UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOQUÍMICA: PETRÓLEO E MEIO AMBIENTE
ADRIELLE BEATRICE DO Ó MARTINS
BIOACUMULAÇÃO DE HIDROCARBONETOS POLICÍCLICOS AROMÁTICOS (HPAs) NO BIVALVE Crassostrea rhizophorae: ENSAIOS LABORATORIAIS E
APLICAÇÃO AMBIENTAL
Salvador 2019
ADRIELLE BEATRICE DO Ó MARTINS
BIOACUMULAÇÃO DE HIDROCARBONETOS POLICÍCLICOS AROMÁTICOS (HPAs) NO BIVALVE Crassostrea rhizophorae: ENSAIOS LABORATORIAIS E
APLICAÇÃO AMBIENTAL
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Geoquímica: Petróleo e Meio Ambiente, da Universidade Federal da Bahia, como requisito para a obtenção do título de Mestre em Geoquímica do Petróleo e Ambiental
Orientadores: Profª Drª Ana Cecília Rizzatti de Albergaria Barbosa e Prof. Dr. Ícaro Thiago Andrade Moreira
Salvador 2019
AGRADECIMENTOS
Primeiramente, gostaria de agradecer ao Universo por todas as chances que me ofereceu pra que eu evoluísse como pessoa e profissional.
Ao meu pai, Almir, por ser minha maior motivação para evoluir sempre. À minha mãe, Marli, por acreditar e confiar tanto em mim. À Ivone, por me incentivar a cada vez que me sentia abalada. Às minhas irmãs, Adriane e Mavi, por serem motivos de alegrias diárias. À minha família, em especial minhas primas Lari e Ionara, que tanto acreditam no meu potencial!
A Luciano por toda a paciência, por não soltar a minha mão em todos os momentos. Obrigada por estar comigo na alegria e na tristeza, na agonia e na calmaria, no Excel e no Word. Não existem palavras pra agradecer o seu suporte, amo você!
Agradecimento infinito aos meus orientadores Ana Cecília e Ícaro. Ao Ícaro por toda confiança, incentivo desde a Universidade, acompanhando toda a minha graduação e mestrado. Agradeço por tanto conhecimento compartilhado! À Ana por ser um ser humano incrível, dotado de sabedoria ímpar e que não se limita em compartilhar e ensinar. Saiba que aprendo a ser uma profissional e ser humano melhor com você!
Gratidão a Gisele, Naná e Cícero da POSPETRO e ao corpo técnico do LEPETRO – Sarinha, Lili, Carol, Larissa, Jorginho, Jean, Juci, Rui e Alex - que me ajudaram tanto no experimento, nas análises, com sondas paramétricas e conhecimento compartilhado!
A lenda viva chamada Marcos de Almeida. Aquele que me socorreu nos momentos de desespero, que ajudou no entendimento dos processos analíticos e interpretações geoquímicas. Obrigada por ser tão humilde, amoroso e inteligente! Agradeço também ao Márcio por toda a paciência para me explicar os fundamentos estatísticos, mesmo com seu doutorado em andamento.
Aos meus amigos de bancada e de vida Lua, Guilherme (vulgo: IC perfeito), Milton, Isadora, Arthurito (você foi essencial) e July! Sem vocês nem metade dessas análises seria realizada, meu agradecimento infinito pelas tardes compartilhadas e sorrisos trocados! A Gel, Tuane, Sâmara e Carol por acreditarem tanto no meu potencial!
Gratidão a Vanessa Hatje, pela cessão das amostras da Baía de Todos os Santos e a Brunno Falcão, da Bahia Pesca, por ter sido fundamental na construção dos sistemas experimentais e aquisição das ostras para experimentação.
Este projeto foi desenvolvido no âmbito do Programa de Pós-Graduação em Geoquímica: Petróleo e Meio Ambiente (POSPETRO, Universidade Federal da Bahia) sob o apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES. O financiamento dos materiais consumíveis foi realizado através de projetos aprovados pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq; MCTI / CNPq / CT-BIOTEC nº 30/2013) e pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia (FAPESB; Projeto 9017/2014). Os equipamentos usados no presente trabalho foram adquiridos através de projetos aprovados na Pró-Reitoria de Pesquisa, Criação e Inovação da Universidade Federal da Bahia (PROPCI-PROPG/UFBA - 04/2014 – PRODOC/UFBA edital nº
014/2014) e na FAPESB (FAPESB, CNV0005/2013; CNV0025/2013). A FAPESB também financiou as bolsas de mestrado de Adrielle Beatrice do Ó Martins.
RESUMO
Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) são compostos tóxicos, cujas principais fontes para o meio ambiente são antrópicas. Dentre estas, podemos citar os derrames de petróleo/derivados e a deposição atmosférica de compostos formados pela queima de combustíveis fósseis. Estudos de contaminação por HPAs têm sido realizados em diversas matrizes, incluindo a biológica. Uma das classes de organismos utilizada são os bivalves, como a espécie Crassostrea rhizophorae. Esta, além de ser usada na alimentação humana, apresenta ampla distribuição geográfica, é séssil e fácil de amostrar. Além disso, ela tem capacidade de filtrar 10 L de água por hora, concentrando os contaminantes presentes no local onde é encontrada. Essas características fazem dessa espécie um organismo sentinela. Uma vez que os bivalves têm sido amplamente usados em estudos de biomonitoramento, é importante a realização de testes laboratoriais a fim de verificar o comportamento de sua bioacumulação frente à presença de um contaminante. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade de bioacumulação de HPAs por Crassostrea rhizophorae, através da execução de dois estudos. O primeiro tem como objetivo avaliar, em escala experimental, o comportamento da bioacumulação das ostras expostas a diferentes concentrações de um óleo de composição conhecida e o segundo avaliou a concentração de HPAs bioacumulados por ostras coletadas na Baía de Todos os Santos.
Palavras-Chave: testes laboratoriais; bioacumulação; HPAs; petróleo, baía de
ABSTRACT
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) are toxic compounds whose main sources for the environment are anthropogenic. These include oil spills/by-products and the atmospheric deposition of compounds formed by the burning of fossil fuels. Studies of contamination by PAHs have been carried out in several matrices, including biological ones. One of the classes of organisms used are bivalves, such as the species Crassostrea rhizophorae. This, besides being used in human food, presents wide geographical distribution, is sessile and easy to sample. In addition, it has the capacity to filter 10 L of water per hour, concentrating the contaminants present in the place where it is found. These characteristics make this species a sentinel organism. Since bivalves have been widely used in biomonitoring studies, it’s important to perform laboratory tests to verify the behavior of their bioaccumulation in the presence of a contaminant. The present work had as objective to evaluate the capacity of bioaccumulation of PAHs by Crassostrea rhizophorae, through the execution of two studies. The first one aims to evaluate, on an experimental scale, the bioaccumulation behavior of oysters exposed to different concentrations of an oil of known composition and the second evaluated the concentration of bioaccumulated HPAs by oysters collected in the Todos os Santos Bay.
Keywords: laboratory tests; bioaccumulation; PAHs; petroleum; Todos os Santos
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO 9
2. OBJETIVOS 12
3. MATERIAIS E MÉTODOS 13
4. BIOACUMULAÇÃO DE HIDROCARBONETOS POLICÍCLICOS
AROMÁTICOS (HPAS) EM MOLUSCO BIVALVE Crassostrea rhizophorae
DURANTE EXPOSIÇÃO A PETRÓLEO BRUTO 14
4.1 INTRODUÇÃO 15
4.2 MATERIAISEMÉTODOS 19
4.2.1 Desing experimental 19
4.2.2 Análises dos Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos nas matrizes
aquosa, sedimentar e na biótica 21
4.2.3 Cálculos do Fator de Bioconcentração, Fator de Bioaocumulação, Fator de Bioacumulação Biota-Sedimento e Razão Água-Sedimento 24
4.3 RESULTADOSEDISCUSSÕES 25
4.3.1 Fatores físico-químicos dos sistemas experimentais e lipídios em ostras 25 4.3.2 Concentração de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos nos tecidos
das ostras, águas e sedimentos 26
4.3.3 Comportamento de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos de alta
massa molecular e baixa massa molecular nas matrizes 32 4.3.4 Fator de Bioacumulação, Fator de Acumulação Biota-Sedimento e
Razão Água-Sedimento 37
5. CONCENTRAÇÃO E DISTRIBUIÇÃO DE HIDROCARBONETOS POLICÍCLICOS AROMÁTICOS EM OSTRAS DA BAHIA DE TODOS OS
SANTOS (BAHIA, BRASIL) 43
6. CONCLUSÃO GERAL 63
REFERÊNCIAS 64
APÊNDICE A 83
9
1. INTRODUÇÃO
Um dos recursos não-renováveis mais usados no dia a dia da atual sociedade moderna é o petróleo. Este é uma substância amplamente empregada nos mais variados setores de produção, servindo como combustível na produção de energia elétrica, na indústria e no transporte. Ele também atua como matéria prima para produção de plásticos e outros materiais (CLIFON, 2014); estando presente em produtos cosméticos, farmacêuticos, de limpeza doméstica, etc. Apesar de sua grande importância e aplicação, ecossistemas localizados próximos às áreas de extração, processamento, distribuição e rotas de transporte do óleo, estão altamente susceptíveis aos impactos diretos e indiretos ocasionados por essas atividades (CLIFON, 2014).
Atualmente, estima-se que sejam produzidos cerca de 80 milhões de barris deste óleo por dia (EIA, 2018), sendo que a maioria é transportada por rotas marítimas. No Brasil, ela se intensificou a partir do século XXI, com a descoberta do pré-sal (RODRIGUES; SUSLICK, 2009; LIMA; LIMA, 2017). Operações de exploração, transporte de óleo e atividades cotidianas de embarcações podem ocasionar derrames de óleo (de pequenas ou de grandes proporções) no ambiente marinho. Um dos maiores exemplos de acidente desse tipo registrado é a da plataforma de petróleo Deepwater Horizon (BP), ocorrido no Golfo do México, em 2010. Estima-se que, através desse desastre, houve o derramamento de cerca de 700.000 m3 de óleo ao longo de três meses (PEREZ-UMPHREY et al., 2018), gerando morte de aves, tartarugas, mamíferos marinhos e demais organismos. Outro grande acidente é o que ocorreu com o Ixtoc, em 1979, também no Golfo do México, com o derrame de 457.000 a 1.400.000 toneladas de óleo na região (TEAL; HOWARTH; 1984). Há ainda o acidente com o navio Exxon Valdez, no Alasca (1989), que derramou em um ambiente pristino, cerca de 41 milhões de litros de óleo (BRAGG et al., 1994). Outro exemplo conhecido é com o Navio Amoco Cadiz, que derramou cerca de 250.000 toneladas de óleo na Baía de Morlaix (TEAL; HOWARTH, 1984).
Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) são uma das classes de compostos encontradas na composição do petróleo. Eles são formados por dois ou
10 mais anéis benzênicos condensados e têm recebido atenção da comunidade científica devido às suas características tóxicas (LI et al., 2017). Suas principais fontes aos sistemas costeiros são as atividades antropogênicas, como derramamento de óleos e seus derivados; a deposição de compostos provindos da queima parcial de combustíveis fósseis; e a descarga de efluentes domésticos e industriais (MARTINS et al., 2011; ABREU-MOTA et al., 2014; SANDRINI-NETO, 2016). De maneira geral, os HPAs podem ser divididos em dois principais grupos: petrogênicos (presentes na composição do petróleo e de seus subprodutos) ou pirogênicos (formados a partir da queima incompleta da matéria orgânica; PAMPANIM; SYDNES, 2013). Para propósito de monitoramento ambiental, a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA) fez uma lista de 16 HPAs considerados como poluentes prioritários (PERRICHON et al. 2016).
Organismos bivalves têm sido amplamente estudados e utilizados como ferramenta de monitoramento ambiental em sistemas marinhos (ZUYKOV et al., 2013). Estes apresentam algumas vantagens em relação a outros grupos biológicos uma vez que são sésseis e de fácil amostragem (BORJA et al., 2000; JOYCE et al., 2015). Eles também são organismos que se alimentam por filtração. Assim, os bivalves têm capacidade de concentrar em seus tecidos, através do processo de bioacumulação, os contaminantes presentes no meio em que vivem (ZUYKOV et al., 2013). Além disso, possuem vasta distribuição geográfica; estão presentes no ambiente ao longo de todo o ano; e respondem às variações das concentrações dos contaminantes biodisponíveis no meio (REZENDE; LACERDA, 1986; DOURADO, 2013). Essas características fazem com que moluscos bivalves sejam tidos como organismos sentinelas em atividades de biomonitoramento e estudos de contaminação em ambientes aquáticos (LEÓN et al. 2013).
Crassostrea rhizophorae é uma espécie de ostra usada para consumo humano. Ela encontra-se amplamente distribuída ao longo da costa oeste tropical do Oceano Atlântico (do Caribe ao Brasil) (AGUIRRE-RUBÍ et al., 2018), principalmente nas raízes das árvores de manguezal (NASCIMENTO et al., 1998; WALLNER-KERSANACH et al., 2000; MONSERRAT et al., 2002; REBELO et al., 2003;
11 SILVA et al., 2005). Organismos pertencentes a esta espécie têm a capacidade de filtrar até 10 L de água por hora. Eles respondem ao estado de degradação da região onde se encontram, podendo ser encontrados tanto em ambientes limpos como naqueles contaminados (AGUIRRE-RUBÍ et al., 2018). As características biológicas da C. rhizophorae, junto à facilidade de se amostrar organismos em diversas classes de tamanho, fazem que esta espécie seja amplamente usada em estudos de biomonitoramento (VAISMAN et al., 2005; ZANETTE et al., 2006; RAMDINE et al., 2012; WANICK et al., 2012; KANHAI et al., 2015; SOUZA et al., 2018; AGUIRRE-RUBÍ et al., 2018). Assim, é importante a realização de testes laboratoriais a fim de se verificar a resposta dos espécimes de C. rhizophorae à bioacumulação de HPAs frente à contaminação.
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2. OBJETIVOS
O objetivo principal do presente estudo foi avaliar, através de ensaios laboratoriais e de avaliação ambiental, a bioacumulação de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) pelo molusco bivalve Crassostrea rhizophorae.
Os objetivos específicos desse projeto são:
• Avaliar as concentrações de HPAs nas ostras expostas ao óleo bruto durante períodos pré-determinados, verificando a acumulação desses compostos ao longo do tempo;
• Avaliar as concentrações de HPAs nas águas dos sistemas experimentais durante períodos pré-determinados, verificando a solubilização desses compostos ao longo do tempo;
• Avaliar as concentrações de HPAs no sedimento dos sistemas experimentais durante períodos pré-determinados, verificando a deposição dos compostos ao longo do tempo;
• Determinar as relações de concentração dos HPAs com o fator de bioacumulação do molusco bivalve, fator de acumulação biota-sedimento e razão água/sedimento;
• Avaliar a eliminação do contaminante pela ostra;
• Avaliar a biodisponibilidade de HPAs para Baía de Todos os Santos através do uso de amostras de ostras coletadas na região de Madre de Deus e nos estuários do Paraguaçu e Jaguaripe;
• Verificar as principais fontes de HPAs para a Baía de Todos os Santos; • Avaliar a qualidade das ostras coletadas ao longo das áreas de estudo,
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3. MATERIAIS E MÉTODOS
A presente dissertação está apresentada na forma de dois artigos, sendo estes: ➢ Bioacumulação de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) em molusco bivalve Crassostrea rhizophorae durante exposição a petróleo bruto: este deverá ser submetido à Environmental Pollution;
➢ Concentração e distribuição de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos em ostras da Bahia de Todos os Santos (Bahia, Brasil): este deverá ser submetido como baseline à Marine Pollution.
Os Materiais e Métodos referentes a cada artigo estão descritos nos capítulos referentes a eles. A formatação geral dessa dissertação segue as normas estabelecidas pela Resolução do Programa de Pós-Graduação em Geoquímica: Petróleo e Meio Ambiente (Pospetro) de nº 01/2012.
14
4. BIOACUMULAÇÃO DE HIDROCARBONETOS POLICÍCLICOS
AROMÁTICOS (HPAS) EM MOLUSCO BIVALVE CRASSOSTREA
RHIZOPHORAE DURANTE EXPOSIÇÃO A PETRÓLEO BRUTO
Adrielle Beatrice do Ó Martins
Autor correspondente: adriellebeatrice@hotmail.com, +55 (71) 9 9150-8572 Programa de Pós Graduação em Geoquímica: Petróleo e Meio Ambiente (POSPETRO), Av. Adhemar de Barros, s/n. - Ondina CEP 40170-110 – Salvador –
BA – Brasil.
LEPETRO – Instituto de Geociências, Universidade Federal da Bahia, Rua Barão de Jeremoabo, s/n - Campus Ondina, 40170-020 - Salvador - BA – Brasil.
Laboratório de Geoquímica Marinha - Instituto de Geociências - Universidade Federal da Bahia - Rua Barão de Jeremoabo, s/n, 40170-020 – Salvador – BA –
Brasil.
Arthur Henrique Silva de Assis
Laboratório de Geoquímica Marinha - Instituto de Geociências - Universidade Federal da Bahia - Rua Barão de Jeremoabo, s/n, 40170-020 – Salvador – BA –
Brasil. arthur.hyn@gmail.com
Ícaro Thiago Andrade Moreira
Programa de Pós Graduação em Geoquímica: Petróleo e Meio Ambiente (POSPETRO), Av. Adhemar de Barros, s/n. - Ondina CEP 40170-110 – Salvador –
BA – Brasil.
Universidade Salvador – UNIFACS, Escola de Arquitetura, Engenharia e Tecnologia da Informação (EAETI), Av. Tancredo Neves - Caminho das Árvores,
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Ana Cecília Rizzatti de Albergaria Barbosa
Programa de Pós Graduação em Geoquímica: Petróleo e Meio Ambiente (POSPETRO), Av. Adhemar de Barros, s/n. - Ondina CEP 40170-110 – Salvador –
BA – Brasil.
Laboratório de Geoquímica Marinha - Instituto de Geociências - Universidade Federal da Bahia - Rua Barão de Jeremoabo, s/n, 40170-020 – Salvador – BA –
Brasil. cecilia.albergaria@ufba.br
RESUMO
Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) são contaminantes ambientais, cujas principais fontes para o meio ambiente são antrópicas. Estudos de contaminação por HPAs têm sido realizados em diversas matrizes, incluindo a biológica. Bivalves são amplamente utilizados nesses estudos por serem sésseis, fáceis de amostrar e possuírem ampla distribuição geográfica. É importante a realização de testes laboratoriais para verificação do comportamento da bioacumulação frente à presença deste contaminante. O presente estudo objetivou avaliar a capacidade de bioacumulação de HPAs por Crassostrea rhizophorae expostas a petróleo bruto. Ensaios laboratoriais foram realizados em aquários contendo 0,1, 0,2 e 0,3 mg L-1 de petróleo (SE0.1, SE0.2 E SE0.3, respectivamente). Foram amostradas as ostras, os sedimentos e as águas usadas nos experimentos em diferentes períodos de tempos (7, 14, 21 e 35 dias). Fatores de Bioacumulação variaram de 2,14 a 444 para SE0.1; 1,09 a 329 para SE0.2; e 0,07 a 334 para SE0.3. Os Fatores de Acumulação Biota-Sedimento variaram entre 1,06 a 4,29 para SE0.1; 0,67 a 5,80 para SE0.2; e 0,49 a 10,20 para SE0.3. O processo de bioacumulação da ostra Crassostrea rhizophorae foi condicionado à biodisponibilidade do contaminante em água, sendo pouco influenciada pelo sedimento nas características testadas. A capacidade de eliminação (excreção ou depuração) é diretamente ligada à menor disponibilidade do contaminante na água.
Palavras-chave: petróleo, ostras, ensaio laboratorial, contaminação.
4.1 INTRODUÇÃO
Um dos recursos não-renováveis mais usados na atual sociedade moderna é o petróleo. Este é uma substância amplamente empregada nos mais variados setores de produção, servindo como combustível na produção de energia elétrica, na indústria e no transporte. Apesar de sua grande importância e aplicação, ecossistemas localizados próximos às áreas de extração, processamento,
16 distribuição e rotas de transporte do óleo estão altamente susceptíveis aos impactos diretos e indiretos ocasionados por essas atividades (CLIFON, 2014). Essas atividades podem ocasionar derrames de óleo (de pequenas ou grandes proporções) no ambiente marinho. Um dos maiores exemplos de acidente desse tipo registrado é a do Deepwater Horizon (BP), ocorrido no Golfo do México, em 2010. Estima-se que, através desse desastre, houve o derramamento de cerca de 700.000 m3 de óleo ao longo de três meses (PEREZ-UMPHREY et al., 2018), gerando morte de aves, tartarugas, mamíferos marinhos e demais organismos.
Os Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) são uma das classes de compostos presentes na composição do petróleo. A maioria das moléculas de HPAs possui elevada toxicidade, podendo apresentar propriedades carcinogênicas, mutagênicas, genotóxicas e imunotóxicas (DOUBEN, 2003; FENT, 2004; PATIN, 1999; GUO et al., 2011). Trabalhos como os desenvolvidos com bivalves por Giannanpas et al. (2012) e Martins et al. (2013) apontam que existe perturbação ao estado de saúde de bivalves mesmo quando os HPAs encontram-se em concentrações baixas, afetando imonulogicamente e genotixicamente esses organismos. Uma vez que a ocorrência de HPAs nos ambientes naturais representa um risco aos seres humanos e aos organismos a eles expostos, há uma necessidade constante de estudar a distribuição desses compostos em ambientes naturais (GUO et al., 2011).
Organismos marinhos podem absorver os contaminantes presentes em um meio através de seu contato com o sedimento, material particulado em suspensão, coluna d’água ou através do suprimento alimentar (LIVINGSTONE, 1993; LAFFON et al. 2006). A bioacumulação é definida como o processo de absorção de substâncias químicas do meio ambiente por organismos através da ingestão de alimentos, assimilação dérmica ou transporte respiratório no ar ou na água (MacKAY et al., 2013). Dentre os organismos usados como matrizes em estudos de biomonitoramento, os bivalves têm recebido destaques, devido às suas características como organismos sentinela (ZUYKOV et al., 2013). Estes organismos são filtradores, sésseis, de fácil amostragem e geralmente apresentam grande
17 distribuição geográfica (BORJA et al., 2000; ZUYKOV et al., 2013; JOYCE et al., 2015). Além disso, os moluscos podem representar uma fonte de contaminação aos seres humanos, uma vez que servem de fonte de alimento a estes. Dessa forma, muitos Programas e Agências de monitoramento têm usado moluscos bivalves para avaliar a biodisponibilidade de HPAs em sistemas costeiros. Um exemplo é a National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) dos Estados Unidos, com a NOAA’s Mussel Watch Program. Este programa atua, desde 1986, monitorando águas costeiras quanto aos contaminantes químicos e indicadores biológicos de qualidade da água através do uso de bivalves (KIMBROUGH et al., 2008). No Brasil, existe o Programa Nacional de Controle Higiênico-Sanitário de Moluscos Bivalves (PNCMB). Este programa atua, desde 2012, monitorando ocorrência de agentes biológicos como patógenos e parasitas, contaminação por agentes químicos, como pesticidas e metais tóxicos, e a presença de biotoxinas acima dos limites aceitáveis (BRASIL, 2012).
Um dos bivalves usados em estudos de contaminação por HPAs é a ostra Crassostrea rhizophorae (TORRES et al. 2012; KANHAI et al. 2015). Esta é uma espécie eurialina osmoconformadora encontrada em raízes de vegetação de mangue. Ela encontra-se amplamente distribuída ao longo da costa oeste tropical do Oceano Atlântico (do Caribe ao Brasil; AGUIRRE-RUBÍ et al., 2018), e tem a capacidade de filtrar até 10 L de água por hora (NASCIMENTO et al., 1998; WALLNER-KERSANACH et al., 2000; MONSERRAT et al., 2002; REBELO et al., 2003; SILVA et al., 2005). Devidos suas características biológicas, e pelo fato delas serem usadas no consumo humano, C. rhizophorae tem sido considerada como uma boa espécie biomonitora em estudos de contaminação (VAISMAN et al., 2005; VALDEZ et al., 2007; RAMDINE et al., 2012; SOUZA et al., 2018; AGUIRRE-RUBI et al., 2018).
A distribuição dos hidrocarbonetos no tecido dos bivalves condiciona-se a fatores externos, como a disponibilidade desses compostos em função de parâmetros físico-químicos e a proximidade de fontes poluidoras (LEÓN et al., 2013). A fisiologia dos animais, como metabolismo e excreção, determina a
18 extensão da acumulação dos compostos assimilados (PREST et al.,1995). Modelos diferentes têm sido usados para estudar a biodisponibilidade e a bioacumulação de contaminantes em moluscos (BAUMARD et al., 1999). Dentre eles, pode-se destacar o desenvolvimento de ecossistemas experimentais (GUANGUO, 1990; GUSMÃO, 2004). Esses têm como vantagem o controle de algumas variáveis, gerando respostas mais claras em relação à bioacumulação. Estudos da exposição de ostras e mexilhões aos HPAs totais (FROUIN et al., 2007; BAUSSANT et al., 2011), benzo[a]pireno (KAMEL et al., 2012), diesel (LÜCHMANN et al., 2011) e pireno (BUSTAMANTE et al., 2012) mostram o grande potencial da bioacumulação desses contaminantes em bivalves e o uso desses organismos como biomonitores na avaliação de contaminação por petróleo.
O Fator de Bioacumulação (FBA) é essencial para avaliar os riscos de contaminantes persistentes no meio ambiente, o que é particularmente relevante para espécies consumidas por seres humanos (FICK et al., 2010; DI POI et al., 2016). Seu conhecimento é pertinente, pois, com base nessa informação, é possível compreender sobre a acumulação em longo prazo nos organismos (RAMACHANDRAN et al., 2004; MILINKOVITCH et al., 2011), além de considerar as exposições dietéticas, dérmicas e respiração (WEISBROD et al., 2007). Outra razão de importante avaliação é o Fator de Acumulação Biota-sedimento (FABS), pois relaciona os valores de contaminação sedimentar com a biótica (CACCIATORE et al., 2018). De acordo com Harrad e Smith (1997), mesmo o FBA sendo uma forma mais completa de avaliação da concentração livremente disponível de contaminante ao qual um organismo é exposto, a abordagem do FABS é de interesse, pois leva em consideração a fração mais hidrofóbica dos contaminantes, podendo atuar como um complemento das análises relativas ao FAB.
O objetivo do presente trabalho foi verificar a bioacumulação, ao longo do tempo, de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos por ostras da espécie Crassostrea rizhophorae expostas a diferentes concentrações de um petróleo de composição conhecida.
19 4.2 MATERIAIS E MÉTODOS
4.2.1 Desing experimental
O experimento foi realizado em aquários (50 x 30 x 40 cm) contendo 15 indivíduos de Crassostrea rizhophorae. O sedimento e a água utilizada nos experimentos foram coletados no município de Vera Cruz, na foz do rio Jaguaripe, região isolada da Ilha de Itaparica (Bahia). Essa área encontra-se relativamente preservada (CELINO et al., 2010). As concentrações de HPAs encontradas nessas matrizes estão expostas no APÊNDICE A (Tabela A1). Os espécimes de Crassostrea rhizophorae usados no experimento, para manterem os padrões requeridos para os ensaios de bioacumulação E1022 (ASTM, 1994), foram adquiridos no criadouro do quilombo Kaonge, Cachoeira (BA), em parceria com a Bahia Pesca (Governo do Estado da Bahia). Estes espécimes estavam em idade jovem, com tamanho variando entre 40 a 70 mm do bordo da válvula distal a ponta do umbo. Os moluscos adquiridos foram transportados para o Laboratório de Estudos do Petróleo (Lepetro) da Universidade Federal da Bahia (UFBA), sendo colocados em depuração por 14 dias, diminuindo o estresse e sendo observados danos físicos, morte, doenças e parasitas externos que eles podiam ter. Durante este período, os organismos foram deixados nos sistemas experimentais sem a contaminação por petróleo e foram alimentados com uma mistura concentrada de fitoplâncton marinho verde e marrom com tamanho variável entre 1,0 e 20 mm (Reef PhytoPlancton, Seachem). As concentrações de HPAs nas ostras usadas durante o ensaio foram analisadas e encontram-se no APÊNDICE A, tabela A1.
Para simular os derrames usou-se um óleo médio, da Bacia de Campos (Rio de Janeiro, Brasil), do poço P-032, com densidade 0,90 g mL-1, e grau API 24,9. As concentrações de HPAs deste óleo estão no APÊNDICE A (Tabela A2). Nos ensaios, foram usadas três concentrações de petróleo bruto distintas, sendo elas: 0,10, 0,20 e 0,30 g L-1 (óleo/água), em sistemas nomeados como Sistema Experimental 0.1 (SE0.1), Sistema Experimental 0.2 (SE0.2) e Sistema Experimental 0.3 (SE0.3), respectivamente. Esse material foi dispensado sobre os sistemas experimentais, reproduzindo em microescala um derramamento de óleo. Os
20 organismos ficaram expostos por um período de 7, 14, 21 e 35 dias. Houve ainda a montagem de um Sistema Experimental onde não houve exposição ao óleo, funcionando como controle (SEC). Um resumo desse experimento pode ser observado na Figura 4.1. Todos os sistemas experimentais tinham bombas de aeração com vazão de 60 L h-1 para a manutenção da taxa mínima de oxigênio necessária para os bivalves e para a promoção da turbulência e dinâmica superficial da água. Os sistemas experimentais possuíam redes de sustentação para as ostras permanecerem na coluna d’água.
Figura 4.1 - Desenho dos sistemas experimentais. Cada aquário continha: sedimento (em marrom), água (em azul), 15 indivíduos de Crassostrea rizhophorae (sobre a rede de sustentação) e uma bomba para aeração (B). O óleo usado nos experimentos está representado em preto, sendo ele usado em 3 concentrações diferentes (0,1; 0,2 e 0,3 g L-1 óleo/água), ficando as ostras expostas a este óleo pelo período de 7, 14, 21 e 35 dias. Um aquário controle foi utilizado para avaliação de possíveis contaminações.
Elaboração: Autora, 2019.
Medidas das concentrações de oxigênio dissolvido (OD), temperatura, salinidade, pH e amônia foram realizadas (APÊNDICE A, Tabela A3). Esses parâmetros foram medidos aproximadamente a cada 7 dias. Análises de OD, pH e
21 temperatura foram feitas através de um Sensor Multiparâmetrico (AK87 - AKSO). As concentrações de amônia foram determinadas usando-se o método de Kjeldhal (EMBRAPA, 2009). A salinidade foi medida através de um refratômetro RZ11. Ressalta-se que durante a realização dos ensaios, houve correção da salinidade para aproximadamente 25, com água ultrapura (Milli-Q). Essa foi necessária devido à evaporação da água que ocorreu ao longo do tempo.
Ao longo do experimento houve a morte de um organismo nos aquários SE0.1 e SE0.2, e de seis organismos no SE0.3. Todos os organismos mortos foram retirados do sistema para evitar a eutrofização dos mesmos. No experimento não exposto à contaminação por óleo bruto (controle) não houve mortes.
Após o período estabelecido, os organismos foram retirados dos aquários através de uma pinça de aço inox. As conchas foram abertas com espátulas e o tecido mole, foi totalmente retirado, colocado em recipientes de alumínio e congelado a -18º C até análises. As pinças, espátulas e recipientes de alumínio usados nesses procedimentos foram lavados com banho Extran (Merck), descontaminados com diclorometano (DCM, Honeywell, Alemanha, 99,9%) e secos antes do uso.
4.2.2 Análises dos Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos nas matrizes aquosa, sedimentar e na biótica
Toda a vidraria utilizada na extração das amostras foi deixada em banho de Extran alcalino (Merk, Alemanha) durante pelo menos 8 h. O material foi enxaguado em água corrente e por fim em água destilada. Após isso, eles foram secos em uma mufla por aproximadamente 4 h a 400º C, com exceção dos materiais volumétricos, que foram secos à temperatura ambiente e limpos com n-hexano (HEX, Merk, Alemanha) e DCM antes do uso. Para analisar compostos-traço, todos os solventes empregados foram grau pesticida. A sílica (Sílica Gel 60; Merk, Alemanha), a alumina (Merk, Alemanha) e o sulfato de sódio (Merck, Alemanha) foram aquecidos a 400º C durante 4 h com a finalidade de eliminar possíveis interferentes orgânicos.
22 Antes da utilização, eles foram ativados em uma estufa a 140º C e resfriados em dessecador sob vácuo e desativados 5 % com água Milli-Q extraída com DCM.
Para extração e purificação dos HPAs dissolvidos na água presente nos experimentos, usou-se o método proposto Moreira (2014). Brevemente, em 50 mL de amostras de água foram adicionados 50 mL de diclorometano e 30 µL de uma solução de p-terphenyl (2000 µg L-1). Após agitação, as amostras foram deixadas em repouso, separando o solvente orgânico da água. Esse procedimento foi repetido três vezes. O extrato final foi concentrado para aproximadamente 1 mL em evaporador rotativo a vácuo, transferidos para vials e avolumados para 500 µL-1.
Os sedimentos usados no experimento foram liofilizados e homogeneizados. Em 5 g de amostra foram adicionados o 30 µL de p-terphenyl (2000 ng µL-1). Os sedimentos foram extraídos três vezes com 25 mL de DCM:HEX (1:1; v:v) em ultrassom (Elmasonic, Alemanha), adicionando-se cobre ativado na solução final para retirada do enxofre elementar. O extrato foi concentrado em evaporador rotativo a vácuo (Buchi, Canadá), sendo transferido para um vial, onde o volume final foi ajustado para 500 µl.
As ostras usadas no experimento foram liofilizadas e homogeneizados em almofariz com pistilo. Um grama desse homogenato (1 g) foi extraído, após adição de 30 µL de p-terphenyl (2000 ng µL-1), através de uso de 50 mL DCM:HEX (1:1, v:v) em microondas (Anton Paar, Áustria). Após a extração, a solução foi concentrada a 1 mL, sendo retirados 10 µL para a determinação de lipídios através do método gravimétrico. Posteriormente a solução passou por uma etapa de purificação feita em colunas de vidro contendo 16 g de alumina sobre 8 g sílica, ambas desativadas 5 %. A eluição foi realizada com 80 mL de mistura DCM:HEX (1:1, v:v). A solução final foi então concentrada para 500 µL.
As soluções contendo os HPAs extraídos das matrizes aquosas, sedimentares e das ostras foram injetadas em um cromatógrafo a gás (Agilent 7890B) acoplado a um espectrômetro de massas (Agilent 5977A) (GC-MS) sob o modo Singular Ion Monitoring (SIM). A coluna capilar usada foi de sílica (HP- 5MS, 30 m x 250 µm x 0,25 µm de espessura do filme). A temperatura inicial do forno foi de 100° C, com
23 posterior aquecimento de 10° C min-1 até 200° C, permanecendo por 1,5 min, seguido por 25° C min-1 até 250° C mantido por 2 min, ao fim 5° C min-1 até atingir 300° C. A temperatura da fonte de íons foi de 230° C e do quadrupolo 150° C. Utilizou-se Hélio de alto grau de pureza como gás de arraste a uma taxa de fluxo de 1 mL min-1. A calibração interna do equipamento, para quantificação dos HPAs, foi obtida através de cinco pontos com uma mistura dos 16 HPAs prioritários com concentrações variando entre 10 e 200 μg L-1. O coeficiente (R2) de correlação aceito para as curvas de calibração foi de 0,995.
O limite de detecção do método (LDM) foi definido pela equação 4.1 (RIBANI et al., 2004):
Eq. 4.1:
Cc = menor analisada na curva de calibração (ng L-1) Vc = volume das soluções injetadas (500 µL)
M = massa extraída da amostra (1g para biota, 5g para sedimento) V = volume extraído da amostra (50 mL para água)
Sendo o LDM 0,05 ng g-1 para biota, 0,001 µg L-1 para água e 0,01 ng g-1 para sedimento.
A recuperação do p-terphenyl nas amostras de água, sedimento e ostras variou, respectivamente, 77 a 132 %, 74 a 130 %, de 70 a 130% (APÊNDICE A, tabela A4, A5 e A6). Para análises de biota e sedimento, amostras branco contendo 1 g de Na2SO4 calcinado (400º C por 4 h) foram analisadas junto às amostras para avaliar a
presença de contaminação do método aplicado (APÊNDICE A, tabela A4, A5 E A6). A precisão do método de extração de HPAs em tecido de ostras foi avaliada através da análise em duplicata de uma amostra de ostras compradas em um mercado popular de Salvador. O desvio padrão relativo (DPR) das concentrações encontradas variaram de 0 a 21,8 %, com exceção do Benzo[a]Antraceno (100%) (APÊNCIDE A, tabela A7).
24 Para também avaliar a precisão e a acurácia deste método, fez-se a análise dessa mesma amostra de ostra em triplicata, sendo elas fortificadas com 50 uL de um padrão contendo os 16 HPAs prioritários (2000 ug L-1). O SRD das concentrações encontradas nessas amostras variou de 3,74 a 12,6. A recuperação dos compostos variou entre 0,00 e 200 %. Mais de 80% dos compostos ficaram com valores de recuperação variando entre 70 e 130 %, conforme estabelecido pela (NOAA, 2014) (APÊNDICE A, tabela A7).
4.2.3 Cálculos do Fator de Bioconcentração, Fator de Bioaocumulação, Fator de Bioacumulação Biota-Sedimento e Razão Água-Sedimento
Considerando as concentrações de HPAs encontradas nos tecidos das ostras, no sedimento e na água, calculou-se o Fator de bioacumulação dos compostos em relação à água (FBA), em relação ao sedimento (Fator de bioacumulação Biota-Sedimento, FABS) e a Razão água/sedimento (Ra/s) através das seguintes equações
(4.2, 4.3 e 4.4):
Eq. 4.2: FBA = [HPA]ostras/[HPA]água total FBA = Fator de Bioacumulação
[HPA]ostras = concentração dos HPAs nas ostras expostas ao óleo bruto (ng g-1)
[HPA]água = concentração normalizada dos HPAs na água em função da densidade
da água do mar do sistema experimental (ng g-1)
Eq. 4.3: FABS = [HPA]ostras/[HPA]sedimento
FABS = Fator de Bioacumulação Biota-Sedimento
[HPA]ostras = concentração dos HPAs nas ostras expostas ao óleo bruto (ng g-1)
[HPA]sedimento = concentração dos HPAs no sedimento do sistema experimental (ng g -1
).
Eq. 4.4: Ra/s = [HPA]água/[HPA]sedimento R a/s= Razão água-sedimento
25 [HPA]ostras = concentração dos HPAs na água do sistema experimental (µg L-1)
[HPA]sedimento = concentração dos HPAs no sedimento do sistema experimental
(ng g-1).
4.3 RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.3.1 Fatores físico-químicos dos sistemas experimentais e lipídios em ostras
Durante a realização dos ensaios laboratoriais, os valores de salinidade variaram de 23 a 25, os de pH variaram de 7,3 a 8,2 e os de temperatura variaram de 26,1 a 28,2o C. A concentração de oxigênio dissolvido (OD) nos sistemas variou de 4,0 a 8,1 mg L-1 com exceção de uma das unidades (S0.2, T= 35 dias, Concentração de óleo = 0,2 mg L-1), onde esse valor chegou a 1,6 mg L-1, sendo ela excluída do ensaio laboratorial. Os sistemas experimentais estavam livres de amônia durante todo o experimento.
As concentrações de lipídios nas ostras variaram de 5 a 12 % (Tabela 4.1). Os maiores teores de lipídios, mesmo não sendo em valores expressivos, foram observados nas ostras expostas a maiores concentrações de óleo (SE0.2 e SE0.3). Isso ocorreu por que o lipídio é o único compartimento de armazenamento de substâncias químicas orgânicas nos organismos e os componentes lipídicos da biota absorvem substâncias químicas orgânicas hidrofóbicas (HWANG et al., 2008), aumentando assim a sua quantidade. As menores concentrações de lipídios foram encontradas para o sistema experimental controle. Entretanto, observa-se que em 35 dias há uma redução no teor lipídico das ostras em todos os experimentos com exposição a óleo, isto pode indicar um processo de autoproteção e inanição desses organismos, o que resultou em uma perda lipídica (CAJARAVILLE et al., 1992, BAUSSANT et al, 2011).
26 Tabela 4.1 - Conteúdo lipídico das ostras (%) para os sistemas experimentais com 0,1 mg L -1 (SE0.1), 0,2 mg L-1 (SE0.2), 0,3 mg L-1 (SE0.3), e sem adição de óleo (SEC) ao longo dos 35 dias de experimento (7, 14, 21 e 35 dias). n.a. = não analisada, pois houve processo de eutrofização no aquário, sendo este descartado. Média = Concentração média (%)
Tempo de exposição (dias)
Média Experimento 7 14 21 35 SE0.1 9 7 7 5 7 ± 1,41 % SE0.2 11 12 8 n.a. 10,3 ± 1,70 % SE0.3 12 11 12 6 10,3 ± 2,49 % SEC 5 7 7 6 6,25 ± 0,83 % Fonte: A autora, 2019.
4.3.2 Concentração de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos nos tecidos das ostras, águas e sedimentos
A concentração de HPAs totais nas águas variou de 10,9 a 42,7 µg L-1 para SE0.1, 7,89 a 1.907 µg L-1 para SE0.2 e 8,90 a 8.108 µg L-1 para SE0.3. No SEC houve uma variação de 6,98 a 13,88 µg L-1 (Figura 4.2).
27 Figura 4.2 – Concentrações de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos Totais em água em µg L-1
para os sistemas experimentais com 0,1 mg L -1 (SE0.1), 0,2 mg L-1 (SE0.2), 0,3 mg L-1 (SE0.3), e sem adição de óleo (SEC) ao longo dos 35 dias de experimento (7, 14, 21 e 35 dias). SE0.2/dia 35 não analisada, pois houve processo de eutrofização no sistema, sendo este descartado.
Fonte: Autora, 2019.
Quando derramado, processos intempéricos ocorrem ao petróleo sendo um deles a dispersão para a coluna d’água, biodisponibilizando HPAs (GUSTITUS et al., 2017). As maiores concentrações no 7º dia de experimento demonstram o comportamento dispersivo do óleo nos primeiros dias após a contaminação. Com o passar dos dias é observada uma diminuição das concentrações destes compostos na água. Isto ocorre, pois, processos como a biodegradação, foto-dregadação, volatilização e transferência para outras matrizes ocorrem, principalmente pelas características e afinidades químicas desses compostos (KASIOTIS; EMMANOUIL, 2015, LAWAL, 2017). 0 10 20 30 40 50 7 14 21 35 µg L -1
Tempo de exposição (dias) SE0.1 0 500 1000 1500 2000 7 14 21 µg L -1
Tempo de exposição (dias) SE0.2 0 100 200 300 14 21 35 µ g L -1
Tempo de exposição (dias) SE0.3 8108 0 5 10 15 7 14 21 35 µg L -1
Tempo de exposição (dias) SEC
28 Na matriz sedimentar, as concentrações de HPAs totais variaram de 210 a 719 ng g-1 para SE0.1, 302 a 3.514 ng g-1 para SE0.2 e 192 a 5.666 ng g-1 para SE0.3. O SEC obteve uma variação de 272 a 391 ng g-1 (Figura 4.3).
Figura 4.3 – Concentrações de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos Totais em sedimento em ng g-1 para os sistemas experimentais com 0,1 mg L -1 (SE0.1), 0,2 mg L-1 (SE0.2), 0,3 mg L-1 (SE0.3), e sem adição de óleo (SEC) ao longo dos 35 dias de experimento (7, 14, 21 e 35 dias). SE0.2/dia 35 não analisada, pois houve processo de eutrofização no sistema, sendo este descartado. Para sedimento, amostras intermediárias do sistema experimental controle (SEC) não foram analisadas (tempos 7 e 14).
Fonte: Autora, 2019.
As maiores concentrações em SE0.2 e SE0.3 ocorreram no 7º dia, assim como na matriz aquosa. Isto pode ser devido a maior quantidade de óleo envolvida nestes experimentos em relação ao SE0.1, em conjunto ao revolvimento deste material realizado pela turbulência causada pelas bombas. Este processo pode influenciar a interação de gotículas de óleo com material particulado em suspensão presente na coluna d’água, o que agrega densidade ao óleo, facilitando à sua deposição inicial (BRAGG; OWENS, 1995). Para SE0.1 a maior concentração de HPAs totais na
0 200 400 600 800 7 14 21 35 n g g -1
Tempo de exposição (dias) SE0.1 0 1000 2000 3000 4000 7 14 21 n g g -1
Tempo de exposição (dias) SE0.2 0 2000 4000 6000 7 14 21 35 n g g -1
Tempo de exposição (dias) SE0.3 0 100 200 300 400 500 7 14 21 35 ng g -1
Tempo de Exposição (dias) SEC
29 matriz sedimentar ocorreu 21º dia. Devido à menor concentração de contaminante, uma lâmina superficial de óleo mais fina foi formada sobre o sistema, em relação aos outros dois SEs, tendo assim menos conteúdo a ser revolvido pela turbulência, resultando em uma menor taxa de deposição de HPAs no sedimento.
Houve uma queda na concentração dos HPAs totais em SE0.2 e SE0.3 a partir do dia 14, que também foi identificada para a água. Isso pode ser explicado pela temperatura dos sistemas, ação da biodegradação e foto-degradação de compostos. Os experimentos ocorreram em clima tropical com uma variação de temperatura entre 26,1 a 28,2 °C nos Sistemas Experimentais e esta condição pode ter favorecido a não permanência desse composto no sedimento, visto que compostos mais voláteis podem se particionar em gás e sorverem-se pela coluna d’água. A influência da temperatura na diminuição de compostos aromáticos de sedimentos foi evidenciada também por Viana et al. (2012), onde esse parâmetro físico-químico influenciou no deslocamento dos HPAs do sedimento entre matrizes. As condições experimentais podem ter favorecido a ação de microorganismos na biodegradação de compostos policíclicos, visto que um ambiente de clima tropical favorece o crescimento destes (XIA et al. 2015). Os sistemas estavam em ambiente com incidência de radiação solar e a fotodegradação ocasionada nesta circunstância é um importante processo natural de intemperismo para hidrocarbonetos de petróleo em sistemas marinhos (ZHAO et al., 2016). Entretanto, ressalta-se se não foram realizados procedimentos analíticos capazes de afirmar a ação dos microorganismos e da radiação solar na degradação desses compostos.
As concentrações de HPAs totais nas ostras presentes no SEC variaram de 113 a 355 ng g-1 ps (peso seco) ao longo dos 35 dias de experimento. Para SE0.1, SE0.2, SE0.3, essas concentrações variaram de 761 a 1.157 ng g-1 ps, 630 a 2.339 ng g-1 ps e 814 a 2.778 ng g-1 ps, respectivamente (Figura 4.4).
Figura 4.4 – Concentrações de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos Totais em tecido de ostra em ng g-1 (ps) para os sistemas experimentais com 0,1 mg L -1 (SE0.1), 0,2 mg L-1 (SE0.2), 0,3 mg L-1 (SE0.3), e sem adição de óleo (SEC) ao longo dos 35 dias de experimento (7, 14, 21 e 35 dias). SE0.2/dia 35 não analisada, pois houve processo de eutrofização no sistema, sendo este descartado.
30
Fonte: Autora, 2019.
Em SE0.1 foi observada uma maior bioacumulação de HPAs totais ao 21º dia de experimento, nos demais, houve um comportamento decrescente da bioacumulação nos bivalves. Para o experimento de menor concentração de contaminante (SE0.1), a menor biodisponibilidade de HPAs influenciou na taxa de captação destes pelos organismos, retardando o alcance dos valores máximos acumulados pelas ostras (LUNA-ACOSTA et al., 2011). A diminuição ao longo do tempo observada nos demais experimentos pode ser um indicativo de eliminação dos compostos pelas ostras. Essa eliminação pode ser realizada de forma passiva, visto que um dos mecanismos de eliminação de um contaminante a partir dos tecidos de um organismo é através da difusão envolvida na partição entre o corpo lipídico e a solução aquosa no exterior (NEFF, 2002); pela depuração; através da excreção de compostos biometabolizados pelo citocromo P-450 presente nas ostras, que pode resultar em compostos mais tóxicos, mutagênicos e carcinogênicos (MOORE et al. 1989). Ressalta-se que mesmo existente a metabolização de HPAs por ostras
0 500 1000 1500 7 14 21 35 n g g -1
Tempo de exposição (dias) SE0.1 0 500 1000 1500 2000 2500 7 14 21 n g g -1
Tempo de exposição (dias) SE0.2 0 1000 2000 3000 7 14 21 35 n g g -1
Tempo de exposição (dias) SE0.3 0 100 200 300 400 7 14 21 35 n g g -1
Tempo de exposição (dias) SEC
31 através de processos enzimáticos tem menor eficiência quando comparado a peixes. (BAUSSANT et al., 2010).
Outro fator que deve ser considerado é a diminuição do contaminante no ambiente. A diminuição pode ser explicada pela não manutenção da concentração de óleo ao longo dos dias de experimento, o contaminante foi adicionado ao sistema apenas em seu período inicial. Ressalta-se ainda a possibilidade de ostras expostas em longo prazo ao óleo tenderem a reduzir a taxa de alimentação para proteção de efeitos subletais, o que faria com que a depuração do contaminante seja difundida em uma velocidade maior que a de captação, reduzindo as concentrações no tecido (CAJARAVILLE et al., 1992, BAUSSANT et al, 2011).
Através da aplicação do teste de Shapiro-Wilk, constatou-se a não normalidade dos dados de HPAs totais (p < 0,05). Assim, foi realizado um teste não-paramétrico de Kruskal-Wallis entre as matrizes (biota, água e sedimento) para determinar se possuíam comportamentos diferentes. Esse teste evidenciou que as amostras eram diferentes entre si (p < 0,05), entretanto não apontou onde estava diferença. Através do teste comparação múltipla de Nemenyi, observou-se uma a diferença significativa entre água e biota (p < 0,05) e água e sedimento (p < 0,05), não sendo encontrada diferença significativa entre a biota e o sedimento (p > 0,05).
Para SE0.1, as concentrações de HPAs na água e na biota não tiveram perfis semelhantes, provavelmente porque a biodisponibilidade não foi expressiva devido a baixa concentração dos contaminantes. Para os demais ensaios (SE0.2 e SE0.3), a concentração de HPAs nas ostras seguiu o padrão de concentração encontrado na água. Quanto maiores às concentrações nessa matriz, maiores as concentrações encontradas no tecido das ostras (p > 0,05). Ou seja, a biodisponibilidade do contaminante na fase aquosa é um fator importante para a captação e acumulação no tecido. Ertl et al. (2016) e Lüchmann et al. (2011) encontraram que quanto maior a concentração do contaminante na água, maior a acumulação pelos organismos, o que foi observado nos sistemas.
A relação da biota com o sedimento segue um padrão semelhante ao da água, ainda com a exceção de SE0.1 que apresentou comportamento diferente das
32 demais concentrações do contaminante. A concentração de HPAs em sedimento tendeu a diminuir a partir do dia 14, assim como as concentrações em água e biota provavelmente por efeitos da degradação e biotransformação dos compostos (XIA et al. 2015; MOORE et al. 1989) e temperatura (VIANA et al. 2012), entretanto a relação da acumulação não foi comprovada estatisticamente (p > 0,05).
4.3.3 Comportamento de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos de alta massa molecular e baixa massa molecular nas matrizes
Em água, houve uma variação na concentração de compostos de baixa massa molecular (BMM) entre 2,6 a 7,3 µ L-1 para SE0.1, 3,1 a 320 µ L-1 para SE0.2 e 2,8 a 419 µ L-1 para SE0.3. Maiores concentrações de compostos de alta massa molecular (AMM) foram identificado variando entre 3,2 a 8,2 µ L-1 para SE0.1, 4,7 a 1.681 µ L-1 para SE0.2 e 6,1 a 7.689 µ L-1 para SE0.3. As proporções de HPAs de AMM e BMM em água são apresentadas na Figura 5.5.
Figura 4.5 – Relação percentual entre da concentração de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos de alta massa molecular (AMM) e baixa massa molecular (BMM) em água para os sistemas experimentais com 0,1 mg L -1 (SE0.1), 0,2 mg L-1 (SE0.2), 0,3 mg L-1 (SE0.3), e sem adição de óleo (SEC) ao longo dos 35 dias de experimento (7, 14, 21 e 35 dias). SE0.2/dia 35 não analisada, pois houve processo de eutrofização no sistema, sendo este descartado.
Fonte: Autora, 2019. 0% 20% 40% 60% 80% 100% 7 14 21 35 Tempo de exposição (dias) SE0.1
ΣHPAs BMM ΣHPAs AMM
0% 20% 40% 60% 80% 100% 7 14 21 Tempo de exposição (dias) SE0.2
ΣHPAs BMM ΣHPAs AMM
0% 20% 40% 60% 80% 100% 7 14 21 35 Tempo de de exposição (dias) SE0.3
33 Observa-se para todos os sistemas experimentais uma maior proporção de HPAs de AMM. Han e colaboradores (2018) avaliaram em água superficial a permanência de HPAs entre 6 e 62 dias após um vazamento real de óleo em Chennai, Baía de Bengala, e observaram a persistência de HPAs de AMM ao fim de 62 dias. Os autores acreditam que os HPAs de AMM resistiram à ação do intemperismo. Situação análoga pode ser encontrada nos resultados deste experimento de simulação de derramamento de óleo, onde em uma avaliação de 35 dias os HPAs de AMM apresentaram-se todos os dias relatados em maiores concentrações.
Na relação de distribuição entre compostos de AMM e BMM na água, a concentração de material particulado em suspensão (MPS) deve ser considerada, visto que compostos hidrofóbicos tendem a adsorver este material (BIHARI et al., 2007). As concentrações de MPS no ensaio experimental variaram de 0,02 a 0,78 mg L-1 (Tabela 4.2).
Tabela 4.2. Concentração de material particulado em suspensão (mg L-1) para os sistemas experimentais com 0,1 mg L -1 (SE0.1), 0,2 mg L-1 (SE0.2), 0,3 mg L-1 (SE0.3), e sem adição de óleo (SEC) ao longo dos 35 dias de experimento (7, 14, 21 e 35 dias). n.a. = não analisada, pois houve processo de eutrofização no sistema, sendo este descartado. Média = Concentração média (%).
Tempo de exposição (dias)
Experimento 7 14 21 35 Média
SE0.1 0,02 0,27 0,69 0,16 0,29 ± 0,25
SE0.2 0,23 0,39 0,78 n.a. 0,47 ± 0,23
SE0.3 0,05 0,60 0,44 0,53 0,41 ± 0,20
Fonte: Autora, 2019.
Para SE0.2 é observada a tendência entre o aumento da concentração de MPS e o aumento da concentração de HPAs de AMM. Contudo, para os demais ensaios essa tendência não ocorreu, inferindo que o MPS não foi fator determinante para a presença de HPAs de AMM na coluna d’água, isto devido as suas baixas concentrações nos sistemas.
34 Para a matriz sedimentar, a variação na concentração de compostos de BMM apresentou-se entre 13,1 a 249 ng g-1 para SE0.1, 13,9 a 511 ng g-1 para SE0.2 e 10,5 a 1135 ng g-1 para SE0.3. Maiores concentrações de compostos de AMM foram identificados variando entre 198 a 656 ng g-1 para SE0.1, 288 a 3.004 ng g-1 para SE0.2 e 181 a 4.532 ng g-1 para SE0.3. As proporções de HPAs de AMM e BMM em sedimento são apresentadas na Figura 4.6.
Figura 4.6 – Relação percentual entre as concentrações de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos de alta massa molecular (AMM) e baixa massa molecular (BMM) encontrados nos sedimentos para os sistemas experimentais com 0,1 mg L -1 (SE0.1), 0,2 mg L-1 (SE0.2), 0,3 mg L-1 (SE0.3), e sem adição de óleo (SEC) ao longo dos 35 dias de experimento (7, 14, 21 e 35 dias). SE0.2/dia 35 não analisada, pois houve processo de eutrofização no aquário, sendo este descartado.
Fonte: Autora, 2019.
Mesmo com a similaridade do comportamento entre água e sedimento em relação às proporções de HPAs de AMM e BMM, deve-se ressaltar que as concentrações encontradas para HPA total em água (µ L-1) foram superiores em relação às encontradas em sedimento (ng g-1). Observando de forma isolada o comportamento dos HPAs no sedimento, uma maior proporção de compostos de AMM é habitualmente encontrada em estudos ambientais (SOCLO et al., 2008; ALMEIDA et al., 2018; CACCIATORE et al. 2018). Isto porque HPAs de AMM são mais hidrofóbicos, tendem a aderir no MPS e depositar nos sedimentos (DAHLE et
0% 20% 40% 60% 80% 100% 7 14 21 35 Tempo de exposição (dias) SE0.1
ΣHPAs BMM ΣHPAs AMM
0% 20% 40% 60% 80% 100% 7 14 21 Tempo de exposição (dias) SE0.2
ΣHPAs BMM ΣHPAs AMM
0% 20% 40% 60% 80% 100% 7 14 21 35 Tempo de de exposição (dias) SE0.3
35 al. 2003; GEFFARD et al. 2004, BIHARI et al. 2007). Contudo, percebeu-se que essa deposição não ocorreu de forma efetiva, possibilitando que uma maior quantidade de HPAs permanecesse presente na coluna d’água.
Em ostras, a variação na concentração de compostos de baixa massa molecular (BMM) apresentou-se entre 132 a 538 ng g-1 para SE0.1, 78,7 a 823 ng g-1 para SE0.2 e 241 a 1.797 ng g-1 para SE0.3. Maiores concentrações de compostos de alta massa molecular (AMM) foram identificadas variando entre 366 a 949 ng g-1 para SE0.1, 522 a 1.528 ng g-1 para SE0.2 e 574 a 2.034 ng g-1 para SE0.3. As proporções de HPAs de AMM e BMM em ostras são apresentadas na Figura 4.7. Figura 4.7 – Relação percentual entre Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos de alta massa molecular (AMM) e baixa massa molecular (BMM) em tecido de ostra em ng g-1 (ps) para os sistemas experimentais com 0,1 mg L -1 (SE0.1), 0,2 mg L-1 (SE0.2), 0,3 mg L-1 (SE0.3), e sem adição de óleo (SEC) ao longo dos 35 dias de experimento (7, 14, 21 e 35 dias). SE0.2/dia 35 não analisada, pois houve processo de eutrofização no sistema, sendo este descartado.
Fonte: Autora, 2019.
No 7º dia de experimento as ostras dos SE0.1 e SE0.3 bioacumularam uma maior quantidade de HPAs de BMM, 60 e 65 % respectivamente, ocorrendo de forma diferente para o o SE0.2 (35 %). Os HPAs de BMM são normalmente mais solúveis em água que os de AMM, portanto, mais facilmente assimilados pelos organismos (BAUMARD et al. 1999).
0% 20% 40% 60% 80% 100% 7 14 21 35 Tempo de exposição (dias) SE0.1
ΣHPAs BMM ΣHPAs AMM
0% 20% 40% 60% 80% 100% 7 14 21 Tempo de exposição (dias) SE0.2
ΣHPAs BMM ΣHPAs AMM
0% 20% 40% 60% 80% 100% 7 14 21 35 Tempo de de exposição (dias) SE0.3
36 Ao longo do tempo, incluindo o 7º dia do SE0.2, há uma diminuição na proporção de HPAs de BMM e uma maior concentração de HPAs de AMM foi observada no tecido dos organismos. A relação existente entre alta afinidade dos compostos de AMM e o tecido gorduroso das ostras (BARROSO, 2010), além da menor biodisponibilidade de compostos de BMM explicam as altas concentrações encontradas de HPAs de AMM no tecido das ostras a partir do 14º dia de experimento. A permanência dos HPAs de AMM nas ostras é explicada pela lenta atividade de metabolização para os compostos com massas moleculares maiores, altos coeficientes de partição octanol/água (KOW) e baixa solubilidade em água.
A fonte de HPAs de AMM para as ostras pode estar associada ao material orgânico particulado em suspensão, visto que ambos têm forte tendência a ligarem-se aos HPAs (BAUSSANT et al., 2010). Outra possibilidade é que pela natureza filtradora das ostras, elas possam ter ingerido partículas do contaminante proporcionando a acumulação de compostos orgânicos com valores do coeficiente de partição octanol/água (log KOW) maiores do que 5 (BAUMARD et al., 1998;
BAUMARD et al., 2009).
A distribuição entre HPAs de AMM e BMM demonstra comportamentos inversos na água e na biota no 7º dia de experimento, à medida que as ostras dão preferência a acumulação de HPAs de BMM, a água apresenta uma maior concentração de HPAs de AMM, mostrando acumulação preferencial do peso molecular mais baixo (BAUMARD et al. 1999). Entre o 14º e o 35º dia uma alta biodisponibilização de HPAs de AMM é observada, isto pode ter influenciado na captação desses compostos pelas ostras, principalmente pela alta lipofilicidade dos penta e hexa aromáticos (BAUSSANT, et al. 2010).
A presença de HPAs de AMM no sedimento foi bastante expressiva, não possuindo em nenhuma das avaliações concentrações maiores de HPAs de BMM. Isso se deve justamente a afinidade química existente entre essa matriz orgânica e os compostos, visto que HPAs de alta massa molecular têm tipicamente uma tendência maior de adsorção ao carbono orgânico sedimentar do que os HPAs de baixa massa molecular (ALMEIDA et al., 2018).
37
4.3.4 Fator de Bioacumulação, Fator de Acumulação Biota-Sedimento e Razão Água-Sedimento
Os valores do Fator de Bioacumulação (FBA), variaram entre 2,14 a 444 para SE0.1 1,09 a 329 para SE0.2 e 0,07 a 334 para SE0.3. Os valores do Fator de Acumulação Biota-Sedimento (FABS) variou entre 1,06 a 4,29 para SE0.1, 0,67 a 5,8 para SE0.2 e 0,49 a 10,2 para SE0.3. Os valores da Razão água/sedimento (Ra/s) variaram de 14,7 a 203 para SE0.1, 26,1 a 821 para SE0.2, 39,7 a 1431 para
SE0.3 (Figura 4.8).
Os valores encontrados nos experimentos demonstraram uma tendência acumulativa crescente desses contaminantes, isto pode ser percebido pelo aumento do FBA até o 21º dia para todos os experimentos (Figura 4.8). A biodisponibilidade do contaminante na água pode ser um fator importante na bioacumulação de HPAs nos organismos, sendo a principal fonte de contaminação por HPAs paras as ostras.
Para SE0.1, após o 21º dia, há uma diminuição do FBA. Essa pode ter sido ocasionada pela eliminação desses contaminantes pela ostra, resultado da difusão passiva e termodinâmica dos organismos para o meio externo e das vias enzimáticas (metabolização) acarretando em uma diminuição desse fator (MOORE et al., 1989; BAUSSANT et al., 2010). Isto também pode ser relacionado à menor concentração do contaminante nesse sistema, e consequentemente, sua menor biodisponibilidade. Para SE0.2 e SE0.3 foi observada uma relação crescente desse fator, o que evidencia que enquanto houver uma alta concentração de HPAs biodisponíveis, as ostras tendem a bioacumular em tecido. Para SE0.3, experimento com maior concentração de óleo, notou-se uma estagnação a partir do 21º dia, demostrando que uma faixa máxima dos valores do FBA possíveis para essa espécie é entre 300 e 450, em relação a HPAs totais.
Os valores encontrados para os FABS (Figura 4.8) foram baixos quando comparados aos valores encontrados por Cacciatore et al. (2018), no nordeste da Itália. Essas menores concentrações encontradas mostram que não houve uma relação importante entre a acumulação de HPAs pela biota a partir do sedimento,
38 principalmente porque a maior concentração biodisponível de HPAs estava presente na coluna d’água. Em SE0.1, o valor de FABS diminuiu a partir do 7º dia, para SE0.2 ele aumentou até o 14º dia, diminuindo na sequência. Para SE0.3, ele aumentou até o 21º dia, decaindo posteriormente. Isso é explicado pela dinâmica na concentração em ambas as matrizes em função do contaminante. Maiores concentrações na biota e menores no sedimento nesses respectivos dias, em relação ao processo de bioacumulação e deposição dos HPAs na matriz sedimentar, foram determinantes para os picos nos dias 7, 14 e 21 nos respectivos sistemas.
Através da Ra/s (Figura 4.8) observa-se a transferência de HPAs entre as
matrizes, acontecendo de forma geral da água para o sedimento (p < 0,05), principalmente para SE0.1 e SE0.3 a partir do dia 14 e SE0.2 a partir do dia 21. A transferência de compostos em água para a matriz sedimentar é explicada pela adsorção dos HPAs à fase orgânica presente nesta matriz, como a matéria orgânica (ZEMANEK et al. 1997).
39
39 Figura 4.8 - Valores dos Fatores de Bioacumulação (FBA), Fatores de Acumulação Biota-Sedimento (FABS) e Razão água-sedimento (Ra/s) para os
experimentos com 0,1 mg L -1 (SE0.1), 0,2 mg L-1 (SE0.2) e 0,3 mg L-1 (SE0.3) de óleo, ao longo dos 35 dias de experimento. Valores calculados em relação aos Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos totais (HPAs totais).
SE0.1 SE0.2 SE0.3
2,14 96,9 444 91,68 0,00 500,00 7 14 21 35
FBA
1,09 9,65 329 0,00 200,00 400,00 7 14 21FBA
0,07 158 325 334 0,00 200,00 400,00 7 14 21 35FBA
4,29 1,06 1,56 1,84 0,00 2,00 4,00 6,00 7 14 21 35FABS
0,67 5,80 2,08 0,00 10,00 7 14 21FABS
0,49 7,30 10,2 3,62 0,00 20,00 7 14 21 35FABS
203 17,3 14,7 25,1 0 200 400 7 14 21 35R
a/s 543 821 26,1 0 500 1000 7 14 21R
a/s 1431 109 46,2 39,7 0 1000 2000 7 14 21 35R
a/s40
40 Os fatores de bioacumulação (FBA) também foram calculados para 14 HPAs (Acenaftileno, Acenafteno, Fluoreno, Fenantreno, Antraceno, Fluoranteno, Pireno, Benzo[a]antraceno, Criseno, Benzo[k]fluoranteno, Benzo[a]pireno, Indeno[1,2,3-cd]pireno, Dibenzo[a,h]antraceno e Benzo[ghi]Perileno) (Eq. 4.2) normalizados pelo lipídio de acordo com os tempos do experimento (7, 14, 21 e 35 dias) (APÊNDICE A, tabela A8). A análise de componentes principais (PCA) aplicada a estas razões mostrou que os dois fatores principais (F1 e F2) podem explicar 81,2 % da variação dos dados analíticos, com F1 explicando 61,1% variância dos dados e F2, 20,1% (Figura 4.9).
Figura 4.9. Análise de Componentes Principais (PCA, à esquerda) e Análise Hierárquica de Agrupamentos (ACH, à direita) dos FBA relativos a 14 HPAs estudados nos sistemas experimentais com 0,1 mg L -1 (SE0.1), 0,2 mg L-1 (SE0.2), 0,3 mg L-1 (SE0.3), e sem adição de óleo (SEC) ao longo dos 35 dias de experimento (7, 14, 21 e 35 dias). SE0.2/dia 35 não analisada, pois houve processo de eutrofização no aquário, sendo este descartado. Com ACF = Acenaftileno, ACE = Acenafteno, FLU = Fluoreno, FEN = Fenantreno, ANT = Antraceno, FLT = Fluoranteno, PI = Pireno, BaA = Benzo[a]Antraceno, CRI - Criseno, BkF = Benzo[k]Fluoranteno, BaP = Benzo[a]Pireno, IND = Indeno[1,2,3cd]Pireno, DBA = Dibenzo[a,h]Antraceno, BgP = Benzo[ghi]Perileno.
Elaboração: A autora, 2019.
Os sistemas experimentais apresentaram maiores correlações para os fatores de bioacumulação (FBA lipídico) nos dias 21 e 35, o que mostra o alto potencial biomonitor dessa espécie, devido à capacidade de demonstrar ao longo do tempo a
