteínas de transporte: como exemplo pode ser citado o monóxido de carbono (CO) que se liga a hemoglobina de modo irreversível.

Atuação fisiológica das substâncias químicas As substâncias químicas uma vez no organismos podem atuar: Enzimas: são os catalisadores biológicos. Substâncias estranhas mostram um comportamento semelhante ao substrato competindo com o mesmo.

Atuação fisiológica das substâncias químicas As substâncias químicas uma vez no organismos podem atuar: Material genético: ácido desoxirribonucléico (DNA). Mutação é definida como qualquer alteração permanente do DNA.

Fonte de perigo / exposição Produtos químicos: flamabilidade, explosividade, radioatividade, toxicidade e vias de exposição Condições da exposição e a sensibilidade da entidade exposta é que determinam o seu risco Toxicidade é a capacidade de um material provocar danos biológicos a um organismo. Os efeitos tóxicos dependem: da dose, das vias e do tempo de exposição

Fatores que determinam o efeito tóxico Fatores biológicos: absorção, distribuição, biotransformação; idade, sexo, peso, diferença genética, estado de saúde; condições metabólicas (repouso, trabalho); exposição a outras substâncias químicas. Ambiente: temperatura, umidade, hora do dia, estresse.

DL50: é a dosagem de uma substância química necessária para causar a morte em 50% dos indivíduos em experimentação. CL50 : é a concentração de uma substância química, necessária para causar a morte em 50% dos indivíduos em experimentação

Faixas de doses letais de várias substâncias Dose Letal (g/ kg) Substâncias Naturais Substâncias Sintéticas > 10 açúcar 1 NaCl (sal) e etanol malation 0,1 cafeína DDT, tilenol 0,01 0,001 nicotina Paration, estricnina (mg/kg) Toxina da cascavel Aflatoxina-B (amendoim) 0,00001 Toxina do tétano e do botulismo O que diferencia um remédio de um veneno é a dose.

Condições de exposição Exposições crônicas- São as que duram entre 10% a 100% do período de vida do ser. Para os seres humanos entre 7 e 70 anos. • Exposições subcrônicas – São aquelas de curta duração, menores do que 10% do período vital. • Exposições agudas.- São exposições de um dia ou menos e que ocorrem em um único evento.

Relação entre quantidade (dose) de várias substâncias químicas e efeitos sobre o organismo Positivo Efeito Negativo Cálcio Cobre Mercúrio Aumento da concentração

Categorias de compostos tóxicos Asfixiantes: compostos que diminuem a absorção de oxigênio pelo organismo. (nitrogênio, monóxido de carbono, cianetos); Irritantes: materiais que causam inflamação nas membranas mucosas (ácido sulfúrico, sulfeto de hidrogênio, HCs aromáticos); Carcinogênicos: provocam câncer (benzeno, aromáticos policíclicos); Neurotóxicos: danos ao sistema nervoso (compostos organometálicos); Mutagênicos: causam mutações genéticas; Teratogênicos: provocam malformações congênitas; Hepatotóxicos: danos ao fígado (tetracloreto de carbono); Fitotóxicos: danos a flora.

Caracterização de Toxicidade / toxicidade aguda  Dose Letal (DL50) para a toxicidade oral aguda corresponde à dose da substância que administrada oralmente tem a maior probabilidade de provocar a morte, num prazo de 14 dias, de 50% dos ratos albinos submetidos ao teste. Dose Letal (DL50) para a toxicidade dérmica aguda corresponde à dose administrada por contato contínuo com a pele nua de coelhos albinos, por 24 horas, que tem a maior probabilidade de provocar a morte de metade dos animais testados, em até 14 dias. Concentração Letal (CL50) para a toxicidade aguda por inalação corresponde à concentração de vapor, neblina ou pó que, administrada por inalação contínua a ratos albinos por uma hora, tem a maior probabilidade de provocar, num prazo de 14 dias, a morte de 50% dos animais testados.

Tabela de Toxicidade Relativa por Ingestão CLASSIFICAÇÃO DE TOXICIDADE POR VIA DE EXPOSIÇÃO  Tabela de Toxicidade Relativa por Ingestão  CLASSE DE TOXICIDADE Provável Dose Letal Oral Super Tóxico < 5mg/kg Extremamente Tóxico 5,1-50 mg/kg Muito Tóxico 51-500 mg/kg Moderadamente Tóxico 0,51 - 5 g/kg Ligeiramente Tóxico 5,1 - 15 g/kg Praticamente Atóxico Maior do que 15 g/kg Fonte: CROWL,1995

Principais efeitos deletérios 1. Alterações cardiovasculares e respiratórias; 2. Alterações do sistema nervoso; 3. Lesões orgânicas: hepatotoxicidade, nefrotoxicidade, etc; 4. Lesões carcinogênicas / tumorigênicas; 5. Lesões teratogênicas (malformações do feto); 6. Alterações genéticas aneuploidização - ganho ou perda de um cromossomo inteiro. clastogênese - aberrações cromossômicas com adições, falhas, re-arranjos de partes de cromossomos. mutagênese - alterações hereditárias produzidas na informação genética armazenada no DNA (ex. radiações ionizantes). 7. Infertilidade - masculina, feminina ou mista. 8. Alterações da capacidade reprodutora

Interações entre substâncias Sinergismo (ação conjunta): Efeito aditivo (efeito final igual à soma dos efeitos de cada um dos agentes envolvidos) Efeito hiperaditivado ou potencialização (o efeito de um agente é aumentado quando em combinação com outro agente) Antagonismo: o efeito de um agente é diminuído, inativado ou eliminado quando se combina com outro agente

Metabolização e excreção Metabolização: transformação da substância tóxica no organismo. Tóxico ambiental Ligação a membranas, enzimas etc Efeito fisiológico Substância tóxica livre Oxidação ou redução Ligação a glicídios, acetato, aminoácidos Eliminação

Bioacumulação e Amplificação biológica Bioacumulação: processo através do qual os seres vivos absorvem e retêm substâncias químicas no seu organismo; pode ser de uma forma direta através do ambiente que os envolve (bioconcentração) ou indiretamente a partir da alimentação (biomagnificação). Amplificação biológica: aumento da concentração de poluentes ao longo da cadeia alimentar.

Magnificação trófica:

Meia vida biológica Meia vida biológica: o tempo de permanência de uma substância no organismo é expressa em termos de meia vida biológica que é o tempo durante o qual metade da quantidade absorvida é eliminada.

Danos provocados pela poluição à saúde Para fazer qualquer afirmação significativa sobre os efeitos da poluição na saúde do homem, deve-se considerar as dosagens que os organismos estão recebendo: Dose =  (Concentração do poluente) x d(tempo)

Principais problemas ambientais (Para a próxima aula)

AS 10 CIDADES MAIS POLUÍDAS DO MUNDO 10º lugar - Lagos (Nigéria): Indústrias estão instaladas ao longo dos rios da cidade, o que resulta em poluição das águas. Além disso, o combustível usado nos carros tem alto teor de chumbo, altamente nocivo.

9º lugar - Nova Déli (Índia): A cidade tem um dos maiores índices de mortalidade infantil. O lixo faz uma grossa camada na superfície do rio Yamuna.

8º lugar - Bagdá (Iraque): A contaminação dos reservatórios de água é um dos grandes problemas enfrentados pela cidade. Em 2007, população sofreu um surto de cólera.

7º lugar - Mumbai (Índia): Com o crescimento vertiginoso nas últimas duas décadas, Mumbai também passou a ter problemas recorrentes em grandes cidades, como saneamento básico insuficiente e trânsito caótico.

6º lugar - Cidade do México (México): É conhecida na América do Norte como a capital da poluição atmosférica.

5º lugar - Antananarivo (Madagascar): A ação do homem na ilha começa a prejudicar a fama da exuberante Madagascar. Antananarivo enfrenta problemas como a contaminação de águas por causa dos esgotos e a poluição do ar.

4º lugar - Kolkata (Índia): Em Kolkata, antiga Calcutá, os carros velhos são vilões da poluição devido à emissão de poluentes em grande escala.

3º lugar - Baku (Azerbaijão): A cidade sofre com o alto nível de poluição do ar. A atmosfera de lá é carregada de partículas derivadas da perfuração e do transporte de petróleo.

2º lugar - Daka (Bangladesh): A cidade luta, sem sucesso, contra a poluição de suas águas. Por causa da grande quantidade de pesticidas despejadas nos reservatórios, a superfície da água tem aspecto viscoso.

1º lugar - Porto Príncipe (Haiti): A cidade, arrasada por um terremoto no ano passado, é a mais poluída do mundo, segundo o ranking. Depois da tragédia, apenas 5% dos escombros foram retirados, a população sofre com uma epidemia de cólera, desemprego, trânsito e falta de água potável. Na foto, o Mercado le Salines, apelidado de 'Cozinha do Inferno' pelos soldados brasileiros.

Referências: Braga, B. et al. Introdução a Engenharia Ambiental, São Paulo: Editora Prentice Hall, 2002. Macedo, 2009 – Contaminação química da população na zona urbana de grandes cidades (II Fórum de Química Ambiental) Fellenberg, Günter. Introdução aos problemas da poluição ambiental. São Paulo: Editora Pedagógica e Universitária. Bruno, R. Ecologia aplicada ao saneamento.

Para pensar... “Na verdade a terra está contaminada por causa dos seus moradores; porquanto têm transgredido as leis, mudado os estatutos, e quebrado a aliança eterna. Por isso a maldição tem consumido a terra; e os que habitam nela são desolados; por isso são queimados os moradores da terra, e poucos homens restam.” (Isa 24:5,6)