4.2 Bioconcentração de cádmio e mercúrio
4.2.3 Bioacumulação em Mysidopsis juniae
O valor máximo de cádmio acumulado pelos misidáceos que foi de 49,68 µg.g-1 após 24 h de exposição. Em meio limpo, os misidáceos reduziram a sua concentração interna para 12,05 µg.g-1 após 60 h mantendo o mesmo nível de cádmio até o fim do experimento, sendo 6,19 µg.g-1 com 96 h (Figura 9).
Figura 9 - Toxicocinética da exposição de 48 h a 50 µg Cd.L-1 em Mysidopsis juniae. A curva do modelo cinético de um compartimento foi determinada pela equação 1 na fase de absorção e pela equação 2, fase de eliminação, iniciada após 48 h.
A concentração média de mercúrio nos misidáceos atingiu o extremo após 12 h de exposição, sendo 17,86 µg.g-1, reduzindo em seguida até a concentração de 6,61 µg.g-1 no último período de exposição ao metal, nas 48 h. As seguintes amostragens tiveram menor nível de mercúrio, com concentrações em torno de 4 µg.g-1 até o encerramento do experimento, nas 96 h (Figura 10).
0 20 40 60 80 100 0 12 24 36 48 60 72 84 96 [C d ] (µ g .g -1 ) Tempo (horas) [Cd] (µg.g-1 ) Modelo [Cd] (µg.g-1 )
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Figura 10 - Toxicocinética da exposição de 48 h a 5 µg Hg.L-1 em Mysidopsis juniae. A curva do modelo cinético de um compartimento foi determinada pela equação 1 na fase de absorção e pela equação 2, fase de eliminação, iniciada após 48 h.
Para a modelação dos ensaios de bioacumulação, a adição das concentrações de cádmio e mercúrio em Artemia sp. forneceu constantes de absorção via água e alimento no período de exposição de 48 h para os misidáceos. Para cádmio, a entrada do metal por meio da água foi maior (kágua = 0,06) em relação à via alimentação (kartemia =0,0029), enquanto que para mercúrio ocorreu o inverso, a constante cinética de absorção através da água (kágua = 0,01) foi menor em relação à de alimento (kartemia = 0,67), sugerindo maior absorção de mercúrio pelos misidáceos através da predação de artemia (Tabela 11).
Tabela 11 - Parâmetros cinéticos kágua, kartemia e k2, contante de eliminação, em Mysidopsis juniae e a soma dos quadrados dos resíduos (SQ) obtidos através das equações de bioacumulação 4 e 5.
Metal kágua kartemia k2 SQ
Cd 0,06 0,0029 0,29 5555 Hg 0,01 0,24 0,67 282 0 5 10 15 20 25 0 12 24 36 48 60 72 84 96 [H g ] (µ g .g -1 ) Tempo (horas) [Hg] (µg.g-1 ) Modelo [Hg] (µg.g-1 )
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5 DISCUSSÃO
O fato de o gênero Artemia ser tolerante a várias classes de contaminantes entre os crustáceos (NUNES et al., 2006) foi corroborado pelas altas concentrações letais medianas de cádmio e mercúrio observadas neste estudo. Hadjispyrou e colaboradores (2001) encontrou valor de CL50 para cádmio de 24 h de 155100 µg.L-1, similar ao observado neste trabalho (141767 µg.L-1).
Há poucos trabalhos com dados de CL50 em animais marinhos de duração igual ou inferior a 48 h, onde a grande maioria dos trabalhos determina CL50 para 96 h. Outras espécies marinhas foram mais sensíveis a cádmio num período de exposição mais prolongado, 96 h, porém a discrepância entre as CL50 dessas espécies com Artemia sp. deste estudo evidencia a alta tolerância de Artemia sp. a cádmio. Como, por exemplo, o bivalve adulto Modiolus philippinaru e as pós-larvas de camarões Farfantepenaeus paulensis e Penaeus duorarum com CL50 de 221, 830 e 832 µg.L-1, respectivamente (BARBIERI, 2009; CRIPE, 1994; RAMAKRITINAN; CHANDURVELAN; KUMARAGURU, 2012).
A toxicidade de mercúrio para Artemia sp., assim como cádmio, foi baixa , sendo a CL50 para 48 h, 30700 µg.L-1. Uma busca na literatura não encontrou estudos que expressem o efeito tóxico agudo do metal para náuplios de artemia em CL50. Porém vários efeitos sub- letais como danos na eclosão dos cistos e desenvolvimento embrionário foram relacionados à mercúrio em Artemia sp (MACRAE; PANDEY, 1991; SARABIA et al., 1998).
O provável motivo para a elevada tolerância de Artemia sp. a metais é a alta indução de metalotioneína, proteína com função de eliminar metais tóxicos, pelo gênero. Del Ramo e colaboradores (1995) observou que a produção de metalotioneína induzida pelo cádmio em Artemia se correlaciona com a concentração de exposição. Quando não retidos pelas metalotioneínas, cádmio e mercúrio agem com modos de ação similares em Artemia sp. ambos atuam perturbando o equilíbrio celular de íons células ao interferir no funcionamento do transporte ativo de sódio e potássio ou na bomba de sódio-cálcio (MACRAE; PANDEY, 1991).
Como esperado, Mysidopsis juniae teve sensibilidade significantemente superior à Artemia sp. em relação aos dois metais experimentados. Por exemplo, os valores de CL50 de 48 h para cádmio foram 115533 e 333,33 µg.L-1 para Artemia sp. e Mysidopsis juniae. No período citado, a toxicidade de cádmio entre as duas espécies apresentou diferença significativa (p<0,05) entre as duas espécies.
A concentração letal de cádmio no período de 96 h para os misidáceos, 182,33 µg.L-1 é superior aos valores encontrados para outras espécies de misidáceos, 16 e 19,6 para
43
Mysidopsis bahia e 99,3 µg.L-1 para neonatos de Siriella armata (PÉREZ; BEIRAS, 2010). Apesar de variáveis, estes valores inferiores a CL50 de outras espécies de decápodes, como os camarões Farfantepenaeus paulensis, Penaeus duorarum e Penaeus indicus, revelando a elevada sensibilidade dos misidáceos, uma grande vantagem em testes ecotoxicológicos (BARBIERI, 2009; CRIPE, 1994; MCCLURG,1984).
Os misidáceos foram mais sensíveis a mercúrio. A CL50 de 96 h foi cerca de 10 vezes maior do que a de cádmio. Na maioria dos trabalhos que aborda a toxicidade de vários metais traço, o mercúrio é considerado o mais tóxico (LUSSIER; GENTILE; WALKER, 1985; MACRAE; PANDEY, 1991; VERSLYCKE; VAN, 2003). Isso evidencia o elevado risco ambiental desse elemento químico, que em meio aquático pode se transformar em metil mercúrio, sua forma muito mais biodisponível e consequentemente mais tóxica em relação ao mercúrio inorgânico, utilizado neste estudo (MACRAE; PANDEY, 1991; PANDEY; MACRAE, 1991).
As tabelas seguintes 12 e 13 contêm dados adicionais de CL50 de cádmio e mercúrio para outras espécies de água salgada.
44
Tabela 12 - Valores de CL50 de cádmio para diversas espécies de invertebrados marinhos e estuarinos. A maioria dos experimentos teve duração de 96 h.
Grupo taxonômico Espécie Estágio de vida Tempo de exposição CL50 (µg.L- 1 ) Referência Crustáceo Palaemon serratus Larval 72 h 1,7 Mariño- Balsa et al., (2000) Crustáceo Mysidopsis bahia Juvenil 96 h 16 Nimmo et
al. (1978)
Crustáceo brevicornsi Tigriopus Náuplio 96 h 17,4 Forget et al. (1998) Crustáceo Mysidopsis bahia Juvenil 96 h 19,6 Cripe (1994)
Crustáceo brevicornis Tigriopus Copepodit
o 96 h 29,7 Forget et al. (1998) Crustáceo Homarus gammarus Larval 48 h 34 Mariño- Balsa et al., (2000) Crustáceo brevicorni Tigriopus Adulto 96 h 47,9 Forget et al.
(1998) Crustáceo Siriella armata Neonato 96 h 99,3
Pérez; Beiras, (2010) Crustáceo Maja squinado Larval 72 h 158 Forget et al. (1998) Crustáceo Mysidopsis juniae Juvenil 96 h 182,3 3 Este trabalho Molusco Modiolus philippinaru m Adulto 96 h 221 Ramakritina n et al., (2012) Crustáceo Farfantepen aeus paulensis Pós-larva 96 h 830 Barbieri (2009)
Crustáceo duorarum Penaeus Pós-larva 96 h 832 Cripe (1994)
Crustáceo Penaeus indicus Juvenil 96 h 2070 McClurg (1984) Peixe Mugil seheli Alevino 96 h 5.360 AMED (2005) Molusco Cerithedia cingulata Adulto 96 h 9193
Ramakritina n et al.,
(2012) Crustáceo Artemia sp. Náuplio 48 h 11553
3
Este trabalho
45
Crustáceo Artemia sp. Náuplio 24 h 141.7 67
Este trabalho Crustáceo franciscana Artemia Náuplio 24 h 155.1
00
Hadjispyrou (2001)
46
Tabela 13 - Valores de CL50 de mercúrio para diversas espécies de invertebrados marinhos e estuarinos. A maioria dos experimentos teve duração de 96 h.
Grupo taxonômico Espécie Estágio de vida Tempo de exposição CL50 (µg.L-1) Referência Crustáceo Palaemon serratus Larval 72 h 1,7 Mariño- Balsa et al., (2000) Crustáceo Mysidopsis bahia Juvenil 96 h 3,5 Lussier; Gentile; Walker (1985) Molusco Modiolus philippinarum Adulto 96 h 7 Ramakritin an et al., (2012) Crustáceo Neomysis integer Juvenil 96 h 6.9 Verslyckle et al. (2003) Crustáceo Mysidopsis
juniae Juvenil 96 h 15 trabalho Este
Crustáceo
Penaeus
indicus Juvenil 96 h 15,3 McClurg (1984)
Crustáceo Homarus gammarus Larval 48 h 34 Mariño- Balsa et al., (2000) Molusco Cerithedia cingulata Adulto 96 h 53 Ramakritin an et al., (2012) Crustáceo Tigriopus
breicornis Adulto 96 h 53 (2007) Barka
Peixe Rutilus frisii Juvenil 96 h 86,8
Gharaei;Es maili-Sari (2008) Crustáceo Maja squinado Larval 72 h 158
Mariño- Balsa et al., (2000) Peixe Therapon jarbua - 96 h 310 Nagarani (2012) Peixe Acanthopagrus
latus Imaturo 96 h 648,87 Hedayati et al., (2010) Crustáceo Artemia sp. Náuplio 48 h 30.700 Este
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Em relação ao valor de CENO de 96 h de cádmio para Mysidopsis juniae (50 µg.L-1), Perez e Beiras (2010) encontraram valor de 80 µg.L-1 para o misidáceo Siriella armata, já o mercúrio teve CENO de 5 µg.L-1 para 96 h, Thondra-gar e colaboradores (2003) determinaram valor de 30 µg.L-1 para larvas da espécie de peixe Lates calcarifer . A análise de toxicidade através da CENO deve ser feita de forma cuidadosa, visto que seu valor é a maior concentração experimentada que não causou morte, sendo assim, tem grande dependência em relação ao desenho experimental (JAGER, 2011). Porém, neste estudo, os valores de CENO foram úteis na determinação das concentrações de exposição dos experimentos de bioconcentração pelo período de 96 h.
Analisar bioconcentrações de metais em organismos aquáticos é importante, visto que efeitos tóxicos se correlacionam mais fortemente com concentrações internas do que de exposição. A relação concentração-efeito baseada em concentrações internas é menos variável entre diferentes espécies e condições ambientais, isso porque a assimilação de substâncias depende de sua biodisponibilidade (MCELROY et al., 2011). A bioconcentração também é influenciada por características intrínsecas das espécies. Propriedades fisiológicas podem determinar a variabilidade de bioacumulação entre táxons. Parâmetros fisiológicos que incluem taxas de absorção de substâncias através da água e do alimento, assim como níveis de perda são gerados por modelos de toxicocinética (LUOMA;RAINBOW, 2005).
De acordo com os modelos cinéticos de bioconcentração utilizados neste trabalho para Artemia sp., as bioconcentrações previstas para cádmio e mercúrio aumentaram consideravelmente nas primeiras horas de exposição, e nos últimos períodos de exposição as bioconcentrações permaneceram no mesmo nível (Figura 7 e Figura 8). Isso sugere que há um equilíbrio entre a taxa de absorção e eliminação de cádmio e mercúrio. Blust e colaboradores (1991) observaram o mesmo em Artemia franciscana para cobre e indicaram que esse padrão de equilíbrio é atingido porque o transporte de metais é facilitado por processos de difusão e que tal mecanismo seria limitado pelo número de transportadores e pela velocidade que ocorre.
Após o fim da exposição, houve o transporte dos náuplios de artemia e juvenis de misidáceos para solução sem metais, porém, mesmo sem continuar em exposição a mercúrio, Artemia sp. não conseguiu eliminar o composto já acumulado até o fim do experimento (Figura 8). Relativamente ao cádmio, misidáceos e artemias tiveram as suas concentrações internas reduzidas com o tempo, indicando a eliminação do metal (não total). Isso contrapõe Rainbow e White (1998) que afirmam que crustáceos não regulam a concentração de cádmio, os organismos apenas desintoxicam o metal através das metalotioneínas que posteriormente
48
sofrem quebra nos lisossomos, apesar de raramente serem visualizados em corpos residuais dos lisossomos.
Os fatores de bioacumulação (FBC) para Artemia obtidos pelo modelo de um compartimento tiveram valores de 54,68 para cádmio e 2,82 para mercúrio. Geer (2003) calculou a FBC médio para vários metais baseando-se em trabalhos com diversas espécies de organismos aquáticos, em que os valores menores para cádmio e mercúrio foram 2623 e 14550 com concentrações de exposição 0,1 – 0,3 µg.L-1 e 0,1-1 µg.L-1, respectivamente. A discrepância de FBC encontrado neste trabalho em relação às médias calculadas por Geer (2008) pode ter causa na diferença entre níveis de exposição a metais. Sarabia (2006) encontrou correlação inversa entre FBC e concentrações de cádmio analisando diferentes populações de espécies de Artemia.
Em relação aos parâmetros cinéticos das equações de bioacumulação, a maior constante de absorção via alimento (kartemia) foi do mercúrio, 0,2431, frente a 0,0029 do cádmio, isso indica que os misidáceos acumularam melhor o mercúrio através da ingestão de Artemia. Esse metal é, de fato, um elemento com alto potencial bioacumulativo e de biomagnificação, e isso é atribuído ao seu caráter altamente lipofílico, enquanto ao cádmio, há poucas evidências na literatura que constataram sua bioacumulação e biomagnificação (GEER, 2003).
As constantes de cinética de absorção através da água (kágua) têm maior valor para cádmio, 0,06, em relação a mercúrio, 0,01. A maior captação de cádmio pelos misidáceos via água se relaciona com o fato do fator de bioconcentração do cádmio ser superior a vinte vezes o valor para mercúrio em Artemia sp., que foi exposta apenas ao cádmio em solução.
A aplicação dos modelos matemáticos de cinética de um compartimento foi certamente útil para descrever, analisar e comparar padrões de acumulação e eliminação de cádmio e mercúrio, apesar das equações de um compartimento considerarem a distribuição dos contaminantes no corpo dos misidáceos e artemias de maneira uniforme, o que na realidade não ocorre. O uso de modelos bicompartimentais praticamente é inviável para animais desse porte, a limitação de tamanho não permite a análise de tipos de tecido específico das espécies.
49
6 CONCLUSÃO
A partir dos dados obtidos de toxicidade aguda neste estudo, pôde-se concluir que os naúplios de Artemia sp. apresentaram alta tolerância a cádmio e mercúrio em relação à Mysidopsis juniae. Mercúrio foi o metal mais tóxico para ambas as espécies de crustáceos. Os modelos toxicocinéticos de um compartimento para avaliar bioconcentração e bioacumulação foram utilizados com êxito e permitiram a interpretação de padrões de acumulação e eliminação de metais. Os náuplios de artemia tiveram fator de bioconcentração superior para cádmio, portanto acumularam mais cádmio em relação a mercúrio. Após a transferência para meio sem contaminantes, apenas o cádmio foi eliminado, mercúrio manteve-se em mesmo nível. Nos ensaios de bioacumulação, os modelos de bioacumulação permitiram observar que a transferência de metais de Artemia sp. para Mysidopsis juniae via alimentação é mais intensa para o mercúrio do que para cádmio. Os resultados obtidos neste estudo evidenciaram a alta capacidade do mercúrio ser transferido pela cadeia alimentar e sua persistência.
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