Os modelos de previsão foram utilizados para prever o destino ambiental, os potenciais efeitos tóxicos e o potencial de acumulação dos compostos orgânicos mais relevantes identificados nas análises qualitativas das amostras dos afluentes recolhidos. Para tal, foram escolhidos dois programas, o ECOSAR e o PBT Profiler, que se baseiam em relações quantitativas de estrutura-actividade (modelos QSAR). Ambos os programas requerem a introdução do nome/n.º CAS do químico a modelar, após a qual cada programa devolve a estimativa das propriedades do químico.
5.1 ECOSAR
O ECOSAR (Ecological Structure Activity Relationships) da EPA é um sistema de previsão computadorizado que realiza a estimativa da toxicidade em meio aquático. O programa utiliza relações estrutura-actividade para estimar a toxicidade aguda e crónica
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de químicos em organismos aquáticos como peixes, invertebrados e plantas. Assim, é realizada a previsão da toxicidade aquática de químicos para os quais não existem testes, baseada nas suas semelhanças estruturais com químicos para os quais existem estudos de toxicidade aquática. Os dados de toxicidade utilizados na construção do programa são recolhidos de estudos experimentais, quer publicamente disponíveis quer confidenciais. A aplicação destas relações é já uma técnica utilizada rotineiramente pela EPA para estimar a toxicidade de novos químicos, previamente à sua produção e comercialização. As relações estrutura-actividade exprimem correlações entre as propriedades físico-químicas de um composto e a sua toxicidade dentro de uma classe específica de químicos. Contudo, apenas compostos orgânicos podem ser modelados no programa e, no caso de a amostra ser uma mistura, cada composto deve ser introduzido separadamente, pelo que a estimativa não prevê os efeitos interactivos entre os diversos compostos [33].
5.2 PBT Profiler
O PBT Profiler – Persistent, Bioaccumulative, and Toxic Profiles Estimated for
Organic Chemicals) [34] – desenvolvido pelo Environmental Science Center numa
parceria com a EPA, consiste numa ferramenta de diagnóstico para químicos para os quais não existem dados experimentais. Tal como o ECOSAR, utiliza métodos computadorizados, como relações estrutura-actividade e cenários de referência de libertação de poluentes, para prever dados como propriedades físico-químicas, destino ambiental, bioconcentração e toxicidade para animais aquáticos (peixes), de químicos sem dados de estudos experimentais. O programa identifica automaticamente químicos que possam persistir no ambiente e bioacumular ao longo da cadeia alimentar, através da utilização de limiares publicados pela EPA, para que seja possível obter rapidamente informações sobre aqueles. O programa pretende ser uma importante ferramenta no apoio à tomada de decisões iniciais, auxiliando a melhor gestão de recursos e a identificação de oportunidades de prevenção da poluição.
Os limiares utilizados pelo PBT Profiler, para destacar químicos que possam persistir e/ou bioacumular no ambiente, baseiam-se em informações publicadas pela EPA. Essas publicações consistem em políticas relacionadas com a notificação de substâncias previamente à sua produção e com o controlo e inventário de substâncias tóxicas. Para destacar químicos que possam ser tóxicos, o programa utiliza diferentes
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conjuntos de critérios, baseados em princípios científicos e relações quantitativas estrutura-actividade (QSAR).
Persistência
O PBT Profiler expressa a persistência como os tempos de meia-vida (em dias) num compartimento (ar, água, solo e sedimento). Esses tempos de meia-vida estão relacionados apenas com a persistência em termos de reactividade dos compostos. O programa compara os tempos de meia-vida estimados para os vários compartimentos com os limiares propostos pela EPA. Se os tempos de meia-vida excederem aqueles propostos pela EPA, o programa destaca automaticamente esses valores através da mudança de cor, de verde para laranja ou vermelho, dependendo do limiar excedido. Os limiares actualmente utilizados são:
Tabela 3. 1 – Limiares utilizados pelo PBT Profiler para estimativa da persistência de compostos no
ambiente.
Compartimento ambiental
Tempo de meia-vida
Não Persistente Persistente Água < 2 meses (< 60 dias) >= 2 meses (>= 60 dias) > 6 meses (> 180 dias) Solo < 2 meses (< 60 dias) >= 2 meses (>= 60 dias) > 6 meses (> 180 dias) Ar <= 2 dias > 2 dias Sedimento < 2 meses (< 60 dias) >= 2 meses (>= 60 dias) > 6 meses (> 180 dias)
Para determinar a persistência, o PBT profiler considera apenas a água, o solo e o sedimento, por ser considerado que a bioacumulação acontece apenas nesses compartimentos ambientais. Assim, é determinado em que compartimento é mais provável encontrar um químico, após a sua libertação, e o tempo de meia-vida nesse compartimento é comparado com os limiares definidos. No caso de ser excedido um limiar, a parte da estimativa referente à persistência aparece a laranja ou vermelho.
É necessário distinguir entre a persistência num único compartimento e a persistência no ambiente como um todo (persistência global). Enquanto a primeira é controlada pelo transporte de uma substância para outro compartimento e pela transformação noutras espécies, a segunda é um conceito distinto. A persistência global é baseada no facto de o ambiente se comportar como um conjunto de compartimentos interligados e de que uma substância química libertada no ambiente será distribuída nestes compartimentos de acordo com as suas características intrínsecas (físico-
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químicas) e a sua reactividade. Além da persistência relacionada com a reactividade num compartimento individual, o PBT Profiler estima a persistência global, através de modelos de balanços de massa multi-compartimentos para um conjunto estandardizado de condições ambientais.
Ao interpretar os dados de persistência global, é importante considerar a diferença entre o tempo de residência e o tempo de meia-vida em cada compartimento ambiental. O tempo de meia-vida é uma medida do quão rapidamente um químico é destruído em cada compartimento. O tempo de residência em cada meio inclui o tempo de meia-vida, mas também considera o transporte para dentro e fora desse compartimento. Assim, para alguns químicos, o tempo de residência pode ser consideravelmente diferente do tempo de meia-vida específico para um compartimento. Dado que a persistência global é a média ponderada do tempo de residência em cada compartimento, pode por vezes ser superior aos tempos de meia-vida específicos para cada compartimento, dependendo das propriedades de transporte do químico.
Bioacumulação
Em geral, os químicos que possuem potencial para se bioconcentrarem têm também potencial para bioacumularem, pois a bioacumulação inclui o fenómeno de bioconcentração. A bioconcentração nos peixes pode ser facilmente medida em laboratório e é frequentemente utilizada para prever a importância da bioacumulação, mais complexa de determinar. O potencial para bioconcentração em peixes pode ser expresso como o seu factor de bioconcentração (BCF). O PBT Profiler estima o BCF a partir das propriedades físico-químicas de um químico. O programa compara o BCF estimado com os limiares propostos pela EPA; quando é excedido um limiar, o valor é destacado através da mudança de cor, de verde para laranja ou vermelho. Assim, são rapidamente identificados os químicos que possuem maior potencial para bioacumular em peixes e organismos aquáticos. Contudo, é necessário referir que o modelo utilizado pelo programa não aborda explicitamente vários factores que podem influenciar a bioacumulação em condições reais (como o possível metabolismo de um químico no organismo exposto), o que pode levar a uma sobrevalorização da bioacumulação. Os limiares para bioacumulação utilizados actualmente pelo programa são:
Tabela 3. 2 – Limiares utilizados pelo PBT Profiler para estimativa da bioacumulação de compostos.
Factor de Bioconcentração (BCF)
Não bioacumulável Bioacumulável
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Toxicidade
Os químicos persistentes e bioacumuláveis constituem substâncias duráveis e que se acumulam na cadeia alimentar até aos mais altos níveis. Por este facto, possuem um maior potencial para expressar toxicidade e produzir danos nos seres humanos e nos ecossistemas. O PBT Profiler utiliza um valor de toxicidade crónica, denominado ChV, para estimar a toxicidade relativa de um químico. Os limiares de toxicidade actualmente utilizados são:
Tabela 3. 3 – Limiares utilizados pelo PBT Profiler para estimativa da toxicidade crónica de compostos.
ChV para peixes [mg/L]
Não tóxico Tóxico
Preocupação moderada Preocupação elevada
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