Avaluation of Fish Tambaquis Exposure (Colossoma Macropomum) to Different Concentrations of Chromium

Texto

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Avaluation of Fish Tambaquis Exposure (Colossoma Macropomum) to Different

Concentrations of Chromium

Marcelo Nunes Mestriner1,2, Maristela Silva Martinez1*, Ana Cláudia Dinamarco Mestriner2, Hellen

Zucherato Camerro1, Mariana Santos Silva1

1Universidade de Ribeirão Preto – UNAERP 2Centro Universitário Barão de Mauá

*Autor corresponsal: Programa de Mestrado em Tecnologia Ambiental, UNAERP, Rua Angico, 507 – Jardim Recreio, Ribeirão Preto, São Paulo. 14040-240. Brasil. mmartinez@unaerp.br

ABSTRACT

The Brazil has the largest amount of surface fresh water in the world, and being these waters a common target of chemical pollutants arising from many human activities, among them heavy metals such as chromium. Fish are organisms capable of bioconcentrate heavy metals, being used for monitoring pollution which can be applied as efficient bio-indicators for monitoring watercourses. The bio-indicators are chosen because of their sensitivity or tolerance to various environmental changes, mainly caused by anthropogenic activities. This work was to evaluate the resistance of fish of species “tambaqui” in different chromium concentrations to examine the possibility of their use as environmental bio-indicators for the identification and quantification of Cr contamination in freshwater streams. Animals of approximately 6 cm were acclimated in dechlorinated and oxygenated water, transferred to aquariums which carry 4 animals and subjected to periods of 5, 10 and 15 days in an environment contaminated by Cr (VI) at concentrations of 0, 0.05, 0.5 and 5mg / L. It was monitored pH, DO and temperature during the testing period. Then the animals were sacrificed, weighed, dried, weighed again to determine the dry mass and digested in acid for chromium analysis by atomic absorption spectrophotometry. The results showed that “tambaqui” is a sensitive species to the presence of chromium that may be used as a possible bio-indicator for this metal.

KeyWords: Bioaccumulation, Bio-indicator, Chromium, Contamination by Heavy Metal, Tambaqui.

AVALIAÇÃO DA EXPOSIÇÃO DE PEIXES TAMBAQUIS (COLOSSOMA

MACROPOMUM) A DIFERENTES CONCENTRAÇÕES DE CROMO

Resumo

O Brasil apresenta a maior quantidade de água doce superficial do mundo, sendo essas águas alvos comuns de poluentes químicos provenientes das diversas atividades antrópicas, dentre eles os metáis pesados como o cromo. Os peixes são organismos capazes de bioconcentrar metais pesados sendo utilizados para o monitoramento da poluição e podem ser aplicados como bioindicadores eficientes para monitoramento de leitos aquáticos. As espécies bioindicadoras são escolhidas devido a sua sensibilidade ou tolerância a tipos diversos de alterações ambientais, causadas principalmente por ações antropogênicas. Neste trabalho foi avaliada a resistência de peixes da espécie Tambaquis a diferentes concentrações de Cromo para analisar a possibilidade da sua utilização como bioindicadores ambientais para a identificação e a quantificação de contaminação por Cr em leitos aquáticos de água doce. Animais de cerca de 6 cm foram aclimatados em agua desclorada e oxigenada, transferidos para aquários que comportavam 4 animais e submetidos a períodos de 5, 10 e 15 dias num ambiente contaminado por Cr(VI) nas concentraçãoe de 0, 0.05, 0.5 e 5 mg/L. Foram monitorados pH, temperatura e OD durante o período do ensaio. Em seguida os animais foram sacrificados, pesados, secos, novamente pesados para determinação da massa seca e digeridos em meio ácido para análise de cromo por espectrofotometría de absorção atómica. Os resultados mostraram que o tambaqui é uma espécie sensível a presença de cromo sendo um possível bioindicador para este metal.

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Introdução

O Brasil é o país que apresenta a maior quantidade de água doce superficial do mundo, apresentando uma biodiversidade invejável, tanto em ambientes naturais como em ambientes antrópicos como lagos de pesqueiros, fazendas, clubes e represas de hidrelétricas. Os ambientes aquáticos superficiais são alvos comuns de vários tipos de poluentes químicos provenientes de ambientes domésticos e/ou industriais, além de escoamentos urbanos e agrícolas. Desde o domínio dos elementos naturais para a confecção de artefatos para a utilização humana, o homem e o ambiente vêm entrando em contato com os metáis. Dentre os metais, os considerados como pesados, podem ser encontrados em ambientes naturais, porém os que mais preocupam hoje são os liberados por atividades antrópicas, estando entre eles o cromo. Essas estruturas químicas não apresentam origem em ambientes orgânicos, sendo muitas vezes, de difícil metabolização e eliminação por esses ambientes, desta forma se tornam uma das principais preocupações com relação à contaminação de ambientes e/ou alimentos.

Os peixes presentes em um leito aquático contaminado estão em contato direto com o agente contaminante e esse fator acentua a possibilidade de contaminação pelo elemento químico. Quando um elemento químico é absorvido por um organismo e sua eliminação se efetua em velocidade inferior à velocidade de absorção, ocorre um processo de bioacumulação. As principais vias de acesso ao organismo de um peixe pelo elemento contaminante são as brânquias, o tegumento e pela alimentação (Gomes e Sato, 2011). Os metais pesados podem ser detectados em processos de bioacumulação em peixes, mesmo quando esses contaminantes se encontram em baixas concentrações no ambiente aquático. (Machado et al, 2002). Em peixes a presença de metais pesados em concentrações consideráveis pode causar danos no crescimento e na reprodução dos animais, além de mudanças histopatológicas detectáveis em pele, brânquias, fígado e rins (Vitek et al., 2007). A bioacumulação ocorrida pela absorção do elemento diretamente do meio é classificada como bioacumulação direta ou bioconcentração, enquanto que o fenômeno de biomagnificação é estabelecido através do uso de componentes de outros níveis tróficos como itens alimentares em uma cadeia trófica (Pain, 1995). Os peixes são organismos capazes de bioconcentrar metais pesados e compostos orgânicos, sendo utilizados para o monitoramento da poluição em ambientes costeiros (Curtis et al, 2003). Desta forma, podem ser utilizados como bioindicadores eficientes para monitoramento de leitos aquáticos. As espécies bioindicadoras são normalmente as escolhidas devido a sua sensibilidade ou tolerância a tipos diversos de alterações ambientais, causadas principalmente por ações antropogênicas, como poluição orgânica, assoreamento, construção de barragens, pesca predatória entre outros (Washington, 1984; Agostinho et al. 2005).

Outro aspecto importante na escolha do uso de peixes como bioindicadores se deve ao fato desses animais serem importantes fontes de proteína animal para a alimentação humana, além de estarem distribuídos em vários níveis tróficos nas teias alimentares, sendo, portanto, verdadeiros veículos de transferência de contaminantes dos ambientes para os organismos humanos (Al-Sabti e Metcalfe, 1995).

Os critérios geralmente utilizados para a seleção de peixes para a utilização em experimento com espécies bioindicadoras são: serem espécies taxonomicamente bem definidas e facilmente reconhecíveis por não especialistas; ter distribuição geográfica ampla, ser abundante ou de fácil coleta, preferencialmente apresentarem tamanho médio/grande, apresentarem baixa mobilidade e longo ciclo de vida, dispor de características ecológicas conhecidas e apresentarem possibilidade de estudos em laboratórios (Freitas e Souza, 2009).

Dentro deste contexto, neste trabalho foi avaliada a resistência de peixes da espécie Tambaquis (Colossoma macropomum) a diferentes concentrações de Cromo (VI) a fim de analisar a possibilidade da utilização desses animais como bioindicadores ambientais para a identificação e a quantificação de contaminação por Cr(VI) em leitos aquáticos de água doce.

Materiais e Métodos

Os experimentos foram realizados no Município de Ribeirão Preto, em um laboratório de pequenas dimensões com prateleiras de suporte para aquários, um balcão seco e um lavatório longo; a sala possui ventilação e iluminação naturais (Figura 1). Em seu interior foi instalado um reservatório para 250 litros de água, tipo caixa d’água de polietileno, utilizado para aclimatação inicial dos animais, com aeração e filtragem externas e os aquários para o desenvolvimento do experimento. Durante os dias em que os peixes ficaram expostos às diferentes concentrações de cromo foram monitorados o pH, a temperatura e o oxigênio dissolvido na água do aquário. O comportamento dos peixes foi avaliado diariamente.

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Figura 1. Laboratório utilizado para os ensaios. A- vista geral, B- Prateleiras com aquários, C- Caixa para aclimatação dos peixes

Aclimatação e preparo dos aquários para os espécimes

Os animais, com aproximadamente 6 cm de comprimento, foram comprados na piscicultura Santa Cândida, município de Santa Cruz da Conceição – SP, e passaram por um período de aclimatação de cinco dias, em ambiente amplo, arejado e iluminado. Durante esse período, foram mantidos em uma caixa de água com 250 litros de água, previamente tratada para a eliminação de Cloro, e termicamente adequado à manutenção dos animais. Concomitantemente a esse período, 20 aquários foram organizados em baterias e preenchidos com 7 L de água para o recebimento posterior dos animais experimentais (4 animais por aquário). Na preparação dos aquários foi considerado o volume de água proveniente da transferência dos animais do ambiente de aclimatação para os devidos ambientes de teste, no sentido de se obter um volume final de 8 L de água em cada aquário, bem como as devidas concentrações de cromo a serem testadas. Para cada concentração foram utilizados 20 animais, sendo 16 enviados para análises do metal e 3 para as análises histológicas que serão apresentadas e discutidas em outro trabalho.

Transferências de espécimes para o ambiente do experimento

Após os cinco dias de aclimatação, foi realizada análise da água do tanque de aclimatação para a coleta de dados ambientais através de análise de parâmetros como a temperatura, o pH, ambos realizados por aparelho eletrônico tipo pHmetro, modelo mPA-210 da Ms Tecnopon Equipamentos Especiais LTDA e o oxigênio dissolvido, realizado através de teste químico colorimétrico labconTest da Alcon Ltda. O levantamento desses parâmetros teve como objetivo o acompanhamento das condições ambientais e a identificação de possíveis correções, tanto no tanque de aclimatação quanto nos aquários, buscando uma equivalência entre os ambientes de origem e de destino no processo de transferência dos animais.

Os peixes de cada grupo experimental (n=80, sendo 20 no grupo controle e 20 para cada concentração de cromo, foram separados em grupos de quatro animais para transferência aos aquários; previamente preparados com a água desclorada, através da aplicação do removedor Prime da Seachem Laboratories INC. Madison, GA 30650,USA (50 ml para 2000 litros – 2 gotas para 4 litros).

Características das baterias de aquários utilizadas

Os aquários que utilizados no experimento são cilindros de vidro com 22.4 cm de diâmetro e 33.5 cm de altura, com capacidade total de 13 L e volume útil para 10 L, sendo divididos em 4 baterias: Controle, 0.05 mg/L, 0.5 mg/L e 5 mg/L.

Os animais foram expostos às respectivas concentrações por 5, 10 e 15 dias, sendo as condições ambientais, como temperatura, luminosidade, oxigênio dissolvido e evaporação acompanhados durante todo experimento e corrigidas sempre que necessário. Após o período de exposição, os animais foram eutanasiados, com a dose letal de 125 mg/L de cloridrato de Benzocaína (Antunes et al., 2008) e preparados para a etapa de análise da concentração de cromo. Fragmentos de brânquias, fígado e pele foram colhidos e processados para análise em microscopia de luz.

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Análise quantitativa da contaminação por cromo

Após a eutanásia, os peixes foram pesados e medidos utilizando paquímetro para mensurar as medidas compreendidas entre o início da cabeça e final de barbatana caudal (comprimento total – CT), início da cabeça até a inserção da nadadeira caudal (comprimento padrão – CP) e a maior largura. Dos vinte animais de cada grupo experimental, quatro animais foram utilizados para a extração de fragmentos de brânquias, fígado e pele para o processamento histológico e os outros dezesseis foram encaminhados para as análises de concentração de cromo no material dos animais. Foi encaminhado também 1lirto da água de cada bateria para análise de Cr.

Análises de Cromo

Os peixes foram descongelados, os materiais individualizados, identificados e pesados, determinando assim sua massa úmida. Os materiais foram então levados para a secagem em estufa a 80o C até a secagem total (aproximadamente 48hs). Atingido o estado total de desidratação, os peixes foram novamente pesados para a determinação da massa seca dos materiais

Os materiais devidamente desidratados foram expostos a 50 ml de uma solução de ácido Nítrico/ Perclórico 2:1 sob aquecimento até atingir a completa digestão e em seguida a solução foi filtrada e avolumada a 50 mL para dosagem do metal.

A dosagem do Cromo das amostras foi realizada por espectrometria de absorção atômica em equipamento Perkin Elmer com lâmpada de catodo oco para Cromo no método de chama. A análise foi realizada em triplicatas com utilização de curva de calibração.

Resultados e Discussão

A temperatura da água durante todo o experimento se manteve entre 21.8 oC e 26.5 oC estabelecendo um valor médio de 24.15 oC, considerado adequado à criação dos peixes. Os valores de pH na água dos aquários monitorado durante os ensaios se mantiveram estáveis durante todo o experimento, oscilando entre 6.4 e 7.2.

No experimento, os peixes foram expostos a valores diferentes de concentrações de Cromo hexavalente dissolvido na água dos aquários sendo 0.05 mg/L, 0.5 mg/L e 5 mg/L. Em tosos os ensaios os animais se mantiveram bem e foram submetidos por três períodos de exposição, 5dias, 10 dias e 15 dias.

A Tabela 1 apresenta a média e devio padrão de cada uma das medidas realizadas nos animais de cada condição (5, 10 e 15 dias de exposição) em de cada concentração a que foram submetidos.

Tabela 1. Resultados da massa seca, concentração média de cromo por quilograma de massa seca e tamanho dos animais

submetidos a agua com contaminação de 0.05, 0.5 e 5 mg/L de Cr e do controle com os devios padrão nos períodos de 5, 10 e 15 dias de contato.

Condição Parâmetro Controle 0.05 mg/L 0.5 mg/L 5 mg/L

5 dias Massa seca, g 3.30+1.04 3.32+1.04 2.72+0.55 2.73+0.64 mg Cr/kg de massa seca 1.03+0.25 2.54+0.26 4.25+1.37 14.7+3.08 Comprimento total, cm 8.61+0.83 8.82+0.69 8.20+0.83 8.38+0.47 Sem barbatana, cm 7.42+0.72 7.56+0.62 7.01+0.47 7.29+0.40 Largura, cm 3.84+0.35 3,84+0,35 3.92+0.35 3.82+0.27 10 dias Massa seca, g 3.73+1.13 2.97+0.65 3.38+0.82 3.26+0.76 mg Cr/kg de massa seca 2.76+0.77 6.58+1.92 5.16+1.69 19.2+3.08 Comprimento total, cm 8.80+0.77 8.24+0.57 8.52+0.56 8.29+0.70 Sem barbatana, cm 7.55+0.75 7.06+0.48 7.34+0.48 7.16+0.58 Largura, cm 4.13+0.40 3,92+0,30 3.96+0.29 3.98+0.34 15 dias Massa seca, g 3.90+1.20 3.42+0.59 3.39+0.85 3.39+0.78 mg Cr/kg de massa seca 3.11+0.96 3.71+0.98 8.35+3.31 29.5+14 Comprimento total, cm 9.01+0.75 8.74+0.57 8.63+0.79 8.71+0.71 Sem barbatana, cm 7.79+0.68 7.60+0.45 7.46+0.65 7.54+0.64 Largura, cm 4.24+0.43 4,11+0,28 4.10+0.31 4.09+0.45

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No período de 5 dias, a massa seca média dos indivíduos controle e submetido a concentração de 0.05 mg/L não sofreu variação. Já para as contaminações de 0.5 mg/L e 5.0 mg/L observou-se uma redução de cerca de 17% na massa seca em relação ao controle.

Para o tempo de exposição de 10 dias a massa seca reduziu em 20% na contaminação de 0.05 mg/L, 10% para 0.5 mg/L e 12% para 5 mg/L de contaminação.

Para 15 dias de exposição houve redução de entre 12 e 13% para todos os graus de contaminação.

Dessa forma em todos os casos a exposição a níveis superiores a 0.05 mg/L de Cr levou a uma diminuição da massa seca dos animais.

O tamanho dos animais não foi significativamente afetado em nenhumas das contaminações estudadas no período de 5 dias, 10 dias ou 15 dias de contaminação, sempre com alterações me nores que 10%.

A presença do metal na massa seca na contaminação de 0.05 mg/L aumentou 1.5 vezes, na contaminação com 0.5 houve um aumento de cerca de 4 vezes e na de 5 mg/L de 15 vezes. A Figura 2 apresenta as concentrações levando em consideração os desvíos padrões.

Figura 2. Gráfico da concentração de Cr na massa seca com desvio padrão dos peixes mantidos em água contaminada com Cr(VI)

por período de 5 dias, 10 dias e 15 dias 0 10 20 30 40 50 controle 0,05 mg/L 0,5 mg/L 5 mg/L m g de cr om o /kg de m ass a se ca

5 dias

0 10 20 30 40 50 controle 0,05 mg/L 0,5 mg/L 5 mg/L m g de cr om o/kg de m ass a se ca

10

dias

0 10 20 30 40 50 controle 0,05 mg/L 0,5 mg/L 5 mg/L m g de cr om o/kg de m ass a se ca

15 dias

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Fica evidenciado que em contaminações maiores os desvíos padrões aumentam. Este fato deve ser decorrente de diferenças entre os organismos, sendo alguns mais resistentes que outros.

Pode-se observar que mesmo no controle são quantificados Cr na massa seca dos peixes, o que pode ser explicado pela presença deste metal na própria ração e no meio antrópico de onde foram retirados.

Os resultados mostraram que o tambaqui é sensível ao metal cromo, sendo um possível indicador para áreas contaminadas com este metal.

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