UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA PRISCILA CHINI
USO DE MINHOCAS DA ESPÉCIE Eisenia fetida, COMO BIOINDICADORAS EM SOLOS CONTAMINADOS COM AGROTÓXICOS.
Palhoça 2014
PRISCILA CHINI
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de Graduação em Engenharia Ambiental e Sanitária, da Universidade do Sul de Santa Catarina, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel.
Orientador (a): Profª. Elisa H. Siegel Moecke, Dra.
Palhoça 2014
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, pоr tеr mе dado saúde е força, pаrа superar аs dificuldades durante este período de luta e poder realizar este sonho.
A instituição Unisul, pela oportunidade dada para meu ingresso no projeto de pesquisa, que serviu de base para a execução deste trabalho.
Aos meus professores, que repassaram seus ensinamentos para que me tornasse uma boa profissional, em especial a minha orientadora, Prof.ª Elisa H. Siegel Moecke, pela ajuda, paciência e por compartilhar seu conhecimento, para que pudéssemos concluir este trabalho.
Aos meus pais, José e Magali, pelo exemplo de vida, de força, de superação e apesar de todas as dificuldades, estiveram ao meu lado me dando apoio.
A minha querida irmã Paloma, pela ajuda, companheirismo e pela paciência, durante este trajeto árduo.
A minha família, amigos e em especial meus irmãos Patrícia, Pietra, José Pedro e a minha querida afilhada Luíza, que durante este período entenderam a minha ausência nos momentos importantes, me apoiando em minhas decisões.
A minha cunhada Andreza, pela ajuda com a correção deste trabalho.
Ao meu avô Ricardo pelo compartilhamento do seu conhecimento de vida e ajuda na coleta das minhocas.
Aos amigos Clara e Renato, que abriram as portas da sua casa e me deram a oportunidade de fazer parte da sua família.
As minhas amigas Isadora, Aline, Ingridy e Sandra, pelos vários momentos que passamos juntas, pelos conselhos, desabafos e pela ajuda durante todo o caminho percorrido durante o curso e com a finalização do trabalho. E ao meu amigo Rafael, pela ajuda com os testes no laboratório.
Agradeço de forma muito especial ao meu marido, meu amor e melhor amigo Anderson, por ser meu porto seguro, meu pilar de sustentação, pelo apoio nas horas difíceis, que passamos. Pela paciência e compreensão nos momentos da minha ausência e falta de paciência.
E espero um dia poder recompensar toda a ajuda recebida destas pessoas, muito queridas e especiais para mim, muito obrigado!
"Seja você quem for, seja qual for a posição social que você tenha na vida, a mais alta ou a mais baixa, tenha sempre como meta muita força, muita determinação e sempre faça tudo com muito amor e com muita fé em Deus, que um dia você chega lá. De alguma maneira você chega lá."
RESUMO
Os testes ecotoxicológicos podem ser empregados como uma ferramenta de monitoramento na avaliação do grau de impacto causado por substâncias químicas dispostas sobre o solo, além de estabelecer limites permissíveis para estas substâncias.
O objetivo deste trabalho foi verificar a eficiência dos bioensaios ecotoxicológicos utilizando anelídeos da espécie Eisenia fetida na avaliação de solos contaminados com os agrotóxicos Ridomil e Roundup usados na cultura da cebola no município de Alfredo Wagner.
O método empregado foi a realização dos testes de fuga ou de evitamento, tomando como referência a norma ABNT NBR ISO 17512-1/2011, a realização dos testes ecotoxicológicos agudos com base na norma ABNT NBR 15537/2007, que expôs organismos adultos de Eisenia fetida a diferentes concentrações dos agentes tóxicos testados. E a validação dos testes de fuga ou evitamento, bem como a avaliação da sensibilidade dos organismos-teste usando o ácido bórico como substância referência e seguindo a norma ABNT NBR ISO 17512-1/2011.
Para a aplicabilidade dos ensaios, foram usados dois tipos de solo, um natural, coletado no município de Alfredo Wagner e outro artificial, preparado no Laboratório de Engenharia Ambiental e Sanitária da Unisul e composto de 70% de areia fina 20% de Caulim (argila branca) e 10% de turfa.
Os resultados obtidos nos ensaios mostraram uma porcentagem de evitamento dos indivíduos testados ≥ 80% para 1 ½ e 2 medidas do agrotóxico Ridomil, o que caracterizou que esta substância deixa o habitat das minhocas limitado para seu desenvolvimento. E para o Roundup, os resultados não ultrapassaram 73% para 2 medidas, verificando-se assim, que este contaminante não causa alterações no ambiente edáfico que sejam prejudiciais as minhocas.
Portanto, os ensaios de fuga ou evitamento demonstraram que as minhocas da espécie Eisenia fetida, podem ser consideradas bioindicadores sensíveis, pois são capazes de identificar a presença de substâncias contaminantes que afetam os seres vivos e o ecossistema terrestre. Além, de verificar seu comportamento perante os contaminantes estudados.
ABSTRACT
The ecotoxicological tests can be used as a monitoring tool in the evaluation of the impact degree caused by chemical substances on the soil, besides establishing permissible limits for those substances.
The objective on this work was verifying the efficiency of the ecotoxicological bioassays using annelids of the species Eisenia fetida, for the evaluation of soil contaminated with fertilizers Ridomil and Roundup used in onion crops in Alfredo Wagner county.
The method employed was the realization of escape or avoidance tests with reference to ABNT NBR ISO 17512-1 / 2011, achieving the acute ecotoxicological tests based on the standard ABNT NBR 15537/2007, which exposed Eisenia fetida adults agencies to different concentrations of toxic agents tested. And the validation of escape or avoidance tests using a container-test consists of four sections, as well as evaluating the sensitivity of the test organisms using boric acid as a reference substance and following ABNT NBR ISO 17512-1 / 2011 standard.
For the applicability of the two soil types, a natural were used, collected in the municipality of Alfredo Wagner and other artificially prepared in the Laboratory of Environmental and Sanitary Engineering of Unisul and composed of 70% fine sand 20% kaolin (clay white) and 10% peat.
The test results obtained showed a percentage of avoidance of tested subjects ≥ 80% for 1 ½ and 2 pesticide measures Ridomil, characterizing the substance leaves the habitat of earthworms limited to its development. And for the Roundup, the results did not exceed 73% for 2 steps, checking up so that this contaminant does not cause changes in the soil environment the worms are harmful. Therefore, the leakage tests or avoidance showed that earthworms Eisenia fetida species may be considered as sensitive bioindicators, they are able to identify the presence of substances contaminants that affect living beings and the Earth's ecosystem. In addition, to check how it behaves with the studied contaminants.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Cadeia de causalidade - Sequência de etapas compreendida pela
Ecotoxicologia. ... 19
Figura 2 - Reprodução das minhocas ... 25
Figura 3 - Localização geográfica do município de Alfredo Wagner. ... 31
Figura 4 - Vista aérea da região central de Alfredo Wagner em destaque a cultura da cebola. ... 32
Figura 5 - Comportamento dos agrotóxicos após sua aplicação. ... 35
Figura 6 - Estrutura química do glifosato (N-(fosfonometil) glicina, C3H8NO5 ... 36
Figura 7 - SAT - Solo artificial tropical. ... 41
Figura 8 - Amostras de solo natural que foram contaminadas. ... 42
Figura 9 - Diluições do agrotóxico Ridomil. ... 42
Figura 10 - Diluição do agrotóxico Roundup (Glifosato). ... 43
Figura 11 - Teste de capacidade de retenção de água nos solos ... 46
Figura 12 - Bombona de 200 litros usada para a implantação dos minhocários. ... 47
Figura 13 - Minhocário implantado no LEA. ... 48
Figura 14 - Coleta das amostras de solo natural, simulando a coleta a trado. ... 49
Figura 15 - Recipientes-teste circulares com 4 porções diferentes de solo e adivisória usada para separá-las. ... 51
Figura 16 - Recipientes-teste circulares contendo o teste de fuga ou evitamento montado. ... 51
Figura 17 - Teste de ecotoxicidade aguda em solo artificial (SAT) contaminado com os agrotóxicos Ridomil e Roundup. ... 54
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Resumo dos requisitos para o ensaio de ecotoxicidade aguda com
minhocas ... 28 Quadro 2 - Principais atividades agrícolas do município. ... 30 Quadro 3 - Concentrações do Ridomil e volume da solução utilizados na
contaminação do solo natural para a realização dos testes de fuga ou evitamento.. 43 Quadro 4 - Concentrações do Roundup e volume da solução utilizados na
contaminação do solo natural para a realização dos testes de fuga ou evitamento.. 44 Quadro 5 - Concentrações do agrotóxico Ridomil utilizadas para contaminação do SAT para aplicação do teste agudo de fuga ou evitamento. ... 50 Quadro 6 - Concentrações de agrotóxico Roundup utilizadas para contaminação do SAT para a aplicação do teste agudo de fuga ou evitamento. ... 50 Quadro 7 - Concentrações de ácido bórico utilizadas para contaminação do SAT usado no ensaio de validação ... 52 Quadro 8 - Concentrações do agrotóxico Ridomil utilizadas para contaminação do SAT usado no teste agudo de exposição durante 14 dias. ... 54 Quadro 9 - Concentrações do agrotóxico Roundup utilizadas para contaminação do SAT usado no teste agudo de exposição durante 14 dias. ... 55 Quadro 10 - Resultado da análise de pH e condutividade do solo natural utilizado nos testes. ... 58 Quadro 11 - Resultado da análise de pH e condutividade do solo artificial utilizado nos testes. ... 58 Quadro 12 - Resultado do teste agudo de fuga ou evitamento com solo natural para o agrotóxico Ridomil. ... 60 Quadro 13 - Resultado do teste agudo de fuga ou evitamento ... 60 Quadro 14 - Resultado do teste agudo de fuga ou evitamento com solo natural para o agrotóxico Roundup. ... 61 Quadro 15 - Resultado do teste agudo de fuga ou evitamento ... 62 Quadro 16 - Resultados do ensaio de validação do teste com câmara de quatro .... 63
LISTA DE SIGLAS
ABNT: Associação Brasileira de Normas Técnicas ANVISA: Agência Nacional de Vigilância Sanitária ASTM: American Society for Testing and Materials CENO: Concentração de Efeito Não Observado CEO: Concentração de Efeito Observado
CETESB: Centre Tecnológico de Saneamento CL50: Concentração Letal Média
C/N: Carbono/nitrogênio
CONAMA: Conselho Nacional de Meio Ambiente EPA: United States Environmental Protection Agency
EPAGRI: Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina FATMA: Fundação do Meio Ambiente
FISPQ: Ficha de Informações de Segurança de Produtos Químicos IBAMA: Instituto Brasileiro do Meio Ambiente
ISO: International Organization for Standardization LEA: Laboratório de Engenharia Ambiental e Sanitária MO: Matéria Orgânica
NBR: Norma Brasileira
OECD: Organization for Economic Cooperation and Development pH: Potencial Hidrogeniônico
PND: Plano Nacional de Desenvolvimento PPA: Potencial Periculosidade Ambiental POP: Procedimento Operacional Padrão SAT: Solo Artificial Tropical
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 14 2 JUSTIFICATIVA ... 16 3 OBJETIVOS ... 17 3.1 OBJETIVO GERAL: ... 17 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: ... 17 4 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 18 4.1 ECOTOXICOLOGIA ... 18 4.2 BIOENSAIOS ECOTOXICOLÓGICOS ... 20 4.3 BIOINDICADORES OU BIOMONITORES ... 21 4.3.1 Minhocas ... 23 4.3.2 Eisenia fetida ... 25
4.3.3 Testes de Toxicidade Aguda ... 26
4.3.4 Testes de Toxicidade Crônicos ... 28
4.3.5 Testes de Validação e Sensibilidade com Substância Referência ... 29
4.4 CULTURA DA CEBOLA E O USO DOS AGROTÓXICOS ... 29
4.4.1 Cultura da cebola no município de Alfredo Wagner ... 29
4.4.2 Agrotóxicos ... 32
4.4.2.1 Ridomil ... 35
4.4.2.2 Roundup ... 36
4.4.2.3 Impactos ambientais dos agrotóxicos ... 37
5 MATERIAIS E MÉTODOS ... 40
5.1 COLETA DE AMOSTRAS ... 40
5.2 PREPARAÇÃO DO SOLO ARTIFICIAL ... 40
5.3 CONTAMINAÇÃO DAS AMOSTRAS DE SOLO NATURAL ... 41
5.4 ENSAIOS FÍSICO-QUÍMICOS DO SOLO ... 44
5.4.1 Análise do Potencial Hidrogeniônico – pH ... 44
5.4.2 Análise de Condutividade ... 45
5.4.3 Análise de Capacidade de Retenção de Água ... 45
5.4.4 Análise da Matéria Orgânica ... 46
5.5 ORGANISMOS E CONDIÇÕES DE CULTURA ... 47
5.7 ENSAIO DE VALIDAÇÃO PARA O TESTE DE FUGA OU EVITAMENTO E AVALIAÇÃO DA SENSIBILIDADE DOS ORGANISMOS-TESTE COM A
SUBSTÂNCIA REFERÊNCIA ÁCIDO BÓRICO ... 52
5.8 TESTE DE ECOTOXICIDADE AGUDA ... 53
5.9 ANÁLISE DOS DADOS ... 56
6 RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 58
6.1 ENSAIOS FÍSICO-QUÍMICOS DO SOLO ... 58
6.1.1 Análise do Potencial Hidrogeniônico (pH) e Condutividade ... 58
6.1.2 Análise de Matéria Orgânica ... 59
6.2 TESTES AGUDOS DE FUGA OU DE EVITAMENTO ... 60
6.2.1 Agrotóxico Ridomil ... 60
6.2.2 Agrotóxico Roundup ... 61
6.3 ENSAIO DE VALIDAÇÃO PARA O TESTE DE FUGA OU EVITAMENTO E AVALIAÇÃO DA SENSIBILIDADE DOS ORGANISMOS-TESTE COM A SUBSTÂNCIA REFERÊNCIA ÁCIDO BÓRICO ... 62
6.4 TESTE DE ECOTOXICIDADE AGUDA ... 63
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 65
14 1 INTRODUÇÃO
Ao longo dos anos, os solos têm sido expostos à poluição de agentes tóxicos diversos, devido principalmente à ação das atividades humanas. Problemas ambientais, como contaminação de solos e aquíferos, por exemplo, ocorrem pela disposição inadequada de resíduos sólidos, indústrias desativadas, vazamentos de contaminantes líquidos e uso de agrotóxicos.
Em relação à agricultura, o passar dos anos vem modificando a forma de trabalho dos agricultores, principalmente o uso dos agrotóxicos como meio de combate a pragas e doenças na lavoura. Após a chamada “Revolução Verde”, houve um advento de novas tecnologias no controle de pragas e no uso de agrotóxicos no país, e com elas a introdução destes contaminantes no ambiente de forma direta ou indireta, causando muitos prejuízos e problemas à biota (MOREIRA et al., 2002).
A avaliação da contaminação dessas áreas impactadas, geralmente é realizada com o auxílio de análises químicas, que necessitam de conhecimento específico de métodos e equipamentos apropriados, elevando os custos dos ensaios.
Diante disso os testes ecotoxicológicos, surgem como método para avaliar os solos contaminados com técnicas de fácil aplicação e baixo custo, com respostas rápidas e confiáveis, e tornam-se uma ferramenta de monitoramento eficaz na avaliação dos efeitos de substâncias químicas sobre os ecossistemas terrestres.
Para a realização destes testes, são utilizados como bioindicadores da poluição do ambiente edáfico, as minhocas. Elas têm um papel destacado na formação do solo, através da decomposição e mineralização de nutrientes, sendo consideradas espécies-chaves na comunidade de decompositores (INGHAM e COLEMAN, 1988). Elas estão facilmente disponíveis no meio ambiente, são sensíveis e fáceis de manusear. Por isso, de acordo com a ISO (1993), as minhocas são os organismos mais adequados para avaliação de risco no solo, através dos bioensaios.
A Eisenia fetida é uma espécie recomendada pelas normas ISO, OECD, ABNT entre outras, devido a sua utilização nos testes padronizados pelas mesmas,
15 e, além disso, pode ser facilmente cultivada em laboratório o que facilita a sua utilização e a implantação dos testes de ecotoxicidade.
16 2 JUSTIFICATIVA
O solo possui uma grande importância para o meio ambiente, pois ele serve como fonte de nutrientes e de água para plantas e outros organismos, como agente tamponante de mudanças de temperatura e como controlador do fluxo de água entre a atmosfera e as águas subterrâneas, além de constituir o habitat de diversos organismos. Na produção agrícola possui papel imprescindível como substrato para a produção de alimentos.
Os agrotóxicos constituem uma categoria especial de insumos, cujo papel é atuar na defesa das culturas contra doenças e praga, evitando assim, a quebra de safras e aumentando a produtividade das lavouras. Contudo o excesso no uso desses defensivos agrícolas pode acarretar sérios problemas à saúde humana, sendo considerado pelo Ministério da Saúde o segundo maior causador de intoxicações no Brasil.
Existe uma grande preocupação com a contaminação desses solos, e consequentemente do lençol freático, pois é dele que a população, faz o abastecimento de água de suas residências, muitas vezes sem qualquer tratamento prévio. Por este motivo é importante preservar este bem ou recuperá-lo de danos causados pelas atividades antrópicas. Uma das formas de preservação é através do monitoramento ambiental, uma ferramenta que auxilia no diagnóstico da contaminação dos solos, além de ser fundamental para o conhecimento do grau, das formas de poluição, do potencial de persistência de uma substância ou até mesmo da sua capacidade de transformação em outros compostos.
Estes testes consistem na exposição de organismos a concentrações conhecidas de uma ou mais substâncias-teste, ou a fatores ambientais, por um período de tempo determinado (CETESB, 1990). Diante deste cenário, o presente trabalho objetiva analisar a aplicabilidade do uso das minhocas da espécie Eisenia fetida em ensaios ecotoxicológicos como bioindicadoras para avaliação de solos contaminados com agrotóxicos.
17 3 OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GERAL:
Verificar a eficiência dos bioensaios ecotoxicológicos utilizando anelídeos da espécie Eisenia fetida na avaliação de solos contaminados com os agrotóxicos Ridomil e Roundup usados na cultura da cebola no município de Alfredo Wagner. 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
- Realizar testes de fuga ou de evitamento com anelídeos da espécie Eisenia fetida, em solo natural, coletado no município de Alfredo Wagner e contaminado com diferentes concentrações dos agrotóxicos Ridomil e Roundup.
- Realizar testes de fuga ou de evitamento com anelídeos da espécie Eisenia fetida, em solo artificial, produzido no LEA e contaminado com diferentes concentrações dos agrotóxicos Ridomil e Roundup.
- Realizar o ensaio de validação para o teste de fuga ou evitamento com o método do recipiente-teste de quatro seções, e avaliação da sensibilidade dos organismos-teste utilizando como substância referência o ácido bórico.
- Realizar testes ecotoxicológicos agudos com Eisenia fetida, em solo artificial contaminado com diferentes concentrações dos agrotóxicos Ridomil e Roundup usados na cultura da cebola.
- Realizar a caracterização dos solos natural e artificial através dos ensaios físico-químicos.
- Realizar a manutenção do minhocário instalado no LEA, para o cultivo dos organismos de Eisenia fetida a serem utilizados nos testes.
18 4 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
4.1 ECOTOXICOLOGIA
Segundo Azevedo e Chasin (2003), o termo ecotoxicologia é a reunião do significado de eco (casa, domicílio, habitat) e a palavra toxicologia, que é a ciência que estuda os agentes tóxicos e foi estabelecido em 1969 pelo professor e pesquisador francês René Truhaut.
CHASIN e PEDROSO (2003, apud Brentano, 2006, p. 22) definem que a Toxicologia Ambiental descreve os efeitos adversos causados aos organismos vivos pelas substâncias químicas presentes no ambiente, utilizando-se desta terminologia para verificar os efeitos destes contaminantes nos seres humanos.
A ecotoxicologia é uma subdivisão da Toxicologia Ambiental que estuda os impactos ambientais causados pelos poluentes que são nocivos aos organismos vivos ou ecossistemas, analisando a interação desses com o meio ambiente, e levando em consideração fatores como: a mobilidade, a degradabilidade, a bioacumulação e a bioamplificação desses indivíduos. (MATIAS, 1996 apud Brentano, 2006, p. 23).
Ramade (1977, apud Bianch et al., 2010, p. 9) define a ecotoxicologia como uma ciência que avalia as formas e níveis de contaminação causados por poluentes naturais ou sintéticos produzidos por atividades antrópicas.
Segundo Azevedo e Chasin (2003) a Ecotoxicologia estuda de forma quali e quantitativa os efeitos adversos das substâncias químicas sobre o meio ambiente, considerando suas inter-relações no ecossistema e atuação nos organismos, através de métodos de laboratório e de campo, verificando o destino e os efeitos dessas substâncias.
A ecotoxicologia envolve muitas áreas de estudo, se tornando multidisciplinar e usando da biologia, química, anatomia, genética, entre outras áreas para realizar seus estudos de toxicidade sobre a atmosfera, hidrosfera e litosfera (COSTA et. al., 2008).
Na Figura 1 é apresentada uma sequência de eventos usados na ecotoxicologia, conhecida também como cadeia da causalidade. A partir dessa sequência é possível determinar no ambiente os níveis dos poluentes e seus
19 destinos, avaliar o seu grau de periculosidade, como também dos metabólitos gerados para os organismos vivos; mostrar os níveis máximos permitidos do poluente e diagnosticar e prognosticar no meio ambiente o efeito dos poluentes; avaliar as medidas realizadas quanto ao efeito alcançado; além disso, é possível controlar a emissão de efluentes e avaliar os riscos ecológicos (COSTA et. al, 2008).
Figura 1 - Cadeia de causalidade - Sequência de etapas compreendida pela Ecotoxicologia.
Fonte: Costa et al., 2008.
Os organismos indicadores usados nos testes ecotoxicológicos ao serem expostos a determinadas concentrações de poluentes, podem apresentar alterações fisiológicas, morfológicas ou comportamentais, indicando a toxicidade da substância (MAGALHÃES e FERRÃO FILHO, 2008).
A Ecotoxicologia é, portanto, uma ferramenta de monitoramento ambiental, pois se baseia principalmente na resposta destes organismos aos estressores químicos. Com o objetivo de estudar os fenômenos de intoxicação e com a finalidade de impedir, prevenir, interromper ou remediar este processo (AZEVEDO e CHASIN, 2003).
Desta forma o objetivo da ecotoxicologia seria, entender e prever efeitos de substâncias químicas em seres vivos e comunidades naturais (CHAPMAN, 2002).
20 Segundo Azevedo e Chasin (2003), a gestão ambiental através da criação de Políticas Públicas para a proteção da saúde humana e do meio ambiente, ou de decisões e intervenções instantâneas podem ser auxiliadas pela ecotoxicologia.
Segundo Brentano (2006), para a avaliação de efluentes complexos e tóxicos, buscando a minimização dos impactos ambientais gerados, os estudos utilizando a ecotoxicologia são indispensáveis para a manutenção da vida.
Segundo Balba (1998); Riser-Roberts (1998); Phillips (2000) e Niven (2005, apud Ferreira, 2010, p. 40), independente da técnica de remediação a ser aplicada é necessário que antes seja feita uma avaliação da toxicidade dos compostos residuais, pois ao longo da degradação pode haver a formação de compostos tão ou mais nocivos que o composto original, o que irá provocar efeitos ainda mais danosos ao ambiente.
4.2 BIOENSAIOS ECOTOXICOLÓGICOS
As análises químicas, realizadas isoladamente, não fornecem informações suficientes sobre os efeitos biológicos causados aos organismos (VYRYAN et al, 1999, apud IHARA, 2008, p.6).
Segundo Magalhães e Ferrão Filho (2008), as análise químicas não mostram os efeitos causados pelos poluentes sobre os ecossistemas. Estes efeitos tóxicos só podem ser detectados por organismos presentes nos sistemas biológicos avaliados.
Por isso, para Crouau e Moia (2006) o uso dos testes ecotoxicológicos para a avaliação de solos contaminados é uma ferramenta complementar às análises químicas e conhecida internacionalmente. A finalidade destes testes é compreender as manifestações dos efeitos nocivos aos ecossistemas causados pelas substâncias químicas isoladas ou de misturas complexas (KNIE e LOPES, 2004, 2010).
São ensaios realizados em laboratório, com a função de avaliar as concentrações das substâncias tóxicas que causam efeitos nocivos aos organismos, assim como, o seu grau de toxicidade (MULLER, 2011).
Os Bioensaios ecotoxicológicos avaliam diversas fontes poluidoras, tais como: produtos químicos, medicamentos, sedimentos e efluentes agrícolas, industriais e domésticos, responsáveis pela contaminação ambiental. (LOMBARDI, 2004 apud MAGALHÃES e FERRÃO FILHO, 2008, p. 359).
21 Segundo Azevedo e Chasin (2003) avaliam-se, nos Bioensaios toxicológicos os efeitos causados pelo poluente ao organismo-teste representativo, expondo o mesmo às várias concentrações do efluente ou da substância potencialmente tóxica a ser testada, por período determinado.
De acordo com Brentano (2006, p. 24) nestes ensaios, “são avaliados os efeitos agudos, onde se observa letalidade e imobilidade, e os efeitos crônicos, em que se observam alterações no crescimento, reprodução e sobrevivência” dos indivíduos testados.
Segundo Silveira (2007), o efeito causado pela substância química ao meio ambiente está relacionado com o tempo de permanência da mesma ou o tempo de contato com o organismo. Por isso, as substâncias não podem ser consideradas totalmente seguras ou totalmente danosas.
De acordo com a abrangência dos ensaios de toxicidade, os mesmos podem ser realizados em laboratório com ambiente controlado e possibilidade de padronização, ou em campo, sendo mais próximo da condição real de sobrevivência dos organismos (CARVALHO et al., 2009).
Para os métodos padronizados, utiliza-se como base as normas ISO, OECD e EPA, internacionalmente reconhecidas, representadas no Brasil pelas normas ABNT (SISINNO ET AL., 2006).
4.3 BIOINDICADORES OU BIOMONITORES
Os bioindicadores são organismos vivos, vegetais ou animais, que avaliam a qualidade ambiental de um ecossistema, através da sua capacidade de indicar um efeito adverso causado por contaminantes externos ao ambiente (ANDRÉA, 2008).
Segundo Paz et al., (2013) suas características mais importantes são a capacidade de identificar as interações entre organismos e os contaminantes, além de proporcionar a mensuração de efeitos sub-letais, auxiliando em ações preventivas ou remediadoras as contaminações. São espécies que podem diagnosticar um impacto ambiental ocorrido em seu habitat, através de respostas comportamentais à estímulos específicos.
22 Segundo Hawksworth (1992 apud Brait, 2008, p. 20) os organismos que apresentam sintomas particulares quando acontecem mudanças em seu habitat, geralmente de forma qualitativa, são chamados de bioindicadores.
Esses sintomas podem causar mudanças em seu crescimento, comportamento e reprodução, além de mudanças patológicas externas como lesões e dureza no corpo (FERREIRA, 2010).
Segundo Borges (2013) os bioindicadores podem fornecer dados fisiológicos, genéticos e comportamentais como respostas as alterações de seus habitats.
A CETESB (2013) caracteriza os bioindicadores como:
“seres vivos de natureza diversa, vegetais ou animais, utilizados para avaliação da qualidade ambiental. Podem ser utilizados de uma forma passiva, quando se procede uma avaliação dos seres que habitam a área de estudo, ou de uma forma ativa, expondo-se no ambiente espécies previamente preparadas. Tal exposição possibilitará, a partir de sua resposta, a avaliação da qualidade ambiental local” (CETESB, 2013).
A eficiência de bioindicação a uma perturbação ambiental será determinada através de estudos realizados com o bioindicador, para verificar se suas características biológicas e comportamentais são capazes de indicar alterações no ambiente (PAZ, ALMEIDA e EL-DEIR, 2013).
E para que sejam válidos os testes realizados com estes organismos, alguns requisitos devem ser obedecidos, como: “estar presente em quantidades suficientes para ensaios biológicos e químicos, facilmente identificáveis, e estarem amplamente distribuídos por outras áreas que possam ser consideradas para comparação (MARKET, 1993 apud BRAIT, 2013, p. 21).
Não se deve confundir o uso de bioindicadores com o uso de biomonitores, a diferença acontece pelas respostas fornecidas por ambos. Os bioindicadores fornecem informações sobre a qualidade do ambiente e os biomonitores possibilitam quantificar essas mudanças (WOLTERBEEK , 1995).
O monitoramento ambiental feito com organismos sentinela é vantajoso em relação à resposta apresentada pelos mesmos, que podem detectar até efeitos indiretos (BROMENSHENK et al.,1995 apud BORGES, 2013, p. 13).
Contudo, é fundamental que se conheça a atuação do fator antrópico sobre os organismos, para verificar se a bioindicação realizada por ele será direta, quando relacionada ao seu sistema biológico, ou indireta quando apresenta respostas nos seres, populações ou estrutura da comunidade biológica (NEUMANN e EL-DEIR,
23 2009).
Segundo Callisto et al., (2004) as espécies que serão submetidas aos testes de Ecotoxicidade atuando como bioindicadores, deverão ser estudadas, para verificar se podem ser introduzidas no ambiente a ser avaliado e se o mesmo apresenta as características necessárias para o desenvolvimento do seu ciclo de vida, pois assim, elas poderão indicar se há um agente estressor presente neste meio.
Segundo Callisto et al., (2004) os bioindicadores mais usados, são aqueles capazes de diagnosticar estresses de origem antrópica e diferenciá-los dos fenômenos naturais. Entre eles podemos citar os macroinvertebrados bentônicos, os peixes (Goulart e Callisto, 2003), a bactéria marinha bioluminescente Vibrio fischeri (Zwart & Slooff, 1983; Wadhia e Thompson, 2007, apud Costa et al., 2008), as algas (Reginatto, apud Costa et al., 2008) e o micro crustáceo Daphnia magna para a bioindicação aquática (Brentanno, 2006), os líquens para a análise da qualidade do ar (Gonçalves et al., 2007) e as minhocas para avaliação realizada com solo (ABNT, 2011).
Segundo Andrea (2008) as minhocas têm papel destacado na formação do solo e por isso estão sendo usadas como bioindicadores de poluição do ambiente edáfico. Elas estão distribuídas pelos solos de todo o mundo, são animais subterrâneos, detritívoros e ingerem solo como seu principal alimento. (BRUSCA, 2007, apud BORGES, 2013, p. 14).
Isso torna as minhocas um dos organismos bioindicadores mais adequados para avaliação de risco no solo (ABNT, 2011).
4.3.1 Minhocas
Os micro-organismos apresentam um envolvimento fundamental no processo de formação do solo, pois participam ativamente na decomposição da matéria orgânica e de compostos xenobióticos, na produção de húmus e na ciclagem de nutrientes e de energia, além de controlar as doenças e pragas presentes no solo (MADIGAN, MARTINKO e PARKER, 2004 apud FERREIRA, 2010, p. 22).
24 Segundo Brown e Domínguez (2010) as minhocas são animais que vivem no solo e possuem a importante função de decompor a matéria orgânica presente no mesmo, para a ciclagem de nutrientes e benefício das plantas.
Segundo Hinton (2002), as minhocas são um importante elo na cadeia trófica terrestre, constituindo uma fonte de recurso para uma grande variedade de organismos, incluindo aves, mamíferos, répteis, anfíbios e insetos.
As minhocas são anelídeos da classe oligochaeta, podendo ser encontradas em solos de todo o mundo, seu tamanho pode variar de centímetros até metros, possuem o corpo formado por anéis cilíndricos com a boca e o ânus nas extremidades opostas, sua maturidade é expressa pelo aparecimento de um anel mais claro chamado de clitelo (COSTA e COSTA, 2010).
As minhocas são fotofóbicas, possuem aversão a luz, e podem sem dessecadas em pouco tempo se expostas ao sol. Seu sangue é frio, de cor vermelha e elas absorvem oxigênio e liberam dióxido de carbono no seu processo de respiração (MARCIANO e MORAIS, 2011).
São animais detritívoros, ingerem restos de vegetais juntamente com grandes quantidades de terra, se alimentam de detritos de várias origens que compõem o húmus (BRUSCA, 2007 apud BORGES, 2013).
Bidone (2001, apud Marciano e Morais, 2011, p. 17 e 18), afirma que as minhocas preferem solos que contenham uma reserva de nutrientes e que sejam úmidos, porosos e nitrogenados.
Oliveira, Costa e Costa (2008), definem que as minhocas têm uma grande importância para o meio ambiente, pois produzem um húmus de excelente qualidade por meio da trituração de matéria orgânica, melhorando as características químicas e físicas do solo, proporcionando as plantas uma ótima fonte de nutrientes.
“As oligoquetas terrestres surgem como mais um agente biológico para a preservação do solo, pois através delas as características físicas do solo são modificadas e seu excremento fertiliza o solo” (OLIVEIRA, COSTA E COSTA, 2008, p. 147).
De acordo com a norma ABNT NBR 15537/2007, devido à participação direta na estruturação, fertilidade e qualidade do solo, as minhocas tem sido indicadas como bioindicadores para testes ecotoxicológicos terrestres.
25 O diagnóstico das análises pode ser verificado pelos efeitos de crescimento, comportamento, reprodução além de mudanças patológicas externas como lesão ou dureza. Pode-se também avaliar o comportamento de fuga indicando se o composto avaliado é ou não tóxico para os indivíduos (KAPANEN e ITAVAARA, 2001 apud FERREIRA, 2010 p. 41).
Segundo Powlson; Brookes; Christensen (1997 apud Araujo e Monteiro, 2007, p. 67) os micro-organismos tem a capacidade de indicar mudanças na qualidade do solo que não são perceptíveis nos testes indicadores químicos e físicos.
4.3.2 Eisenia fetida
A Eisenia fetida é conhecida como minhoca vermelha californiana, por apresentar colorações na parte dorsal do corpo que variam de vermelho, vermelho escuro a marrom. Esta espécie de anelídeo “[...] é classificada taxonomicamente no Reino Animalia, Filo Annelida, Classe Clitellata, Ordem Haplotaxida e Família Lumbricidae” (COSTA, 2010, p. 58).
Segundo Costa (2010) a Eisenia fetida possui um tamanho que pode variar entre 35 a 130 mm, podem sobreviver por até 4 a 5 anos, mas normalmente atingem 2 anos de vida. Sua maturidade acontece com a formação do clitelo, em um período que pode variar entre 40 a 60 dias de vida. Sua reprodução representada na Figura 2 acontece por troca de gametas, já que este anelídeo é considerado monóico, ou seja, hermafrodita, apresentando os órgãos sexuais masculinos e femininos no mesmo indivíduo, mas mesmo assim necessita efetuar a troca desses gametas. Após quatro dias a Eisenia fetida dá origem aos casulos.
Figura 2 - Reprodução das minhocas
Fonte: Adaptado dos sites: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/embriologia/reproducao2.php e http://belutkadut.files.wordpress.com/2008/09/lumbricus_copulation.jpg, 2014.
26 Alimentam-se basicamente de frutas, vegetais em decomposição e esterco de animais. Possuem uma grande capacidade de transformar restos de matéria orgânica em húmus, pois são minhocas detritívoras (Marion, 2011).
Oliveira, Costa e Costa (2008, p. 147) afirmam que:
A Eisenia fetida é uma espécie de minhoca que é mais conhecida por atuar na compostagem, por alimentar-se de resíduos semicrus podendo acelerar o processo de decomposição, tanto pelo revolvimento dos resíduos, favorecendo sua aeração e homogeneização, como pelos
processamentos químicos que ocorrem em seu trato digestivo.
Para Marion (2011), um ambiente natural para as minhocas é a camada superficial do solo, por isso estão sujeitas a predadores. A Eisenia fetida recebe este nome, por emitir uma substância amarela com odor característico que serve como um mecanismo de defesa e espanta os predadores.
Segundo Chan (2001 apud Marion, 2011, p. 42), por habitar os horizontes superficiais entre 0 a 30 cm de profundidade onde localiza-se o horizonte orgânico do solo, com uma grande quantidade de matéria orgânica, a Eisenia fetida é classificada como uma espécie epigêica, que vive na liteira e consome matéria orgânica fresca.
Segundo Costa (2010) a minhoca vermelha-da-califórnia é a espécie historicamente mais utilizada em estudos ecotoxicológicos, por se alimentar de diversos tipos de substrato, além de tolerar grandes variações de temperatura e umidade.
Segundo as normativas da OECD(1984) e ASTM (1995) o uso da espécie Eisenia fetida nos testes ecotoxicológicos é recomendada, por se tratar de um anelídeo facilmente cultivável em laboratório.
4.3.3 Testes de Toxicidade Aguda
Os testes de toxicidade aguda são ensaios laboratoriais, utilizados para avaliação da toxicidade causada por um agente nocivo externo ao ambiente dos bioindicadores. Estes testes são realizados sob condições específicas afim de poderem ser reproduzidos (COSTA, 2010).
27 Este ensaio tem como princípio, expor os organismos-teste a diferentes concentrações da amostra com o intuito de verificar e quantificar a toxicidade da mesma, determinando a concentração confiável da substância testada, ou seja, qual a concentração limite que não causa danos ao meio ambiente (COSTA, 2010).
Para Ihara (2008, p.7) “os efeitos letais geralmente são determinados através de ensaios agudos, quando fazemos a exposição dos organismos ao agente químico em um curto período de tempo”.
Segundo Muller (2011) a demonstração dos efeitos causados aos organismos-teste, por substâncias contaminantes em curto período de tempo, e após a exposição dos mesmos, a uma única dose da substância-teste, caracteriza o teste de toxicidade agudo. O efeito de letalidade pode ser apresentado durante e ao final do teste, com a morte dos indivíduos (ABNT, 2007).
Para o teste normatizado no país realizado especificamente no solo, o Bioindicador utilizado, são as minhocas da espécie Eisenia fetida, segundo a ABNT (2007), e o período de exposição dos organismos adultos neste método é de 14 dias consecutivos, sem alimentação e a mortalidade é verificada no 7º e no 14º dia do ensaio, como nos mostra o Quadro 1 que apresenta um resumo os requisitos para o ensaio de Ecotoxicidade aguda com minhocas.
28 Quadro 1 - Resumo dos requisitos para o ensaio de ecotoxicidade aguda com minhocas
Requisitos Condição
Tipo de ensaio Estático
Duração 14 dias
Organismo-teste Adultos de Eisenia fetida, com peso entre 300 mg a 600 mg
Substrato Solo
Quantidade de solo na
concentração-teste/recipiente Aproximadamente 750 g Número mínimo de concentrações Cinco, mais o controle
Número mínimo de replicatas por
concentração, ou amostra do solo Quatro Número mínimo de organismos por
replicata 10
Temperatura 18 ºC a 22 ºC
Fotoperíodo Luz contínua
Alimentação Nenhuma
Efeito observado Mortalidade
Expressão dos resultados CL(I)50, 14 dias, tóxico ou não tóxico
Fonte: ABNT, 2007.
Este ensaio fornece um resultado qualitativo, indicando através das diferentes concentrações, se a substância testada é tóxica ou não tóxica (ABNT, 2007).
4.3.4 Testes de Toxicidade Crônicos
Os testes de toxicidade crônicos possuem uma longa duração, avaliam os efeitos crônicos subletais causados nos organismos-teste, que podem ser alterações nas atividades respiratórias, no desenvolvimento, nas funções biológicas como reprodução e no crescimento. Estes testes não causam necessariamente a morte do organismo, mas podem deixá-lo debilitado (COSTA et al., 2008).
Segundo Costa et al., (2008) os testes de toxicidade crônicos são avaliados através da maior concentração de produto que não causa efeito sobre os organismos-teste, chamado de (CENO) concentração de efeito tóxico não observado, e da menor concentração de efeito observado, conhecida como (CEO) (ABNT, 2007).
29 Segundo a resolução CONAMA nº 357, o efeito apresentado pelos testes de toxicidade Crônicos é definido como efeito deletério causado por agentes físicos ou químicos aos organismos expostos ao contaminante, que pode afetar várias funções biológicas dos organismos-teste, como a reprodução, o crescimento e o comportamento (BRASIL, 2005). Neste teste o período de exposição ao contaminante pode variar, da totalidade do ciclo de vida do organismo ou parte dela.
“O teste crônico é importante e complementar ao teste agudo, pois a ausência de efeito agudo não caracteriza ausência de efeito sobre a biota” (COSTA, 2010, p. 65).
4.3.5 Testes de Validação e Sensibilidade com Substância Referência
O ácido bórico é a substância referência historicamente utilizada para testar os anelídeos usados em bioensaios. Ele é um quimioesterelizante de solo, com função biocida. “As minhocas podem detectar e evitar concentrações subletais que afetem adversamente sua reprodução” (ABNT, 2011).
De acordo com a ABNT NBR ISO 17512-1/2011, o ácido bórico atesta sua adequabilidade como substância de referência, através dos seguintes critérios:
a) é efetivo em concentrações relativamente baixas que são fortemente influenciadas pela natureza do substrato;
b) é relativamente estável e persistente, tanto que as concentrações não mudam rapidamente durante toda a duração do ensaio;
c) é razoavelmente solúvel em água ou miscível na água, não volatiliza rapidamente e pode ser facilmente misturado em solos;
d) existe um método-padrão para determinar concentrações de ácido bórico no solo;
e) representa um risco mínimo para analistas técnicos e é livre de problemas de descarte.
Por isso, uma resposta de comportamento de evitamento ao solo contendo ácido bórico, deve ser obtida para a que a validação dos testes aconteça.
4.4 CULTURA DA CEBOLA E O USO DOS AGROTÓXICOS
4.4.1 Cultura da cebola no município de Alfredo Wagner
A cebola é a terceira hortaliça mais produzida no mundo. No seu cultivo, muitos agrotóxicos são utilizados durante todo o período de crescimento da planta,
30 tanto para o controle de pragas, como para a manutenção do crescimento das gramíneas e ervas daninhas em meio ao cultivo (EPAGRI, 2012).
Santa Catarina é o estado brasileiro que detém a primeira colocação nacional na produção do bulbo, podendo chegar a mais de 30% do total da produção estimada no País (EPAGRI, 2012).
No estado, o município de Alfredo Wagner, é um dos maiores produtores do cultivo, envolvendo cerca de 1.400 famílias, ocupando cerca de 4300 ha do seu território, e chegando a uma produção média anual de 102.500 toneladas do produto. E isso corresponde a 45% da economia local (EPAGRI, 2012).
Por se tratar de uma região ideal para as práticas agrícolas, Alfredo Wagner tem sua economia sustentada na produção agropecuária e extrativa, e mesmo o seu comércio, é influenciado pelo desempenho da produção rural, pois 72% da população reside no meio rural. O Quadro 2 apresenta as principais atividades agrícolas do município (EPAGRI, 2012).
Quadro 2 - Principais atividades agrícolas do município.
Atividades N°
Propriedades Área – Ha Produtividade (Kg/ Ha) Produção (t) A) Culturas anuais x Arroz irrigado 15 155 8.000 1.120 x Feijão safra 444 900 1.500 1.350 x Feijão safrinha 230 300 720 216 x Fumo 400 1.100 2.000 2.200 x Mandioca 680 200 20.000 4.000 x Milho 1.400 2.500 4.800 12.000 x Cebola 1.400 4.100 22.000 90.100 x Batata 20 30 12.000 1.850 x Tomate 45 30 70.000 1.400 x Outras olerícolas 250 140 - 1.995 B) Culturas permanentes x Ameixa + pêssego 9 25 20.000 500
Fonte: IBGE, 2008 e Epagri, 2009.
Alfredo Wagner está localizado geograficamente na região do alto vale do Itajaí (Figura 3).
31
Figura 3 - Localização geográfica do município de Alfredo Wagner.
Fonte: IBGE, 2012.
O relevo da região é bastante acidentado, ocorrendo vales, furnas, canyons, campos de altitude, chapadões e montanhas. Seu solo apresenta rochas dos tipos gnares, xistos, argilosos, rochas basálticas, com camadas carboníferas, arenito em diversas espécies, o petrolífero e o asfáltico, mas predominantemente na região podemos encontrar os solos classificados em (EPAGRI, 2012):
x Podzólico vermelho amarelo x Podzólico Bruno acinzentado
x Cambissolo (Bruno, Húmico Álico) x Litólico
x Solo aluvial (às margens do Rio Adaga) eutróficos
A Figura 4 apresenta uma vista aérea da região central da cidade onde podemos notar a variação do relevo e as várias lavouras de cebola, comprovando a larga produção do município.
32
Figura 4 - Vista aérea da região central de Alfredo Wagner em destaque a cultura da cebola.
Fonte: site http://www.capitaldasnascentes.org.br, 2014.
Isso ocasiona um alto índice no uso de agrotóxicos utilizados para manter esta grande produção, acarretando assim, uma sobrecarga de compostos químicos depositados nos solos da região.
4.4.2 Agrotóxicos
Os agrotóxicos, são substâncias utilizadas na agricultura para a diminuição e controle de pragas nas lavouras, são compostos de metais pesados, nitratos e outros componentes que não são neutros à saúde humana e ao meio-ambiente. Em 1962, Rachel Carson em seu livro Primavera Silenciosa já mencionava os malefícios do uso indiscriminado dos agrotóxicos:
A partir de meados de 1940, mais de 200 substâncias químicas de ordem básica, foram criadas, para uso na matança de insetos, de ervas daninhas, de roedores e de outros organismos que, no linguajar moderno, se descrevem como sendo ―pestesǁ, ou ―pragasǁ; e elas são vendidas sob milhares de denominações diferentes de marcas. Estes borrifos, estes aerossóis são agora aplicados quase universalmente em fazendas, em jardins, em florestas, em residências; [...] Pode alguém acreditar que seja possível instituir semelhante barragem de venenos, sobre a superfície da terra sem a tornar inadequada para a vida toda? [...] Como poderiam seres inteligentes procurar controlar umas poucas espécies não desejadas, por meio de um método que pode contaminar todo o meio ambiente que corpifica ameaça de enfermidades e de morte até mesmo para sua própria espécie? (CARSON, 1962 p. 17,18 e 19).
33 Segundo Silva (2005) os agroquímicos são conhecidos popularmente como defensivos agrícolas, pesticidas, produtos fitossanitários, mas a legislação brasileira definiu o termo agrotóxico, que engloba os produtos químicos usados na agricultura nas suas diferentes categorias, inseticidas, acaricidas, fungicidas e herbicidas.
A Lei nº 7.802, de 1989 que dispõe sobre agrotóxicos e afins, define que os agrotóxicos são:
a) Os produtos e agentes de processos físicos, químicos ou biológicos, destinados ao uso nos setores de produção, no armazenamento e beneficiamento de produtos agrícolas, nas pastagens, na proteção de florestas nativas ou plantadas e de outros ecossistemas e de ambientes urbanos, hídricos e industriais, cuja finalidade seja alterar a composição da flora ou da fauna, a fim de preservá-las da ação danosa de seres vivos considerados nocivos;
b) As substâncias e produtos empregados como desfolhantes, dessecantes, estimuladores e inibidores de crescimento (BRASIL, 1989).
Segundo Amaral, Rosa e Sarcinelli (2013) visando uma produção agrícola em larga escala, na década de 20 iniciou-se o uso de substâncias químicas como fertilizantes, agrotóxicos e insumos nas lavouras. E a partir da Revolução Industrial a indústria química incrementou suas pesquisas e a produção de agrotóxicos, tendo início à produção em escala industrial em 1930 (MEIRELLES, 1996, apud SILVA et al., 2005).
Passos e Reis (2013) mencionam que os agrotóxicos têm sido usados como principal estratégia de controle e prevenção de pragas melhorando qualidade da produção agrícola. Sem o uso destes produtos, o aumento de pragas e doenças pode acarretar na perda significativa da produção.
Com a intenção de desenvolver sistemas agrícolas cada vez mais eficientes e o uso destes produtos vêm sendo impulsionado pelo crescimento da população mundial e, consequentemente, o aumento da demanda por alimentos (SHARMA et al., 2010 apud PASSOS e REIS, 2013).
Segundo Spadotto (2006), em 1943 com a chegada das primeiras amostras do inseticida DDT, o Brasil iniciava a introdução de agrotóxicos organossintéticos em suas lavouras. A partir de então, o consumo anual destes produtos no Brasil tem sido superior a 300 mil toneladas, representando um aumento de 700% nos últimos quarenta anos.
Segundo Garcia, 1996; Meirelles, 1996; Sayad, 1984 apud Silva et al., (2005), o Brasil teve sua abertura para o comércio internacional de agrotóxicos com o Plano
34 Nacional de Desenvolvimento (PND), que obrigava o agricultor a comprar agrotóxicos para obter recursos de crédito rural.
Silva et al. (2005) afirma que estes financiamentos tinham o objetivo de aumentar a produtividade agrícola e, com isso, houve uma disseminação na utilização de agroquímicos no país, ficou conhecida como Revolução Verde, iniciada nos Estados Unidos da América .
O PPA - Potencial Periculosidade Ambiental para os agrotóxicos, foi normatizado no Brasil em 1996 pelo Ministério do Meio Ambiente, que se baseou na Instrução Normativa 84/1996 do IBAMA que define:
[...] a classificação de periculosidade ambiental baseia-se nos parâmetros transporte, persistência, bioacumulação, toxicidade a diversos organismos e potencial mutagênico, teratogênico e carcinogênico, obedecendo à seguinte classificação:
Classe I – Produto altamente perigoso; Classe II - Produto muito perigoso; Classe III – Produto perigoso; e
Classe IV – Produto pouco perigoso (BRASIL, 1996).
Em relação ao seu poder tóxico, Silveira e Filho (2013) apresentam a classificação dos agrotóxicos estabelecida pela Lei 7.802/89 (BRASIL, 1989):
Classe I – extremamente tóxicos Classe II – altamente tóxicos Classe III – mediamente tóxicos
Classe IV – pouco ou muito pouco tóxicos (BRASIL, 1989).
Segundo Martinazzo (2010), as dinâmicas entre o solo e os compostos químicos dos agrotóxicos podem determinar a extensão de seus efeitos sobre o meio ambiente. Quando entram em contato com o solo, os pesticidas podem interagir com os componentes do solo, ou com os resíduos vegetais e se transformar em outras moléculas ou substâncias.
Silva (2006) determina que o comportamento dos agrotóxicos (Figura 5), após sua aplicação no solo é determinado por processos químicos, físicos e físico-químicos como “[...] processos de retenção (sorção, absorção), de transformação (degradação química e biológica) e de transporte (deriva, volatilização, lixiviação e carreamento superficial), e por interações desses processos.” (SILVA, 2006, p. 32 e 33).
35 Figura 5 - Comportamento dos agrotóxicos após sua aplicação.
Fonte: Adaptado de Nimo (1985), Howard (1991) e ES (1990), apud Alves (2012).
O destino dos agrotóxicos no solo pode ser influenciado por suas características, como propriedades físicas, presença de culturas e população de microorganismos, localização na topografia, práticas de manejo, além da quantidade de água que circula neste perfil (SILVA, 2006).
Deste modo Silva et. al (2007) define que:
Os conhecimentos básicos das interações dos herbicidas com o solo são de fundamental importância para compreender o comportamento destes compostos no meio ambiente, levando-se em consideração os principais processos de retenção, transformação e transporte.
4.4.2.1 Ridomil
O RIDOMIL GOLD MZ® é uma mistura de um fungicida sistêmico, Metalaxil-M, pertencente à classe química das Fenilamidas, sub-classe Acilalaninato, e de um fungicida de contato, Mancozebe, da classe dos ditiocarbamatos, apresentando na formulação do tipo pó molhável, desenvolvido principalmente para o tratamento da parte aérea de diferentes culturas, como a cebola, a batata, o fumo, a uva e o tomate (Syngenta, 2014).
A Syngenta (2014), fabricante do produto determinou algumas características do fungicida:
36 x Este produto é altamente móvel, apresentando alto potencial de
deslocamento no solo, podendo atingir principalmente águas subterrâneas. x Este produto é altamente tóxico para organismos aquáticos.
E, segundo a Agência Nacional de Vigilância Sanitária ANVISA, este agrotóxico possui classificação Toxicológica III – Mediamente tóxico.
4.4.2.2 Roundup
O Roundup® é um herbicida que surgiu em 1970, com a seguinte formulação: Sal de isopropilamina de N-(fosfonometil), glicina 480 g/L / Equivalente ácido de N- (fosfonometil), glicina (Glifosato) 360 g/L e demais componentes 684 g/L, cujo o princípio ativo é o Glifosato (Figura 6). Passou a ser fabricado no Brasil em 1984, pela Monsanto do Brasil Ltda (MONSANTO, 2008).
Figura 6 - Estrutura química do glifosato (N-(fosfonometil) glicina, C3H8NO5
Fonte: Adaptado Junior e Santos (2002).
O fabricante indica que o agrotóxico Roundup “pode ser irritante e tem potencial corrosivo para pele e mucosas. Os efeitos são mais graves em crianças.” (MONSANTO, 2008 p. 1).
Segundo o IBAMA (1996) este agrotóxico foi classificado perante o Potencial de Perigo Ambiental III, como perigoso ao meio ambiente e altamente tóxico para microorganismos do solo, por ter um poder corrosivo podendo formar óxidos de carbono.
A Agência Nacional de Vigilância Sanitária ANVISA, menciona que o Roundup possui classificação Toxicológica II – Altamente tóxico (MONSANTO, 2008).
37 Segundo Marcandalli, Lazarini e Malaspina (2011), o glifosato é um herbicida sistêmico do grupo das glicinas. Sua função na agricultura é o controle de plantas daninhas no pré-plantio das lavouras, pós-emergência da soja e é bastante usado na dessecação de áreas para a utilização de plantio direto de culturas.
Menezes et al., (2004) define que o glifosato:
Atua na inibição da enzima 5-enolpiruvil shiquimato-3-fosfato ácido sintetase (EPSP), comprometendo a biossíntese de triptofano, aminoácidos aromáticos e de clorofila, provavelmente devido à inibição da síntese de AIA (ácido indolacético), alterando estruturas e provocando danos celulares irreversíveis, tais como a ruptura parcial do cloroplasto e a perda de água do retículo endoplasmático rugoso.
O armazenamento do produto deve ser feito segundo orientações apresentadas na FISPQ (MONSANTO, 2008 p.4):
[...] Em caso de armazéns, deverão ser seguidas as instruções constantes da NBR 9843 da Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT.
Condições de armazenamento adequadas: Mantenha o produto em sua embalagem original, sempre fechada. A construção deve ser de alvenaria ou de material não comburente. O local deve ser ventilado, coberto e ter piso impermeável. Tranque o local, evitando o acesso de pessoas não autorizadas, principalmente crianças. Deve haver sempre embalagens adequadas disponíveis, para envolver adequadamente embalagens rompidas ou para o recolhimento de produtos vazados. Observe as disposições constantes da Legislação Estadual e Municipal.
De sinalização de risco: Coloque a placa de advertência com os dizeres: CUIDADO VENENO.
Produtos e materiais incompatíveis: O local deve ser exclusivo para produtos tóxicos, devendo ser isolado de alimentos, bebidas, rações ou outros materiais.
Segundo Monquero et al. (2004) o glifosato se movimenta pelo floema da planta e segue a mesma rota dos produtos utilizados por ela para fazer fotossíntese, chegando até, os tubérculos, rizomas, folhas jovens e zonas meristemáticas, então as condições que favorecem a fotossíntese promovem a translocação do glifosato, causando assim a morte da planta.
4.4.2.3 Impactos ambientais dos agrotóxicos
A poluição consiste em qualquer alteração causada por atividades antrópicas, que provoquem danos ao meio ambiente. E a contaminação se refere exclusivamente à introdução de compostos nocivos à saúde humana e ao ambiente (NASS, 2002).
38 Com o avanço tecnológico das atividades antrópicas, o homem está sendo responsável pela alteração do meio ambiente e seus ecossistemas. Esta poluição global é o assunto mais comentado atualmente.
Segundo Nass, (2002), esta alteração ecológica, ou seja, uma alteração na relação entre os seres vivos, provocada pelo ser humano, prejudica, direta ou indiretamente, nossa vida ou nosso bem-estar, causando danos aos recursos naturais como a água e o solo e impedindo as atividades econômicas como a pesca e a agricultura.
De acordo com Lemos e Terra (2003), as fontes de poluição podem ser classificadas de várias formas, dependendo do critério, considerado: origem (doméstica, agrícola, industrial, mineradora); principais componentes (orgânica, metálica, salina); e, propriedades e seus efeitos (tóxicas, putrefativa, inerte, coloidal).
Segundo Sissinno (2006) os problemas oriundos de áreas contaminadas vêm crescendo cada vez mais no Brasil. E, essas áreas contaminadas têm várias origens, locais de armazenamento inadequado de resíduos, áreas de antigas indústrias abandonadas e as áreas cultivadas pela agricultura.
A poluição concretiza-se através do descarte irregular de rejeitos. Podemos citar alguns destes rejeitos como: pesticidas altamente usados em agricultura; cromo presente em metalúrgicas, termoelétricas; enxofre e ácido sulfúrico presente em esgotos domésticos, industriais, e combustão de carvão (MOLNAR et al., 1989).
O uso dos agrotóxicos pode causar sobre o solo e sua biota, um grande impacto que tem relação com o tempo de permanência de seus resíduos no ambiente, geralmente acima do necessário para exercer sua ação (RIBEIRO e VIEIRA, 2010).
Estes compostos podem atingir o ambiente de várias maneiras, através da aplicação ou descarga direta, ou de forma indireta, por volatilização, percolação e dispersão. E os impactos gerados podem ser diretos, indiretos, locais, regionais, imediatos, de médio prazo, de longo prazo, temporários, cíclicos ou permanentes, reversíveis ou irreversíveis, expondo e comprometendo a saúde dos organismos ali presentes assim como do próprio ambiente. (SPADOTTO, 2004).
Sendo assim, Ribeiro e Vieira, (2010), definiram que os efeitos e a magnitude dos impactos ambientais decorrentes do uso de agrotóxicos dependem basicamente
39 dos processos de retenção, transferência, transporte e transformações que ocorrem em cada componente do sistema, solo, água, planta, organismos e atmosfera.
40 5 MATERIAIS E MÉTODOS
O tipo de estudo adotado neste trabalho é do tipo experimental/exploratória uma vez que envolve experimentos em bancada e a busca de respostas de organismos quando submetidos ao agente tóxico.
Os ensaios ecotoxicológicos e físico-químicos dos solos foram realizados no Laboratório de Engenharia Ambiental e Sanitária (LEA) da Unisul-Universidade do Sul de Santa Catarina na Unidade Pedra Branca/Palhoça.
5.1 COLETA DE AMOSTRAS
O solo natural utilizado nos bioensaios ecotoxicológicos, foi coletado em uma propriedade agrícola preparada para o plantio da cebola, na localidade do Chapadão dos Back no município de Alfredo Wagner – SC.
A coleta foi realizada pelo Engenheiro Agrônomo, Sérgio Adonis Cruz, da EPAGRI do município, com o auxílio dos técnicos da instituição. Os pontos amostrais foram feitos em caminhamento aleatório, procurando reunir o maior número de amostras para representar o solo da região.
Na coleta das amostras, retirou-se a camada superior do solo (serrapilheira), e as sub-amostras foram coletadas utilizando-se uma pá quadrada, na camada entre 20 e 30 cm da superfície, as bordas foram desprezadas e o restante foi colocado em sacos plásticos de polietileno preto para posterior transporte até o laboratório, onde foram feitas as análises.
5.2 PREPARAÇÃO DO SOLO ARTIFICIAL
O SAT - Solo Artificial Tropical foi produzido no Laboratório de Engenharia Ambiental e Sanitária (LEA) da Unisul. A formulação utilizada para a produção deste componente dos bioensaios ecotoxicológicos foi baseada na norma ABNT NBR 15537/2007 e foi composta de 70% de areia industrial fina, 20% de argila branca, também conhecida como Caulim e 10% de turfa triturada (Figura 7), ambos peneirados em peneira de 10 mesh.
41 Figura 7 - SAT - Solo artificial tropical.
Fonte: Autor, 2014.
Seguiu-se esta proporção para as quantidades de SAT necessárias à execução dos testes.
5.3 CONTAMINAÇÃO DAS AMOSTRAS DE SOLO NATURAL
As amostras de solo natural foram contaminadas com três concentrações diferentes para cada agrotóxico, no Quadro 3 estão apresentadas as concentrações utilizadas para o agrotóxico Ridomil e no Quadro 4, as concentrações usadas para o Roundup. Estas concentrações foram baseadas na diluição utilizada nas aplicações efetuadas pelos agricultores nas lavouras da cultura da cebola.
Dividiu-se as amostras em baldes de 5 L contendo 3,5 kg de solo cada. Os baldes foram separados em triplicata para cada concentração dos agrotóxicos e para as amostras controle (sem contaminação) conforme Figura 8.
42 Figura 8 - Amostras de solo natural que foram contaminadas.
Fonte: Autor, 2014.
As concentrações dos agrotóxicos foram preparadas em balões volumétricos de 1 L , a Figura 9 apresenta as diluições feitas para o agrotóxico Ridomil.
Figura 9 - Diluições do agrotóxico Ridomil.
Fonte: Autor, 2014.
A Figura 10 mostra os balões volumétricos com as diluições do agrotóxico Roundup.
43 Figura 10 - Diluição do agrotóxico Roundup (Glifosato).
Fonte: Autor, 2014.
Para determinar a quantidade de água a ser adicionada ao solo natural foi feito o teste de capacidade de retenção de água detalhado no item 5.4.3 que deverá ficar em 45%, conforme indicado por bibliografias anteriores. Com o resultado do teste da capacidade de retenção do solo natural, substituiu-se o volume de água pelo volume de agrotóxico diluído correspondente a cada concentração.
O Quadro 3 apresenta as concentrações do Ridomil e o volume da solução utilizados para a contaminação do solo natural.
Quadro 3 - Concentrações do Ridomil e volume da solução utilizados na contaminação do solo natural para a realização dos testes de fuga ou evitamento.
Medidas do contaminante agrotóxico usada no teste Quantidade do contaminante (g) Volume de água destilada para diluir o contaminante (mL) Volume da solução para ajustar a capacidade de retenção à 45% (mL) Massa de solo da amostra (g) Controle Zero 1000 336 3.500 1 6,25 1000 336 3.500 1 e ½ 9,375 1000 336 3.500 2 12,50 1000 336 3.500 Fonte: Adaptado da NBR 15537/2007.
O Quadro 4 apresenta as concentrações do Roundup e o volume da solução utilizada para a contaminação do solo natural.
44 Quadro 4 - Concentrações do Roundup e volume da solução utilizados na contaminação do solo natural para a realização dos testes de fuga ou evitamento.
Medidas do contaminante agrotóxico usada no teste Quantidade do contaminante (mL) Volume de água destilada para diluir o contaminante (mL) Volume da solução para ajustar a capacidade de retenção a 45% (mL) Massa de solo da amostra (g) Controle Zero 1000 336 3.500 1 7,5 992,50 336 3.500 1 e ½ 11,25 988,75 336 3.500 2 15 985,00 336 3.500 Fonte: Adaptado da NBR 15537/2007.
A contaminação do solo foi realizada através de aspersão com a ajuda de uma bomba de pulverização. Buscou-se neste processo simular a aplicação de agrotóxicos na lavoura.
Após a contaminação, foram realizados dois testes de fuga, o primeiro no dia seguinte a contaminação e o segundo com 7 dias de contaminação.
5.4 ENSAIOS FÍSICO-QUÍMICOS DO SOLO
5.4.1 Análise do Potencial Hidrogeniônico – pH
Para realizar a análise do pH conforme a ABNT NBR ISO 15537/2007, foi preparado uma suspensão com concentração de 1:5, com 10 gramas de solo e 50 ml de água destilada, resultando em um líquido sobrenadante ao solo. Esta análise foi realizada para os dois solos utilizados nos ensaios, natural e artificial.
Agitou-se mecanicamente a mistura de água e solo durante 30 minutos e deixou-se em repouso por 2 horas, após este período foi feito a leitura do pH utilizando um medidor de pH pré-calibrado da marca HANNA HI9126.
O pH ideal do solo para a realização dos ensaios deve estar entre 5,5 e 7,0. Se as amostras não apresentarem valores dentro da faixa ideal de pH, deve-se acrescentar carbonato de cálcio (CaCo3) para efetuar a correção.
45 5.4.2 Análise de Condutividade
A determinação da condutividade elétrica foi realizada utilizando-se a mesma concentração de 1:5 para as diluições das amostras, as quais foram agitadas mecanicamente e deixadas em repouso durante 12h. Após esse período, realizou-se a leitura da condutividade elétrica, utilizando-se um medidor multiparâmetro da marca Metler Toledo, cujos resultados foram expressos em μS cm-1.g-1. (FAOUN, 1984, apud CAETANO, 2008).
5.4.3 Análise de Capacidade de Retenção de Água
O solo armazena água para as plantas e permite que as mesmas tenham suprimento mesmo em períodos de ausência de precipitações, essa capacidade de armazenamento, depende fundamentalmente da porosidade do mesmo, que podem estar ocupados por água ou ar.
O teor de umidade do solo é bastante dinâmico, e modifica-se constantemente em relação ao movimento da água em seu perfil, causados pelos processos de percolação, evaporação, irrigação, chuva, temperatura e absorção pelas plantas.
Os solos para os bioensaios devem ser ajustados, quanto à capacidade de retenção de água (CAETANO, 2008; LIMA, 2010; ABNT, 2007 e ABNT, 2011). A determinação foi realizada através da montagem de uma bancada, contendo suportes com funis adaptados com mangueira de silicone e uma presilha na ponta, ajustada para evitar a perda de água. Três amostras de 25 g de cada solo (natural e artificial) foram adicionadas aos funis, estes forrados com papel filtro previamente umedecido com água destilada (Figura 11).
46 Figura 11 - Teste de capacidade de retenção de água nos solos
Fonte: Autor, 2014.
Posteriormente adicionou-se 20 ml de água destilada em cada funil, deixando que o solo absorvesse esta água durante 5 minutos. Após este período, a presilha foi aberta e deixou-se que o líquido retido na mangueira e no funil escoasse para o becker. Com o auxílio de uma proveta mediu-se o volume escoado que não foi retido pelo solo. Calculou-se então, a diferença entre o volume adicionado e o volume retido pelo solo, sendo o volume retido considerado a saturação do mesmo, ou seja, 100% da capacidade de retenção de água. A partir deste valor foi possível fazer o ajuste da capacidade de retenção de água dos solos de acordo com as necessidades dos ensaios (OLIVEIRA, ARAÚJO e MAZUR, 2002).
5.4.4 Análise da Matéria Orgânica
O teor de matéria orgânica foi determinado pela perda por combustão. Foram preparadas em duplicata cadinhos de porcelana contendo aproximadamente 10g cada solo (natural e artificial), estes foram colocados no forno mufla a 450 °C, durante 8h. Após este período de incineração, os cadinhos contendo as amostras foram pesados e a diferença entre as pesagens foi considerada a quantidade em gramas de matéria orgânica presente no solo, sendo o resultado apresentado em porcentagem (SPAC, 2000, apud CAETANO, 2008).
47 5.5 ORGANISMOS E CONDIÇÕES DE CULTURA
O minhocário foi montado em uma bombona de 200 litros de polietileno, conforme mostrado na Figura 12, cortada no sentido longitudinal, formando dois tanques. Os tanques foram perfurados em um dos lados para a colocação de uma mangueira cuja função foi drenar o chorume gerado pela decomposição do substrato utilizado para alimentar as minhocas.
Figura 12 - Bombona de 200 litros usada para a implantação dos minhocários.
Fonte: Autor, 2014.
O minhocário foi apoiado sobre um suporte inclinado para o escoamento do líquido e coberto com tela sombrite para evitar o ataque de predadores e a entrada de organismos não pertencentes ao habitat das minhocas (Figura 13).
48 Figura 13 - Minhocário implantado no LEA.
Fonte: Autor, 2014.
O solo base para a inserção das minhocas foi preparado com uma mistura de solo, esterco bovino, capim picado e farelo de madeira a fim de manter a relação C/N (carbono/nitrogênio) entre 20 a 35:1.
As minhocas foram inseridas no minhocário na quantidade de 50-100 (adultas) com intuito de verificar a aceitação destas ao material, e após 24 horas, acrescentaram-se novos anelídeos, perfazendo ao total de 300-500 indivíduos.
Os anelídeos foram alimentados com esterco, cascas de frutas (exceto frutas cítricas), restos de verdura e capim picado. Para manter a umidade, a temperatura ideal em 22 ºC ±4 ºC e evitar a iluminação direta, foi colocado uma camada de folhas secas na parte superior do minhocário.
Para a manutenção do minhocário foram realizadas as seguintes atividades: x Alimentação dos Anelídeos, duas a três vezes na semana;
x Verificação da umidade do minhocário e quando necessária irrigação para garantir o desenvolvimento dos indivíduos.
x Movimentação do solo para garantir a aeração do mesmo.
x Acréscimo de cobertura quando necessário, visando manter o equilíbrio do ambiente do minhocário, com umidade, oxigênio e luz ideal.
x Verificação do estágio de vida dos indivíduos, a fim de acompanhar o desenvolvimento dos mesmos e apanhá-los no momento certo para a realização dos Bioensaios Ecotoxicológicos.
