apostila metais

apostila metais

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A concentração de um dado elemento num dado instante para um organismo pode ser descrita por:

dc / dt = I – L (1) L = kc (2)

Onde: I = taxa de assimilação bruta do elemento (influxo) L = taxa de perda do elemento (efluxo) k = taxa constante de perda considerando-se o k de cada elemento, a meia-vida biológica do mesmo num organismo pode ser determinada pela relação:

Após um tempo suficiente de exposição a uma concentração constante de matal (I = valor constante), c deve se aproximar de um estado de equilíbrio com L se aproximando de I. O tempo necessário para o equilíbrio é função das taxas relativas. Para organismos pequenos com grande relação superdície-volume (fitoplâncton), o tempo pode ser de horas; para organismos maiores como peixes podem se passar meses até o equilíbrio ser atingido. Devemos lembrar, entretanto, que como cada organismo é na realidade uma mistura de interações entre vários compartimentos bioquímicos, a equação é bastante simplificada. Porém ela ilustra a importância tanto dos fatores externos (forma e concentração do elemento) representados por I, quanto dos fatores internos do próprio organismo, representados por k.

2.6.1 – Bioacumulação e biomagnificação

O aumento na concentração do elemento-traço em um organismo comparado com a concentração no seu alimento, chama-se bioacumulação (Libes, 1992). Elementos com valores de k altos têm menor capacidade para a bioacumulação mesmo se sua forma predominante no ambiente é bastante disponível para assimilação. Similarmente, complexos como CH3Hg+, muitos disponíveis para assimilação representam o mais alto potencial de perigo aos organismos vivos. Na realidade o Hg é o único elemento para o qual foi comprovado o fenômeno da biomagnificação (aumento exponencial de concentração ao longo da cadeia trófica).

2.6.2 – Alterações no comportamento do metal por presença de outros metais

A acumulação e retenção de um dado elemento por um organismo é também influenciada pela concentração de outros elementos presentes. Efeitos detoxificantes provocados por alterações inter-elementos, têm sido cada mais identificados. Por exemplo, o aumento de Zn na dieta de cavalos, aumenta a proteção contra chumbo. O Cr parece dar proteção contra vanádio em pintos. Adições de Zn e Se também derecem a toxicidade do Cd em alguns animais. Sais de arsênico têm sido demonstrados como diminuidores dos efeitos tóxicos do Se em ratos e pintos (Jenne & Luoma, 1977).

Em geral, os cátions inorgânicos têm efeitos protetores em bactérias e algas contra a toxicidade de outros cátions metálicos, já que competem por sítios de ligação na superfície celular. De acordo com Shuttleworth and Unz (1991) íons Ca2+ e Mg 2+ reduzem a toxicidade de cobre, níquel e zinco em bactérias filamentosas do gênero Thiothrix.

Sem dúvida, a ação protetora mais bem conhecida é a do Se em relação aos efeitos tóxicos do Hg. Ganther et al. (1973 apud Jenne & Luoma, 1977) propuseram que os efeitos protetores do Se resultam de sua complexação com o Hg em proteínas de alto peso molecular nos tecidos. Tais complexos desviam o Hg de suas moléculas-alvo toxicológicas.

Referências bibliográficas:

FÖRSTNER U, WITTMAN GTW. 1979. Metal pollution in the aquatic environment. Springerverlag, 485 p.

HUGHES EA, LUOMA SN. 1977. Forms of trace elements in soils, sediments, and Associated waters: an overview of their determination and biological availability. In: ERDA (eds.) Biological implications of metals in the environment. Technical Information center, 110-143.

LIBES S.M. 1992. An introduction to marine biogeochemistry. John Wiley & Sons, Inc. 734 p.

SHUTTLEWORTH KL, UNZ RF. 1991. Influence of metals and metal speciation On the growth of filamentous bacteria. Water Res., 25: 17-1186.

SALOMONS W, FORSTNER U, MADER P. 1995. Heavy metals: problems and solutions. Springer-Verlag, 412 p.

THURMAN EM. 1985. Organic Biogeochemistry of Natural Waters. Martinus Nijhoff/ Dr. W. Junk Publishers, Dordrecht, The Netherlands, p. 407.

Capítulo 3- Controle da poluição por Metais Pesados

3.1 - A Aplicação da Metodologia dos Parâmetros Críticos

A análise dos parâmetros críticos tem sido empregada há anos para o controle da descarga de efluentes de usinas nucleares no meio líquido (Preston, 1969; 1975). A metodologia foi posteriormente utilizada no estudo da contaminação por mercúrio na Baía de Liverpool e nos estudos de despoluição do estuário do Rio Tamisa (Preston & Portman, 1981). No Brasil, a metodologia foi proposta para o controle de poluição de corpos hídricos por metais (Penna Franca et al., 1982), e utilizada na Baía de Sepetiba (Lacerda, 1983).

A metodologia tem por aspecto básico identificar quais os poluentes potencialmente críticos numa determinada área sob impacto. O estudo identifica também as principais vias de acesso desses poluentes ao homem. O ideal é que essa identificação seja realizada em caráter pré-operacional, ou seja, antes da instalação e/ou operação das fontes poluidoras. Como isso dificilmente ocorre, fica também dificultado o controle do lançamento de poluentes após sua identificação.

Se por um lado, não se faz uma previsão pré-operacional, por outro, os parâmetros críticos podem ser identificados com maior rapidez nas áreas em que já se conhece as fontes poluidoras, devido à quantidade de informações publicadas sobre estas áreas.

Em linhas gerais, a metodologia para identificação dos parâmetros críticos baseia-se nas seguintes etapas:

1- levantamento de dados na literatura e coleta de material para analise, de forma a conswguir informações sobre as características físicas e químicas (circulação de água, pH, potencial redox, temperatura, salinidade, etc.);

2- envio de questionários à população local, onde se pretende conhecer seus hábitos alimentares, produção de pescado, etc.;

3- seleção dos metais críticos e dos alimentos críticos (vias de acesso) e das fontes de lançamento criticas;

4- elaboração de inquérito dietético mais completo fornecendo subsídios para o calculo das taxas específicas de ingestão dos metais críticos;

5- comparação das taxas obtidas com as taxas máximas permitidas adotadas no país, levando à identificação de todos os parâmetros críticos.

Figura 8: Esquema representativo para análise de ambientes aquáticos pela metodologia dos parâmetros críticos proposto por Penna Franca et al. (1982).

Vale lembrar que no Brasil as taxas de descarga das indústrias não são conhecidas com segurança e sua fiscalização não é rígida. Portanto, o controle sobre o lançamento de efluentes raramente é realizado.

O método dos parâmetros críticos requer um numero muito menor de analises de materiais do que os programas de monitoração convencionais. Assegura ainda uma melhor utilização dos recursos existentes para controle de poluição, orientando a sua aplicação em medidas corretivas de maior impacto na redução dos riscos para a população (Penna Franca et al., 1982).

Referências bibliográficas:

LACERDA LD. 1983. Aplicação da metodologia da abordagem dos parâmetros críticos no estudo da poluição por metais pesados na Baía de Sepetiba, Rio de Janeiro. Tese de Doutorado, IBCCF, UFRJ. 135 p.

PENNA FRANCA E, PFEIFFER WC, FIZMAN M, LACERDA LD. 1984. Aplicabilidade da análise pelos parâmetros críticos, usualmente empregada para instalações nucleares, no controle da poluição do ambiente marinho por metais pesados. Ciência e Cultura, 36 (2): 215-219.

PRESTON A. 1969. Aquatical monitoring programmes. In: Environmental contamination by radioactive materials, Viena, IAEA: 309-323.

PRESTON A. 1975. The radiological consequences of releases from nuclear facilities to the aquatic environment. In: IAEA (ed.): Impact of nuclear releases into the aquatic environment. Proceedings of the international Symposium on radiological impacts of releases from nuclear facilities into aquatic environment; 3-23.

PRESTON A, PORTMAN JE. 1981. Critical pathways analysis applied to the control of mercury inputs to United Kingdom coastal waters. Environ. Pollut., ser. B2: 451-464.

Capítulo 4: Análise de metais pesados: coleta e tratamento de amostras

A análise de metais pesados nos diversos materiais deve obedecer a um critério de planejamento em relação à coleta. A quantidade de material a ser amostrada e quantificada deve ser definida de forma a evitar perdas ou contaminações. Isto é feito em relação aos elementos que se quer determinar, a faixa de concentração esperada, o tipo de matriz e o método a ser utilizado na quantificação. A seguir temos uma descrição das principais etapas do trabalho de campo e laboratório de acordo com Beveridge et al. (1997) e Stoeppler (1991).

4.1 – Coleta de material 4.1.1 – Material biológico O material biológico de origem humana deve ser dividido em: - fluidos, como sangue, plasma, urina ou leite;

- sólidos, como cabelo, músculo, tecido ou ossos.

Um detalhe a ser considerado é o fato dos elementos metálicos nos fluidos corporais estarem em baixíssimas concentrações (metais-traço). Assim a coleta deve ser feita com cuidado para não ocorrerem contaminações. Alguns exemplos são:

- utilização de frascos muito limpos para urina;

- frascos para sangue já devem conter um anticoagulante (heparina, citrato);

- sangue pode ser coletado com seringas, desde que sejam descartados os primeiros 5 ml;

- sendo necessária a acidificação da urina (pH ~ 2,0), fazê-la com ácido acético, nítrico ou clorídrico, evitando a ligação dos metais aos particulados;

- a amostragem de sangue e urina também deve serguir um padrão de horário, principalmente se a análise estiver relacionada com contaminação ocupacional.

O cabelo é considerado um material de biopsia e autopsia. Devido à dificuldade em se distinguir entre as influências exógenas e endógenas de alguns dos metais, o uso do cabelo para estudos epidemiológicos é limitado. Entretanto, para estimativas de poluição, tais como casos de envenenamento, o cabelo é um material valioso. Se a amostragem e preparação são realizadas com cuidado, a análise de cabelo permite a estimativa do tempo de envenenamento e algumas vezes a meia-vida biológica do metal. Uma vantagem no uso do cabelo sobre os outros materiais biológicos é o enriquecimento de uma série de elementos nesta matriz em relação às outras. Isto equivale a dizer que o cabelo “concentra os elementos em sua matriz”. Esta concentração é geralmente da ordem de 100 ou mais vezes. Desta forma a contaminação durante a coleta deixa de ser um fator crítico. Unhas são matrizes com comportamento semelhante, porém sua superfície é muito pequena e a coleta é mais difícil (Stoeppler, 1991).

O conteúdo de metais nas fezes, órgãos, ossos e dentes é geralmente mais alto que nos fluidos corporais. Assim o problema de contaminação fica diminuído. A coleta, por outro lado, é mais difícil.

Os resultados analíticos devem ser fornecidos em relação ao peso da matriz. Uma vez no laboratório, o material deve ser tratado de forma a perder seu conteúdo aquoso, o qual varia para cada matriz. Técnicas de liofilização, secagem em estufas a temperaturas muito altas e uso de um dessecador, são utilizadas antes do tratamento da matriz. Matrizes nas quais o conteúdo de metais está heterogeneamente distribuído (rins, fígado, etc.) devem ainda ser homogeneizadas (Stoppler, 1991).

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