Ecotoxicologia - princípios gerais. Ian Johnson e Paul Whitehouse

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1 Ecotoxicologia - princípios gerais Ian Johnson e Paul Whitehouse

2 Plano da apresentação O que é a ecotoxicologia? O que tentamos proteger? Sistemas de teste Critérios Interpretação dos dados de ecotoxicidade Sumário contraste com a toxicologia dos mamíferos

3 O que é a Ecotoxicologia?

4 Toxicidade e Poluição Toxicidade: Todas as coisas são venenos.apenas a dose determina que algo não é um veneno (Paracelsus, ) Poluição: Substâncias que ocorrem no ambiente, pelo menos em parte como resultado da actividade humana, e que têm efeito nefasto nos organismos vivos (Moriarty, 1983)

5 Ecotoxicologia - definições Ecotoxicologia relaciona-se com os efeitos tóxicos de substâncias nos organismos vivos, em especial nas populações e comunidades em ecossistemas definidos. Incluem-se as vias de transferência e as interacções com o ambiente (Scientific Committee on Problems of the Environment, 1976)

6 O objectivo da ecotoxicologia relacionado com a protecção dos sistemas ecológicos de efeitos adversos devidos a químicos sintéticos (Calow, 1994) relacionado com a tentativa de antecipar a via de distribuição dos químicos sintéticos no ambiente e quais os efeitos ecológicos que provocam (Calow, 1997)

7 Importância relativa dos compartimentos ambientais biota meio de transporte da poluição Distância de transporte volume transportado risco dos químicos para as populações Sumidor de poluição diluição AR ÁGUA SOLO

8 Fontes de poluição da água FONTES PONTUAIS Estações de tratamento Descargas acidentais Efluentes Industriais Operações agricultura CONTINUAS Efluentes Minas Run-off da Agricultura Águas de escorrência de temporal Acidificação Florestação INTERMITENTES FONTES DIFUSAS

9 Contaminantes comuns do ambiente aquático (1) Estações de tratamento Águas residuais Locais industriais Variedade de químicos orgânicos e inorgânicos Geração de Energia Água quente Biocidas Residuos radioactivos Metais pesados (queima combustiveis fósseis)

10 Contaminantes comuns do ambiente aquático (2) Agricultura pesticidas (run-off, over-spray) nitratos, fosfatos Residuos animais Transporte óleos gasolina Extração mineral sólidos suspensos Residuos ácidos

11 Efeitos biológicos de substâncias químicas Efeitos directos vs indirectos - químico tóxico exerce um efeito directo nos indivíduos - efeitos tóxicos na presa podem reduzir a fonte de alimentos e abundância do predador (indirecto) Em ecotoxicologia preocupamo-nos com os efeitos directos dos químicos Tempo que leva a causar toxicidade pode ser curto (agudo) ou longo (crónico) Químico pode causar toxicidade letal ou sub-letal

12 O que conduz á necessidade da ecotoxicologia? Relações públicas - a imagem verde Protecção ou desenvolvimento de produtos Legislação produtos residuos

13 Para que são usados os dados de ecotoxicidade? Utilizações comuns: definir a concentração aceitável no ambiente comparação ou avaliação de risco (i.e. comparação com a concentração presente)

14 O que tentamos proteger?

15 O que tentamos proteger? - Quanto difere a ecotoxicologia da toxicologia dos mamíferos?

16 O que tentamos proteger? Vida aquática Muitas espécies (biodiversidade) Sustentabilidade das populações Águas naturais Exposição de curto e longo prazo Saúde humana Uma espécie Todos os individuos Água consumo, fornecimento de água, águas de recreio, pescas Exposição em todo o ciclo de vida

17 Estrutura e Função Estrutura Função Diversidade de espécies, tamanho das populações Processos ecológicos que caracterizam um ecossistema ex. Produtividade primária, ciclo de nutrientes

18 Capacidade de assimilação do ambiente Severity of effect Sub-lethal effects Adaptation/selection death Increasingly unacceptable effect Acceptable concentration Increasing risk of harm assimilation No detectable effect

19 Como se mede a ecotoxicidade?

20 Níveis de organização biológica fisiológico bioquímico tecidos orgãos individuos populações comunidades ecossistemas Aumento de relevância dos objectivos de protecção Aumento de custos

21 Porque não ensaios no campo? Químicos raramente isolados Condições ambientais não controladas - reprodutibilidade Complexidade das comunidades biológicas o que monitorizar? Custos

22 Testes em laboratório Grupo de espécies representativas (?) Condições controladas (constantes ou pesquisadas) Grupo de critérios possíveis Consistência permite a comparação entre substâncias ao longo do tempo Tempo e custos facilitam a aquisição de dados

23 Vias de exposição Intraperitoneal (vertebrados terrestres) Dieta (vertebrados terrestres ou aquáticos ou invertebrados) Tópica (vertebrados terrestres ou invertebrados) Inalação (vertebrados terrestres ou aquáticos ou invertebrados) Não-específicos algumas / todas vias (maioria dos testes aquáticos ou terrestres)

24 Matrizes para as quais podem ser derivados dados de ecotoxicidade Químicos Concentração de efeito limitada pela solubilidade em água Apenas a fracção biodisponível pode exercer toxicidade Efluentes Concentração de efeito limitada de 0-100% Águas receptoras Noção de concentração não aplicável Sedimentos/Solos Amostra tal qual ou marcada com substância padrão?

25 Vias de exposição - ecotox vs tox Ecotoxicologia Substância teste dissolvida/dispersa no meio de teste (água, solo, sedimento) Via de assimilação não definida Acções que asseguram a exposição continua Critério de efeito expresso em termos de concentração Toxicologia mamíferos Substância teste administrada por via definida ex. oral, dérmica e inalada Via de assimilação bem definida Exposição descontínua (ex. repetição de dose na dieta) Critério de efeito expresso em termos de dose

26 Critérios o que se mede?

27 Toxicidade aguda vs crónica Aguda = curto-prazo Crónico = longo-prazo Testes agudos mais utilizados em rotina do que os testes crónicos; muitas vezes os únicos dados disponíveis Fornecem informação útil sobre os efeitos de exposição aguda ex. descargas acidentais, libertação intermitente

28 Quando são úteis os dados de toxicidade crónica? Testes crónicos requiridos : Se é esperada exposição continua ou de longo-prazo Para reduzir incerteza Impedir uma sub-avaliação de toxicidade exposição de mais estágios de vida Tempo requerido para que haja um residuo crítico no corpo Razão agudo/crónico pode variar entre 1 e várias centenas

29 Critérios Clássicos Mortalidade Reprodução Crescimento outros que não reprodução Genotoxicidade Consumo de energia Concentração de poluentes nos tecidos

30 Dose-Resposta Aumento de efeitos com o aumento da concentração Limite abaixo do qual não há efeito, talvez zero? Relação geralmente complexa (ex.sigmoidal) que se pode transformar em linear

31 Como se expressa a toxicidade? Estatística comum: CE 50, CL 50 LOEC, NOEC Não comum: CEx MATC Toxicidade varia com o tempo e este deve ser indicado ex. CL 50-96h

32 O que é CE/CL 50 50? CL 50 = concentração letal média (concentração para a qual morrem 50% dos individuos expostos) Depende do tempo ex. CL 50-48h, CL 50-96h CL = concentração letal (morto/vivo) CE = concentração efectiva (crescimento, reprodução, alimentação, etc)

33 Toxicidade é dependente do tempo

34 Expressão de critérios - Nível agudo DLx CLx, CEx, CIx Diferença estatística Anecdotal difference Taxa de resposta corrigida para níveis naturais (controlo)

35 O factor x (DL, CL, CE, CI)x é a concentração estimada que afecta x% da população exposta Estimativa gráfica ou estatística (software) Valor de x = 100% ( absoluto ) e depois? = 50% ( médio ) mais comum = 10% or 20% - mais útil? = 0% and 1% - mais impreciso

36 Estimativa de CE 50 PERCENT MORTALITY CONCENTRATION (mgl -1 )

37 Expressão de critérios Nível crónico NOEC e LOEC = Concentração sem efeito observado e Concentração mais baixa com efeito observado NOEC inferida da LOEC Sempre uma concentração testada Diferença estatística ou não entre tratamentos e controlo A relação dose-resposta deve ser consistente

38 Estimativa da NOEC Efeito da substância x na reprodução em Daphnia magna Proportion responding LSD (p= 0.05) NOEC 30 LOEC Concentração (ug/l)

39 Atenção às NOECs! Não se podem estimar limites de confiança NOEC apenas dão indicação da concentração em que não há diferença estatística do controlo NOEC e LOEC não dão informação sobre a importância biológica desta diferença NOEC depende da: Escolha das concentrações de teste e nível de replicados Variabilidade entre replicados Capacidades do operador O teste estatístico usado e nível de significância escolhido

40 Princípios de ecotoxicologia: pontos chave semelhanças e differenças relativamente à toxicologia de mamíferos Principais diferenças: Grupo de espécies a proteger Grupo de critérios usados em rotina Concentração e nãodose Objectivos de protecção (se definidos!) são usualmente estruturais Definições de toxicidade aguda e crónica

41 Princípios de ecotoxicologia: pontos chave Medida de efeitos Critérios sistemas teste tipos de amostras relevância ecológica magnitude do efeito estimativa pontual vs hipótese teste

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