Para tanto, amostras de peixes como biomonitores, das espécies sardinha, corvina e tainha, foram coletadas em três localidades da Baía de Guanabara - RJ (Suruí, Gradim e Barreto). Os métodos quimiométricos utilizados com ferramentas de exploração multivariada foram a análise de componentes principais (PCA) e a rede neural de Kohonen, que possibilitaram um estudo eficiente e inequívoco, pois a avaliação dos resultados com essas técnicas permitiu inferir a influência dos poluentes nas amostras, obtendo relações entre amostras e obtenção de correlações entre variáveis, uma vez que os resultados foram analisados simultaneamente. Palavras-chave: PTS, peixe, análise exploratória multivariada, análise de componentes principais, rede neural de Kohonen.
INTRODUÇÃO
Nesse contexto, com base na falta de dados e pouco conhecimento sobre o comportamento e destino final das substâncias tóxicas persistentes na América do Sul e na recomendação de monitoramento dessas substâncias naquele continente pelo PNUMA, diversas análises químicas foram realizadas para identificar organoclorados agrotóxicos quantificados em amostras de peixes das espécies sardinha, corvina e tainha, provenientes de pontos de coleta distribuídos ao longo da Baía de Guanabara-RJ, o que gerou uma grande quantidade de informações complexas, devido à existência de muitas variáveis. A quimiometria envolve a aplicação de métodos matemáticos e estatísticos a dados químicos com muitas variáveis, bem como o estudo de informações de diferentes sistemas por meio da análise de variabilidade verdadeiramente significativa (BRERETON, 2003). A extração da maior quantidade significativa de informações químicas e outras informações relevantes sobre o sistema alvo, por meio da utilização de métodos quimiométricos, certamente será impossível de ser praticada com o auxílio de métodos matemáticos convencionais.
OBJETIVOS
REVISÃO DA LITERATURA
Dentre as substâncias tóxicas persistentes, destacam-se os pesticidas organoclorados, amplamente utilizados durante a Segunda Guerra Mundial, quando foram utilizados em programas de saúde pública, como auxiliares nos processos de controle de pragas como piolhos e malária. De acordo com a classificação da Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (IARC), a maioria dos pesticidas organoclorados pertence à classe 2A e, portanto, possivelmente cancerígenos, mas alguns, como dioxinas e furanos, são classificados como classe 1, cancerígenos. Devido à diversidade de derivados, os pesticidas organoclorados podem ser incorporados em grupos que incluem os derivados clorados do difeniletano (DDT, seus metabólitos DDE e DDD e metoxicloro); hexaclorobenzeno (HCB); o grupo dos hexaclorociclohexanos (a-HCH, b-HCH, d-HCH e g-HCH ou lindano); o grupo dos ciclodienos (aldrin, dieldrin, endrin, clordano, nonacloro, heptacloro e heptacloro-epóxido) e hidrocarbonetos clorados (dodecacloro, toxafeno e clordecone) (D`AMATO;. TORRES e MALM, 2002).
Devido ao grande poder de difusão, os pesticidas organoclorados também podem ser encontrados em gradientes distantes de suas áreas de aplicação, conforme descrito por Berte et al., (2009), onde há indícios da presença de inseticidas organoclorados como o diclorodifeniltricloroetano ( DDT) e dicloro-difenil-etilcloro (DDE) no tecido adiposo de leões-marinhos e outros mamíferos aquáticos. Outros estudos, como o de Buah-kwofie et al (2018), avaliaram o acúmulo de pesticidas organoclorados no tecido adiposo de crocodilos selvagens do Nilo. Crocodylus niloticus) na África do Sul. No Brasil, existem estudos que mostram a presença dessas substâncias e seus metabólitos em diferentes organismos, como a avaliação da presença de DDT em peixes amazônicos, descrita no estudo de D'Amato et al., (2007); em diferentes partes do ambiente, como solo e água, apresentado no estudo de Rissato et al (2006) referente ao nordeste do estado de São Paulo; e até fluido humano, conforme apresentado por Freire, Koifman e Koifman (2017), que monitoraram os níveis séricos de pesticidas organoclorados em doadores de sangue no norte do Brasil.
Os métodos cromatográficos podem ser classificados pela geometria do sistema (coluna ou plano), pelo modo de operação (desenvolvimento ou eluição), pelo mecanismo de retenção ou pelas fases envolvidas (líquido, gás ou fluido supercrítico). (GIDDINGS; KELLER, 2018). No estudo de Aslan-sungur, Gaga e Yenisoy-karakaş (2014), esse sistema possibilitou a avaliação de três grupos de tóxicos persistentes, neste caso bifenilos policlorados, pesticidas organoclorados e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, em amostras de ar. 2005) analisou a presença e quantificação de compostos organoclorados e bifenilos policlorados em amostras de tecido de focas (Phoca vitulina) no Alasca. Zacharis et al (2012) constataram, entre outras coisas, a presença de 15 resíduos de pesticidas organoclorados em amostras de mel, o que justificou a utilização desta técnica na realização deste estudo.
Desta forma, o número de pesos de cada neurônio da rede será igual ao número de variáveis.
METODOLOGIA
Devido à grande importância da Baía de Guanabra, considerada uma das maiores do Brasil, aliada ao fato de que os agrotóxicos organoclorados eram amplamente utilizados na região antes da proibição, foram coletados peixes para análise de agrotóxicos em três locais distribuídos em Baía do Guanabara, ou seja, Suruí, localizada no município de Magé; Gradim localizada no município de São Gonçalo e Barreto, localizada no município de Niterói, conforme Figura 4. O presente estudo foi desenvolvido em colaboração com a Universidade Federal do Rio de Janeiro, localizada no município do Rio de Janeiro, e as coletas e análises químicas foram realizadas no Laboratório de Radioisótopos Eduardo Penna Franca (LREPF), localizado no Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho (IBCCF/UFRJ). Para a determinação dos agrotóxicos organoclorados e seus metabólitos, foram realizadas coletas em três locais da Baía de Guanabara, a saber: Suruí, localizada no município de Magé; Gradim localizada no município de São Gonçalo e Barreto, localizada no município de Niterói.
Em seguida, todas as amostras foram liofilizadas, trituradas e acondicionadas em frascos de vidro lacrados até o momento da análise química. A purificação foi dividida em duas fases, de modo que na primeira foi realizado um ataque ácido com ácido sulfúrico concentrado, onde foram adicionados 5 ml de ácido ao extrato, e os tubos de reação foram colocados em uma centrífuga por 20 min a 2266 . g;. Em seguida, foi realizada a segunda etapa de purificação utilizando um sistema de cromatografia de fase normal, no qual a fase estacionária utilizada tinha uma polaridade maior que a fase móvel, de modo que as interferências mais polares que os contaminantes a serem purificados não fossem removidas pelo solvente.
Após a etapa de purificação, as amostras foram injetadas em um sistema de cromatografia gasosa acoplado a um espectrômetro de massa (GC-MS). Devido à diversidade de substâncias e tipos de biomonitores examinados, os dados de concentração gerados após os procedimentos de amostragem foram submetidos à análise exploratória multivariada, utilizando o método de análise de componentes principais (PCA) e a rede neural de Kohonen. O pré-processamento também foi realizado usando este software, os dados obtidos foram dimensionados automaticamente para dar a mesma relevância aos dados obtidos de tamanhos diferentes.
A aplicação desta técnica foi feita de forma que, após escalonamento automático dos dados, as arquiteturas fossem testadas para arranjos bidimensionais de 4 × 4 a 6 × 6, escolhendo-se, em cada caso, a arquitetura que melhor explicasse o dados analisados e, a partir desta ferramenta, é possível ter uma visão bidimensional dos dados, onde podem estar os valores de concentração.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
REDE NEURAL DE KOHONEN
A Figura 11 mostra a rede neural de Kohonen aplicada a amostras da espécie tainha (T) coletadas nas três localidades avaliadas, nas quais foi utilizada uma arquitetura 5 × 5. , utilizando uma arquitetura 4 × 4, foi possível verificar a formação de cinco clusters; o grupo II é formado pelas amostras de corvina C10 e C11, provenientes de Gradin-RJ, e C21 localizadas em Barreto-RJ, e apresentaram valores significativos de op-DDE e op-DDT em C11. Na Figura 13 pode-se observar a rede neural de Kohonen referente às amostras da espécie sardinha (S) coletadas nas três regiões amostrais, onde foi verificada a formação de seis grupos utilizando uma arquitetura 6 × 6, sendo o grupo IV composto pela amostra S14, de Gradin-RJ, que apresentou valores relevantes de HCB, g-HCH, pp-DDE e metoxicloro.
O grupo V composto pela amostra S10, também de Gradin-RJ, foi afetado pelas substâncias op-DDE e aldrin, o que mostra uma ampla distribuição de pesticidas organoclorados em amostras de sardinha localizadas em Gradin-RJ. Assim como realizado anteriormente no PCA, a rede neural de Kohonen também foi aplicada aos dados distribuídos por região. A Figura 15 mostra o resultado da rede Kohonen das análises das espécies coletadas em Barreto-RJ, na qual com arquitetura 5.
5, foi possível observar a formação de sete grupos, dentre eles os grupos V (S23), VI (S18), ambos constituídos por amostras de sardinha, em que a-HCH, g-HCH, g-clordano, a-clordano, op-DDD, pp-DDT e op-DDE e grupo VII formado pela amostra C17 corvo, que apresentou altos teores de tt-DDT, HCB, a-clordano, pp-DDE e metoxicloro. De maneira geral, nesta região foi possível verificar que as amostras de corvos tiveram maior influência no PTS analisado. 2018) usou uma abordagem de rede neural Kohonen para estimar padrões totais de congêneres OCP e PCB em peixes de água doce, considerando diferentes espécies de peixes (S. erythrothalmus, C. carpio e C. gibelio) e diferentes meses de amostragem (março, junho e novembro).
A aplicação da rede neural Kohonen foi relevante, pois possibilitou a visualização bidimensional das relações dos dados obtidos, o que é uma das principais vantagens da rede Kohonen em relação ao PCA.
CONCLUSÕES
Estimation of measurement uncertainty of polychlorinated biphenyls, polycyclic aromatic hydrocarbons and organochlorine pesticides in the atmosphere using gas chromatography–mass spectrometry and gas chromatography–electron capture detector. Accumulation of organochlorine pesticides in adipose tissue of wild Nile crocodiles (Crocodylus niloticus) from iSimangaliso Wetland Park, South Africa. Serum levels of organochlorine pesticides in blood donors: A biomonitoring survey in northern Brazil, 2010-.
Organochlorine pesticides and polychlorinated biphenyls in soil and water samples in the northeastern part of São Paulo state. Organochlorine pesticides (OCPs) and polychlorinated biphenyls (PCBs) in Cyprinidae fish : to hints of their arrangements using advanced classification methods. Environmental Research, [sl]. Organochlorine pesticides in fish from the southern Baltic Sea: levels, characteristics of bioaccumulation and temporal trends in the period 1995-2006.
Microextração líquido-líquido dispersiva para a determinação de resíduos de pesticidas organoclorados em mel por cromatografia gasosa-captura de elétrons e detecção por espectrometria de massa com armadilha de íons. CG- Corvina coletada em Gradin-RJ CS- Corvina coletada em Suruí-RJ CB- Corvina coletada em Barreto-RJ. SG- Sardinha coletada em Gradin-RJ SS- Sardinha coletada em Suruí-RJ SB- Sardinha coletada em Barreto-RJ.
TG- Tainha coletada em Gradin-RJ TS- Tainha coletada em Suruí-RJ TB- Tainha coletada em Barreto.
