Determinação de metais (Cu, Fe, Zn, Pb, Cd e Ni) em tecidos de organismos marinhos da Baía da Ilha Grande, RJ, Brasil

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Texto

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Determinação de metais (Cu, Fe, Zn, Pb, Cd e Ni) em

tecidos de organismos marinhos da Baía da Ilha Grande,

RJ, Brasil

Dissertação de Mestrado Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do título de Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Química do Departamento de Química da PUC-Rio.

Orientadora: Profª. Isabel Maria Neto da Silva Moreira Co-orientadora: Drª. Tércia Guedes Seixas

Rio de Janeiro Abril de 2012 PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1012257/CA

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Raquel Teixeira Lavradas

Determinação de metais (Cu, Fe, Zn, Pb, Cd e Ni) em

tecidos de organismos marinhos da Baía da Ilha Grande,

RJ, Brasil

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do título de Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Química da PUC-Rio. Aprovada pela Comissão Examinadora abaixo assinada.

Profª. Isabel Maria Neto da Silva Moreira Orientadora PUC-Rio

Drª. Tércia Guedes Seixas Co-orientadora

Profª. Helena do Amaral Kehrig UFRJ

Profª Tatiana Dillenburg Saint'Pierre PUC-Rio

Profª Adriana Gioda PUC-Rio

Prof. José Eugenio Leal Coordenador Setorial do Centro Técnico Científico - PUC-Rio

Rio de Janeiro, 3 de abril de 2012

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autora e do orientador.

Raquel Teixeira Lavradas Licenciada em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro (IFRJ). Realiza trabalhos de monitoramento ambiental de elementos traço em amostras de organismos da Baía da Ilha Grande.

Ficha Catalográfica

CDD: 540 Lavradas, Raquel Teixeira

Determinação de metais (Cu, Fe, Zn, Pb, Cd e Ni) em tecidos de organismos marinhos da Baía da Ilha Grande, RJ, Brasil / Raquel Teixeira Lavradas; orientadores: Isabel Maria Neto da Silva Moreira, Tércia Guedes Seixas. – 2012.

111 f. : il. (color.) ; 30 cm

Dissertação (mestrado)–Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Departamento de Química, 2012. Inclui bibliografia PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1012257/CA

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“Quando as portas da percepção forem abertas, tudo será como é: infinito”

(William Blake) PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1012257/CA

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À CAPES pela bolsa de mestrado e a Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro pela bolsa de isenção.

Aos meus pais Ricardo Lavradas e Iná Lavradas por todo amor, apoio e incentivo dado durante toda a minha caminhada.

À minha orientadora Profª. Isabel Maria Neto da Silva Moreira pela parceria para a realização deste trabalho.

À minha co-orientadora Dra. Tercia Guedes Seixas por toda a atenção, auxílio e ajuda em diversas situações durante este trabalho.

À Profª. Tatiana Saint’ Pierre Dillenburg por apoiar o projeto e permitir a utilização do equipamento ICP-MS para a realização das análises.

Ao Rafael Christian pelo auxílio durante a preparação das amostras e por sua assistência durante as análises.

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incentivo que me foi dado desde o meu primeiro dia no laboratório.

À Dra. Rachel Hauser por permitir a utilização do liofilizador, por toda ajuda e sugestões para melhorar o meu trabalho além do seu “super” incentivo.

Ao Álvaro pelo suprimento de ácido bidestilado.

À minha irmã Renata Lavradas por toda a força durante os momentos mais difíceis.

À Thamires Idalino por todo apoio e incentivo desde a época da faculdade.

Aos meus colegas da PUC-Rio: Gilberto Baptista, Jennifer Estefania, Letícia Lazzari, Alcindo Neto, Lucas Sá, Wellington Cruz, Camila Assis, Vinícius Lionel, Julianna Martins, Cibele Stivanin, Thiago Araújo, Karla Tellini, Eider Santos, Jefferson Rodrigues e Cristiane Mauad.

Aos meus grandes amigos Danilo Roriz, Fábio Ribeiro, Karol Luparelli, Vanessa Figliuolo e Monique Canuto por todo apoio e amizade ao longo destes anos.

À Marianne Luppo por prestigiar a minha defesa de Dissertação e estar junto comigo neste momento tão difícil.

À Secretária Fátima Almeida por toda a sua paciência, apoio e grande ajuda em todos os momentos em que necessitei.

Aos meus professores de graduação: Tiago Giannerini, Denise Castro, Anderson Rocha, Andrea Moraes e Leila Brito por todo o incentivo à continuação dos meus estudos.

Aos professores que participaram da comissão examinadora.

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Lavradas, Raquel Teixeira; Moreira, Isabel Maria Neto da Silva. Determinação de metais (Cu, Fe, Zn, Pb, Cd e Ni) em tecidos de organismos marinhos da Baía da Ilha Grande, RJ, Brasil. Rio de Janeiro, 2012. 111p. Dissertação de Mestrado - Departamento de Química, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro.

Neste estudo, foram determinadas as concentrações de Cu, Fe, Zn, Cd, Pb e Ni no tecido muscular e fígado de três espécies de peixe (Mugil liza – tainha, iliófago; Micropogonias furnieri – corvina, carnívoro e Trichiurus lepturus – peixe espada, piscívoro), no tecido muscular de uma espécie de camarão (Farfantepenaeus brasiliensis – camarão rosa, onívoro) e também, no tecido muscular, vísceras e ovos de uma espécie de siri (Callinectes spp. – siri azul, onívoro) coletados na Baía da Ilha Grande. As concentrações dos elementos foram determinadas por espectrometria de massa com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). A metodologia analítica apresentou ótima exatidão e precisão quando comparada com amostras certificadas (DORM-3 e TORT-2). As concentrações de Cu, Zn, Cd, Ni e Pb apresentaram-se abaixo dos limites estabelecidos pela legislação brasileira e americana para a ingestão humana de pescado. As maiores concentrações de Cu, Fe, Zn, Cd, Ni e Pb foram observadas nos crustáceos. Nos peixes, as maiores concentrações dos elementos analisados foram observadas no fígado, e no siri, nas vísceras. O sexo dos indivíduos não influenciou no acúmulo dos elementos para os peixes, porém influenciou na acumulação de Cu, Fe, Zn, Cd e Ni no siri. Nos peixes, a maioria dos elementos não apresentou correlação com o comprimento dos indivíduos, com exceção do Pb, que apresentou correlação negativa na tainha e na corvina, e do cádmio, que apresentou correlação negativa na corvina. Nos crustáceos, alguns elementos também apresentaram correlação negativa com estes parâmetros, indicando que, tanto nos peixes quanto nos crustáceos, estes elementos não foram acumulados ao longo do crescimento. As concentrações encontradas foram diferentes nas estações seca e chuvosa.

Palavras-chave

Elementos traço; bioacumulação; peixes; camarão; siri; ICP-MS; Baía da Ilha Grande; Rio de Janeiro.

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Lavradas, Raquel Teixeira; Moreira, Isabel Maria Neto da Silva (Advisor). Determination of metals (Cu, Fe, Zn, Pb, Cd and Ni) in tissues of marine organisms of the Bay of Ilha Grande, RJ, Brazil. Rio de Janeiro, 2012. 111p. MSc Dissertation - Departamento de Química, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro.

In this study the concentrations of Cu, Fe, Zn, Cd, Pb and Ni were determined in muscle tissue and liver of three fish species (Mugil liza – mullet, illiophagus; Micropogonias furnieri – croaker, carnivorous, and Trichiurus lepturus – cutlassfish, piscivore), in the muscle tissue of a shrimp species (Farfantepenaeus brasiliensis – pink shrimp, omnivore) and in muscle tissue, entrails and eggs of a soft crab (Callinectes spp. – siri azul, omnivore) sampled from the Ilha Grande Bay. The concentrations of the elements were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The methodology showed good accuracy and precision when tested with certified reference materials (DORM-3 and TORT-2). The concentrations of Cu, Zn, Cd, Ni and Pb were below the limits established by the Brazilian and American legislation for human ingestion of fish products. The highest concentrations of Cu, Fe, Zn, Pb, Cd and Ni were found in the crustacean samples. In fish, the highest concentrations were observed in the liver and, in the soft crab samples, in the entrails. Sex did not influence element accumulation in fish, but influenced the accumulation of Cu, Fe, Zn, Cd and Ni in the soft crab. In fish, most elements did not show any correlation to length and weight, with the exception of Pb, which showed negative correlations in mullet and croaker and Cd which showed negative correlations in croaker. In crustaceans, some elements also presented negative correlations to these parameters, indicating that both in fish and crustaceans these elements are not accumulated during organism growth. The concentrations of the elements analyzed were statistically different in the dry and rainy seasons.

Keywords

Trace elements; bioaccumulation; fish; shrimp; soft crab; ICP-MS; Ilha Grande Bay; Rio de Janeiro.

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1 INTRODUÇÃO 17 2 OBJETIVOS 19 2.1. Objetivo geral 19 2.2. Objetivos específicos 19 3 FUNDAMENTOS TEÓRICOS 21 3.1. Metais 21 3.1.1. Ferro 22 3.1.2. Zinco 23 3.1.3. Cobre 24 3.1.4. Níquel 24 3.1.5. Cádmio 25 3.1.6. Chumbo 26

3.2. Os metais no ambiente aquático 27

4 MÉTODOS ANALÍTICOS UTILIZADOS NA QUANTIFICAÇÃO

DE METAIS 29

4.1. Espectrometria de massas com plasma indutivamente

acoplado (ICP-MS) 30

5 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO E ESPÉCIES

ANALISADAS 32

5.1. Área de estudo 32

5.1.1. Baía da Ilha Grande 32

5.2. Espécies estudadas 34

5.2.1. Trichiurus lepturus (peixe- espada) 34

5.2.2. Micropogonias furnieri (corvina) 35

5.2.3. Mugil liza (tainha) 36

5.2.4. Callinectes spp. (Siri azul) 37

5.2.5. Farfantepenaeus brasiliensis (camarão rosa) 38

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6.2. Preparo das amostras 44

6.3. Análise instrumental 45

6.4. Controle de qualidade analítica 46

6.5. Aplicação da análise multivariada de dados a interpretação

de dados ambientais 46

7 RESULTADOS E DISCUSSÃO 48

7.1. Amostras de padrão certificado 48

7.2. Limites de detecção e quantificação 49

7.3. Concentração dos elementos nos organismos estudados 50

7.3.1. Peixes 56

7.3.2. Crustáceos 63

7.3.3. Transferência trófica 74

7.3.4. Influência da sazonalidade 75

7.3.5. Relações inter elementares nos organismos 77

7.4. Exposição aos metais por parte da população humana 79

8 CONCLUSÕES 81 9 REFERÊNCIAS 83 10 ANEXOS 92 PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1012257/CA

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Figura 1. Representação gráfica da relação entre a concentração

do elemento e seu efeito no organismo (adaptado de Galvão, 2003) 22 Figura 2. Capacidade analítica de alguns métodos (adaptado

de Ribeiro, 2006) 29 Figura 3. Região da Baía da Ilha Grande e Baía de Sepetiba

(adaptado de Kehrig et al., 1998) 33 Figura 4. Exemplar de Trichiurus lepturus (adaptado de

www.pescaesportiva.org) 35 Figura 5. Exemplar de Micropogonias furnieri (adaptado de

Seixas, 2004) 35

Figura 6. Exemplar de Mugil liza (adaptado de Seixas, 2004) 36

Figura 7. Exemplar de Callinectes spp. 37

Figura 8. Exemplar de Farfantepenaeus brasiliensis 38

Figura 9. Concentração média (µg g-1) de Cu, Fe e Zn no tecido

muscular das espécies de peixes e crustáceos estudadas 51

Figura 10. Concentração média (µg g-1) de Cd, Pb e Ni no tecido

muscular das espécies de peixes e crustáceos estudadas 51

Figura 11. Concentração média (µg g-1) de Cu, Fe e Zn no tecido

muscular das espécies de peixe estudadas 56

Figura 12. Concentração média (µg g-1) de Cd, Pb e Ni no tecido

muscular das espécies de peixe estudadas 57

Figura 13. Concentração média (µg g-1) de Cu, Fe e Zn em

músculo de corvina,tainha e peixe espada 58

Figura 14. Concentração média (µg g-1) de Cu, Fe e Zn em

fígado de corvina, tainha e peixe espada 58

Figura 15. Concentração média (µg g-1) de Cd, Pb e Ni em

músculo de corvina, tainha e peixe espada 59

Figura 16. Concentração média (µg g-1) de Cd, Pb e Ni em fígado

de corvina, tainha e peixe espada 59

Figura 17. Análise dos componentes principais em músculo e fígado de peixe espada (PE e PE F), músculo e fígado de corvina

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Figura 19. Correlações entre as variáveis (corvina) 62

Figura 20. Correlações entre as variáveis (tainha) 63

Figura 21. Concentração média (µg g-1) de Cu, Fe e Zn no

tecido muscular das espécies de crustáceo estudadas 64

Figura 22. Concentração média (µg g-1) de Cd, Pb e Ni no

tecido muscular das espécies de crustáceo estudadas 64

Figura 23. Análise dos componentes principais (crustáceos) 65

Figura 24. Correlações entre as variáveis (camarão) 66

Figura 25. Concentração média (µg g-1) de Cu, Fe e Zn em

músculo e vísceras da espécie de siri azul 67

Figura 26. Concentração média (µg g-1) de Cd, Pb e Ni em

músculo e vísceras de siri azul 67

Figura 27. Análise dos componentes principais das amostras

de tecido muscular (SI M), vísceras (SI V) e ovos de siri (SI O) 68

Figura 28. Correlações entre as variáveis (siri) 69

Figura 29. Concentração média (µg g-1) de Cu, Fe e Zn em

fêmeas e machos da espécie de siri azul 70

Figura 30. Concentração média (µg g-1) de Cd, Pb e Ni em

fêmeas e machos da espécie de siri azul 70

Figura 31. Concentração média (µg g-1) de Cu, Fe e Zn em músculo e vísceras das fêmeas ovígeras (F Ov.) e não

ovígeras (F) de siri azul 71

Figura 32. Concentração média (µg g-1) de Cd, Pb e Ni em músculo e vísceras de fêmeas ovígeras (F Ov.) e não

ovígeras (F) de siri azul 72

Figura 33. Concentração média (µg g-1) de Cu, Fe e Zn em

músculo, vísceras e ovos das fêmeas ovígeras (siri) 73

Figura 34. Concentração média (µg g-1) de Cd, Pb e Ni em

músculo, vísceras e ovos das fêmeas ovígeras (siri) 73

Figura 35. Concentração média (µg g-1) de Cu, Fe e Zn em

tecido muscular de peixe espada, corvina e camarão 74

Figura 36. Concentração média (µg g-1) de Cd, Pb e Ni em tecido

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muscular de corvina em diferentes estações (seca e chuvosa) 76 Figura 38. Concentração média (µg g-1) de Cd, Pb e Ni em tecido

muscular de corvina em diferentes estações (seca e chuvosa) 76 Figura 39. Concentração média (µg g-1) de Cu, Fe e Zn em tecido

muscular de tainha em diferentes estações (seca e chuvosa) 77 Figura 40. Concentração média (µg g-1) de Cd, Pb e Ni em tecido

muscular de tainha em diferentes estações (seca e chuvosa) 77 Figura 40. Gráfico em duas dimensões dos principais fatores

Encontrados na análise dos componentes principais (todas as

espécies de peixe) 78

Figura 41. Gráfico em duas dimensões dos principais fatores Encontrados na análise dos componentes principais (todas as

espécies de crustáceos) 79 PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1012257/CA

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Tabela 1. Parâmetros biológicos do grupo de amostras de

peixe espada (Trichiurus lepturus) 40

Tabela 2. Parâmetros biológicos do grupo de amostras de

Corvina (Micropogonias furnieri) 41

Tabela 3. Parâmetros biológicos do grupo de amostras de

Tainha (Mugil liza) 42

Tabela 4. Parâmetros biológicos do grupo de amostras de

camarão (Farfantepenaeus brasiliensis) 43

Tabela 5. Parâmetros biológicos do grupo de amostras de

siri (Callinectes spp.) 44

Tabela 6. Parâmetros operacionais do ICP-MS ELAN DRC II 45

Tabela 7. Concentração dos elementos nas amostras de

DORM-3 (N= 20) 48

Tabela 8. Concentração dos elementos nas amostras de

TORT-2 (N= 10) 48

Tabela 9. Média, desvio-padrão, limite de detecção e

quantificação, expressos em ppb (N=10) 49

Tabela 11. Concentrações médias (em µg kg-1 por peso corporal em peso úmido) dos metais nas espécies analisadas da Baía

da Ilha Grande e os limites recomendados para cada elemento 80

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Anexo 1. Concentração (µg g-1) em peso seco de metais em

tecido muscular de peixe espada (Trichiurus lepturus) 92

Anexo 2. Concentração (µg g-1) em peso seco de metais em

fígado de peixe espada (Trichiurus lepturus) 93

Anexo 3. Concentração (µg g-1) em peso seco de metais em

tecido muscular de corvina (Micropogonias furnieri) 93

Anexo 4. Concentração (µg g-1) em peso seco de metais

em fígado de corvina (Micropogonias furnieri) 95

Anexo 5. Concentração (µg g-1) em peso seco de metais em

tecido muscular de tainha (Mugil liza) 95

Anexo 6. Concentração (µg g-1) em peso seco de metais em

fígado de tainha (Mugil liza) 96

Anexo 7. Concentração (µg g-1) em peso seco de metais em

tecido muscular de camarão rosa (Farfantepenaus brasiliensis) 97 Anexo 8. Concentração (µg g-1) em peso seco de metais em

tecido muscular de siri azul (Callinectes spp.) 98

Anexo 9. Concentração (µg g-1) em peso seco de metais em

víceras de siri azul (Callinectes spp.) 98

Anexo 10. Concentração (µg g-1) em peso seco de metais em

ovos de siri azul (Callinectes spp.) 99

Anexo 11. Estimativa dos autovalores das variáveis através do

teste Scree (camarão) 100

Anexo 12. Autovalores dos componentes principais dos

elementos traço (camarão) 100

Anexo 13. Componentes principais dos elementos analisados

(camarão) 101

Anexo 14. Gráfico dos principais fatores da análise dos

componentes principais (camarão) 101

Anexo 15. Estimativa dos autovalores das variáveis através do

teste Scree (siri) 102

Anexo 16. Autovalores dos componentes principais dos

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Anexo 18. Gráfico em três dimensões dos principais fatores

encontrados na análise dos componentes principais (siri) 103

Anexo 19. Estimativa dos autovalores das variáveis através do

teste Scree (peixe espada) 104

Anexo 20. Autovalores dos componentes principais dos

elementos traço (peixe espada) 104

Anexo 21. Componentes principais dos elementos traço

(peixe espada) 105

Anexo 22. Gráfico em três dimensões dos principais fatores encontrados na análise dos componentes principais

(peixe espada) 105

Anexo 23. Análise dos componentes principais das amostras

de músculo e fígado de peixe espada (PE e PEF) 106

Anexo 24. Estimativa dos autovalores das variáveis através do

Teste Scree (corvina) 106

Anexo 25. Autovalores dos componentes principais dos

elementos traço (corvina) 107

Anexo 26. Componentes principais dos elementos traço (corvina) 107 Anexo 27. Gráfico em duas dimensões dos principais fatores

encontrados na análise dos componentes principais (corvina) 108 Anexo 28. Análise dos componentes principais das amostras

de tecido muscular e fígado de corvina (CM e CF) 108

Anexo 29. Estimativa dos autovalores das variáveis através

do Teste Scree (tainha) 109

Anexo 30. Autovalores dos componentes principais dos

elementos traço (tainha) 109

Anexo 31. Componentes principais dos elementos traço (tainha) 110 Anexo 32. Gráfico em duas dimensões dos principais fatores

encontrados na análise dos componentes principais (tainha) 110 Anexo 33. Análise dos componentes principais das amostras

de tecido muscular e fígado de tainha (TM e TF) 111

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INTRODUÇÃO

As crescentes atividades industriais e agrícolas, observadas nas últimas décadas, assim como o crescimento populacional, vêm liberando para o meio ambiente uma série de contaminantes e poluentes, tais como, matéria orgânica, óleos e um grande número de outros compostos (Srogi, 2008).

Dentre os diversos tipos de poluentes que ocorrem no ambiente aquático, os metais recebem destaque, pois sua contaminação pode oferecer sérios riscos devido à sua toxicidade, persistência e bioacumulação na cadeia alimentar aquática (Smith, 1993; Yilmaz, Ozdemir et al., 2007). Por isso, o estudo da contaminação de áreas costeiras é de grande importância, pois destas áreas provêem as principais fontes de proteína animal de origem marinha, para grande parte da população (Forstner e Wittmann, 1979).

A região costeira do estado do Rio de Janeiro apresenta grandes centros urbanos e industriais, os quais geralmente lançam nos sistemas aquáticos dejetos resultantes de suas atividades, tais como, esgotos domésticos, efluentes industriais e agrotóxicos sem o devido tratamento prévio (Feema, 1990).

Apesar da presença das potenciais fontes de poluição (um porto comercial, duas usinas nucleares, o terminal de petróleo da Ilha Grande (TEBIG, Petrobrás), um terminal de atividade mineradora (MBR, Ilha Guaíba) e um grande estaleiro), o ambiente aquático da Baía da Ilha Grande parece não sofrer impactos ambientais que gerem prejuízos ao ecossistema da região. Alguns autores consideram a Baía da Ilha Grande como área de referência devido aos baixos níveis de metais, tais como Ni, Cu, Cr, Mn, Zn e Hg em sedimentos, caracterizando-a como uma área não contaminada por fontes antrópicas desses metais (Lacerda, Pfeiffer et al., 1981a; Lacerda, Paraquetti et al., 2000; Cardoso, Boaventura et al., 2001).

A Baía da Ilha Grande, localizada no litoral sul do estado do Rio de Janeiro, é uma região costeira que tem sido objeto de alguns estudos ambientais (Bizerril e Costa, 2001), no entanto, poucos dados estão disponíveis a respeito da

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acumulação de metais na biota desta região (Guimarães, Lacerda et al., 1982; Junior, Araujo et al., 2002).

Neste estudo, foram determinadas as concentrações de cobre, ferro, zinco, cádmio, chumbo e níquel nos tecidos e órgãos de organismos marinhos (peixes e crustáceos) da Baía da Ilha Grande. Os organismos estudados representam algumas das espécies mais abundantes que ocorrem na baía e também, são frequentemente consumidos pela população local.

O método analítico aplicado foi a espectrometria de massa com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) sem cela de reação, de alta sensibilidade. A exatidão e a precisão da metodologia empregada foram avaliadas através da utilização de materiais certificados de referência fornecidos pelo National Research Council of Canada (DORM-3, proteína de peixe e TORT-2, hepatopâncreas de lagosta). Estes padrões, cujos teores de metais são certificados, foram escolhidos por apresentarem matrizes semelhantes às dos organismos marinhos analisados neste trabalho.

Espera-se que os dados e resultados gerados supram a carência de informações a respeito das concentrações de metais na biota aquática da Baía da Ilha Grande. PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1012257/CA

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OBJETIVOS

2.1.

Objetivo geral

Determinar e avaliar as concentrações de Cu, Cd, Pb, Fe, Ni e Zn em tecidos de diferentes organismos que habitam o ecossistema da Baía da Ilha Grande, uma importante área costeira brasileira.

2.2.

Objetivos específicos

• Determinar as concentrações de Cu, Cd, Pb, Fe, Ni e Zn no tecido muscular e no fígado de três espécies de peixe com diferentes hábitos alimentares, assim como no tecido muscular, vísceras e ovos de uma espécie de siri e, também, no tecido muscular de uma espécie de camarão da Baía da Ilha Grande;

• Avaliar as variações das concentrações de Cu, Cd, Pb, Fe, Ni e Zn obtidas em relação aos parâmetros biológicos dos indivíduos estudados, tais como comprimento total, peso e sexo;

• Verificar a influência da sazonalidade na concentração de Cu, Cd, Pb, Fe, Ni e Zn nos peixes estudados;

• Investigar se ocorre a transferência trófica de Cu, Cd, Pb, Fe, Ni e Zn na teia aquática estudada;

• Verificar se ocorre a transferência de Cu, Cd, Pb, Fe, Ni e Zn das fêmeas ovígeras de siri para os seus respectivos ovos;

• Avaliar se as concentrações de Cu, Cd, Pb, Fe, Ni e Zn encontram-se dentro dos limites recomendados pela legislação brasileira e

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americana para o consumo humano da região metropolitana do Rio de Janeiro. PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1012257/CA

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FUNDAMENTOS TEÓRICOS

3.1. Metais

Os metais podem ser classificados como essenciais e não essenciais com relação às funções biológicas desempenhadas. Os elementos essenciais desempenham importante papel no metabolismo dos organismos quando presentes em pequenas concentrações, entretanto, alguns desses elementos podem apresentar alta toxicidade quando presentes em concentrações elevadas. Os elementos não essenciais geralmente são tóxicos, pois não desempenham nenhuma função biológica conhecida (Esteves, 1998).

Geralmente, o mecanismo de toxicidade mais relevante é a inativação de enzimas, pois todo metal de transição divalente reage prontamente com o grupo amino e com o grupo das sulfidrilas das proteínas. Alguns deles podem competir com elementos essenciais e substituí-los no metabolismo enzimático (Forstner, 1989.).

Na Figura 1 está representada a influência da concentração de um elemento sobre o desenvolvimento de um ser vivo. Observa-se que o aumento da concentração dos elementos essenciais acarreta em melhoria no desenvolvimento do organismo, que passa de deficiente para saudável. Entretanto, acima de uma determinada faixa de concentração, este elemento passa a exercer uma ação tóxica contra o organismo, influenciando, portanto, em seu desenvolvimento e, acima de um limite de concentração, o elemento torna-se letal para o organismo. Para os elementos não essenciais, há uma faixa de concentração em que o organismo tolera a sua presença. Entretanto, acima de determinados limites de concentração, este se torna tóxico e em seguida letal para o organismo (Lima e Merçon, 2011).

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Figura 1. Representação gráfica da relação entre a concentração do elemento e seu efeito no organismo (adaptado de (Galvão, 2003)).

A toxicidade dos elementos depende em grande parte da forma química do elemento, cujo estudo é conhecido como especiação. O cádmio e o chumbo, por exemplo, não são particularmente tóxicos nas suas formas de elementos livres condensados, porém nas suas formas catiônicas e quando ligados a cadeias curtas de átomos de carbono, são perigosos. A dose, ou seja, a quantidade absorvida também influencia na toxicidade destes elementos, pois mesmo os elementos essenciais podem ser tóxicos, se absorvidos acima dos limites toleráveis para o funcionamento normal dos seres vivos (Baird, 2002; Melo, 2003).

Além disso, o excesso de um elemento pode causar o “efeito coquetel”, no qual o excesso de um elemento pode causar a deficiência de outro(s) em um organismo. Um exemplo é o excesso de chumbo no organismo, que interfere na absorção de cálcio, ferro, cobre e zinco (Melo, 2003).

3.1.1. Ferro

O ferro puro é um metal branco prateado, maleável, muito reativo, facilmente oxidável e raramente encontrado em sua forma elementar na natureza, exceto o de origem meteorítica (Lima e Pedrozo, 2001). Na crosta terrestre é

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encontrado na forma de minérios, sendo os mais frequentes a hematita, a magnetita e a pirita (Forstner e Wittmann, 1979).

As principais fontes naturais são o desgaste das rochas contendo minérios de ferro, meteoritos e escoamento superficial do metal, enquanto as fontes antrópicas são o uso de fertilizantes na agricultura, efluentes de esgoto municipais e industriais e atividades de mineração, fundição, soldagem, polimento de metais e o uso de compostos de ferro como agentes antidetonantes da gasolina (Lima e Pedrozo, 2001).

O ferro é o elemento de transição mais abundante e o mais conhecido no sistema biológico, sendo vital a todos os organismos (Toma, 1984). Este é um elemento essencial responsável pela manutenção de processos vitais, como carrear o oxigênio no sangue dos organismos (Kehrig, Costa et al., 2007).

3.1.2. Zinco

O zinco é um metal branco azulado, é geralmente encontrado como sulfeto, sendo o mais comum a esfarelita (ZnFeS), muitas vezes associado a outros metais como o Pb, Cd, Cu e Fe (Oliveira, 2007). As principais fontes antrópicas são a purificação desses metais, a mineração, a produção de aço e a queima de carvão e lixo (Azevedo e Chasin, 2003).

O Zn atua como co-fator de numerosas enzimas relacionadas ao metabolismo energético no corpo humano, auxilia na prevenção de doenças gastrointestinais e de outros sistemas metabólicos, porém a absorção excessiva desse metal pode levar à intoxicação (Duarte e Pascal, 2000; Atsdr, 2005).

Existem mais de 200 metaloenzinas que utilizam o zinco como co-fator e, portanto, a sua deficiência pode gerar diversos efeitos, como falhas no crescimento, retardo na maturidade sexual, que é acompanhada de desnutrição calórico-protéica, dermatites, cegueira noturna, atrofia testicular, impotência, retardo na cicatrização de ferimentos, doença renal crônica e anemia hemolítica (Oliveira, 2007). PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1012257/CA

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A ingestão de uma dose alta de zinco em um curto período de tempo pode causar dores estomacais, náuseas e vômitos, enquanto que a ingestão de altas doses de zinco por vários meses pode causar anemia, danos pancreáticos e diminuição de HDL no sangue (Oliveira, 2007).

3.1.3. Cobre

O cobre é um metal marrom avermelhado com elevada condutividade térmica e elétrica, maleabilidade, baixa corrosividade e encontrado na natureza tanto na forma elementar como metálica (Pedroso e Lima, 2001).

As principais fontes naturais de Cu são os vulcões, os processos biogênicos, incêndios florestais e névoas aquáticas, enquanto as fontes antrópicas são as atividades de mineração e fundição pela queima de carvão como fonte de energia e pelos incineradores de resíduos municipais (Pedroso e Lima, 2001).

No ambiente aquático, o estado de oxidação mais importante é o cobre bivalente. Este metal na forma trivalente é um forte agente oxidante, ocorrendo em poucos compostos e não apresentando relevância industrial ou ambiental (Organization, 1998).

Este elemento é essencial à vida, enquanto ativador de sistemas enzimáticos ligados, sobretudo, à cadeia respiratória e contribui para a regeneração da hemoglobina do sangue (Mendes e Oliveira, 2004).

O excesso deste metal pode causar alergias, irritações nos olhos, nariz e boca, além de náuseas e diarréias. Cabe ressaltar que os sintomas podem piorar se a ingestão for via oral, através da água e do alimento, podendo causar danos ao fígado e aos rins e, em casos extremos, levar o indivíduo à morte (Atsdr, 2004).

3.1.4. Níquel

O níquel é um metal prateado que ocorre naturalmente na crosta terrestre. As principais fontes naturais são as poeiras de meteoros, vulcões, vegetação e

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fogo de florestas, enquanto as fontes antrópicas são os resíduos de combustão de óleo, mineração e refino de níquel, incineradores municipais, queima de carvão vegetal, incineração de Iodo e produção de liga cobre-níquel (Vieira, 2007).

Este metal atua como co-fator ou componente estrutural de metaloenzimas específicas no homem e encontra-se nos ossos, pele, músculos e fígado (Franco, 1992).

3.1.5. Cádmio

O Cádmio é um metal que pode apresentar-se na cor prata esbranquiçado, azulado ou metálico lustroso, foi descoberto como um constituinte da Smithsonita (ZnCO3), é relativamente raro e não encontrado em estado puro na natureza (Leprevost, 1978; Cardoso e Chasin, 2001). É encontrado principalmente na forma de sulfeto, em depósitos minerais que contém zinco, e também ocorre em associação com o chumbo e cobre em fundições e refino desses metais (Cetesb, 2001).

O Cd apresenta consistência mole e possui várias propriedades físicas e químicas semelhantes ao zinco, o que explica a ocorrência desses metais juntos na natureza (Cardoso e Chasin, 2001). Os ciclos de Cd e Zn são muito semelhantes, ambos possuem similar estrutura atômica e eletronegatividade (Oliveira, 2007).

Este elemento é encontrado no estado de valência 2 e seu tempo de meia-vida no organismo varia de um a três anos, o que o torna tóxico em face de sua acumulação (Franco, 1992).

As principais fontes naturais são rochas sedimentares e rochas fosfáticas de origem marítima, enquanto as fontes antrópicas são atividades envolvendo mineração, produção, consumo e disposição de produtos que utilizam o cádmio, como, por exemplo, as ligas de cádmio e componentes eletrônicos (Cardoso e Chasin, 2001).

A principal causa da toxicidade através do cádmio pode estar relacionada à sua combinação com grupos tiólicos (SH) de enzimas e proteínas, o que provoca desarranjos no metabolismo (Organization, 1992).

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No ser humano, é armazenado nos rins, fígado, ossos e dentes, causa a diminuição do crescimento e da reprodução, hipertensão e disfunção renal e pulmonar (Franco, 1992).

3.1.6. Chumbo

O chumbo é um metal cinza azulado, inodoro, maleável, sensível ao ar e encontrado com relativa abundância na crosta terrestre, quase sempre como sulfato de chumbo (galena), porém pode ser encontrado na forma de carbonato de chumbo (cerussita - PbCO3), sulfato de chumbo (anglesita - PbSO4) e clorofosfato de chumbo (piromorfita - Pb5Cl(PO4)3). A concentração iônica livre é o fator mais importante que influencia na toxicidade do metal, ao qual interfere na disponibilidade do chumbo para os organismos (Azevedo e Chasin, 2003; Oliveira, 2007).

As principais fontes naturais deste metal são as emissões vulcânicas, intemperismo geoquímico e aerossóis aquáticos, enquanto as fontes antrópicas são as atividades de mineração e fundição de chumbo primário (oriundo do minério) e secundário (oriundo da recuperação de sucatas ou baterias) (Paoliello e Chasin, 2001).

Após ser absorvido, o chumbo é distribuído pelo sangue e transportado através da hemoglobina aos diversos órgãos e sistemas onde exerce seu efeito tóxico, sendo a toxicidade função da forma química do chumbo. É armazenado de forma inerte nos ossos e se torna nocivo quando é mobilizado (Oliveira, 2007).

Este interfere em funções celulares, altera os processos genéticos ou cromossômicos, inibindo reparo de DNA e agindo como iniciador e promotor na formação de câncer (Duarte e Pascal, 2000).

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3.2.

Os metais no ambiente aquático

Os metais estão presentes em sistemas aquáticos, mesmo que não haja perturbação antrópica do ambiente e a sua concentração pode aumentar em razão de processos naturais ou antrópicos (Yabe e Oliveira, 1998). Dentre os processos naturais, os que mais contribuem para o aparecimento de metais nos ambientes aquáticos são o intemperismo de rochas e a erosão de solos ricos nestes materiais (Mortatti e Probst, 1998). As principais fontes antrópicas que contribuem para o aparecimento destes elementos no ecossistema aquático são as atividades industriais, as atividades de mineração, os garimpos de ouro, os efluentes domésticos, as águas superficiais provenientes de áreas cultivadas com adubos químicos e defensivos agrícolas e as precipitações atmosféricas de cinzas ou pequenas partículas provenientes de queimadas naturais (Nriagu e Pacyna, 1988; Esteves, 1998; Jordão, Pereira et al., 1999; Ramalho, Sobrinhos et al., 2000).

No ambiente aquático, os metais estão distribuídos na fase aquosa (coluna d’água e água intersticial), na fase sólida (suspensa e sedimentada) e nos organismos aquáticos, sendo a troca entre estas fases dinâmica e varia de um ecossistema para outro (Conceição, 2004).

Os poluentes podem ser incorporados pelos organismos aquáticos através da água, da alimentação, da respiração e até mesmo da própria pele. Cabe ressaltar que a principal via de incorporação dos metais pelos organismos é através da alimentação (Zagatto e Bertoletti, 2006).

A acumulação dos metais nos tecidos dos organismos aquáticos é influenciada por alguns fatores, tais como temperatura, salinidade, variações sazonais e parâmetros bióticos. Porém, a concentração do elemento a que o organismo está exposto, através da água, sedimento e alimento, é um dos parâmetros mais importantes a ser considerado (Kehrig, Costa et al., 2007).

A biota aquática é capaz de concentrar os elementos em várias ordens de grandeza acima das concentrações encontradas na coluna d’água, sendo por isso responsável por grande parte da dinâmica destes poluentes no ambiente marinho. Além disso, ela também responde por grande parte da reciclagem de metais retidos nos compartimentos abióticos do sistema (sedimento e material particulado

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em suspensão) e, consequentemente, constitui a principal via de exportação desses elementos do ambiente marinho para o terrestre via cadeia alimentar, podendo chegar até o homem (Fowler, 1982; Pfeiffer, Lacerda et al., 1985).

Sendo assim, um dos métodos mais eficientes para avaliar a poluição química em ecossistemas aquáticos é a determinação das concentrações de poluentesem tecidos e órgãos de diferentes organismos aquáticos (Farkas, Salánki et al., 2001). PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1012257/CA

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4

MÉTODOS ANALÍTICOS UTILIZADOS NA QUANTIFICAÇÃO

DE METAIS

Os métodos analíticos utilizados na caracterização química de amostras ambientais são variados. Os métodos clássicos, como a gravimetria e a volumetria exigem tempo e recursos humanos intensivos e, além disso, os seus limites de detecção não respondem às exigências impostas na atualidade.

Por isso, estes métodos foram substituídos por métodos instrumentais (Figura 2), como a espectrometria de absorção atômica com chama (F AAS), com forno de grafite (GF AAS) e com geração de hidretos (HF-AAS), a espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) e a espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP- MS) (Ribeiro, 2006).

Figura 2. Capacidade analítica de alguns métodos (adaptado de (Ribeiro, 2006)). PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1012257/CA

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É importante ressaltar que nos últimos 40 anos foram realizados o desenvolvimento (ou redescobrimento) de vários métodos, técnicas e procedimentos analíticos, com o objetivo, entre outros, de melhorar os limites de detecção disponíveis, devido ao crescente interesse relativo à análise de traços em amostras ambientais e biológicas e à alta toxicidade apresentada por alguns elementos, geralmente em concentrações na faixa de microgramas por quilograma, para alguns organismos, com o intuito de se estimar o impacto dessas concentrações no meio ambiente, principalmente no sistema aquático (Nordberg, Fowler et al., 2007; Srogi, 2008).

A substituição, na absorção atômica, da chama por atomizadores eletrotérmicos, bem mais sensíveis, são exemplos desta evolução (Welz e Sperling, 1999). Outro exemplo foi a evolução do ICP OES para o ICP-MS.

Hoje em dia, ambas as técnicas (ICP OES e ICP-MS) convivem em seus respectivos campos de aplicação, mas não resta dúvida quanto ao salto de sensibilidade e de limites de detecção trazido pelo ICP-MS (Bocca, Conti et al., 2007; Nordberg, Fowler et al., 2007).

4.1.

Espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS)

A espectrometria de massas é uma técnica analítica instrumental que permite separar espécies iônicas pela razão entre a massa e a carga (Giné-Rosias, 1999), utilizando como fonte de ionização um plasma de argônio de energia alta (até 1,5 kW) e, como detector, um espectrômetro de massa de alta ou baixa resolução (setores magnético e elétrico, ou quadrupolo), apresentando como principal vantagem a possibilidade de análise multielementar (e isotópica) sequencial rápida, aliada à alta sensibilidade (Chaves, 2008).

Esta técnica permite determinar muitos elementos da tabela periódica (cerca de 90%), com limites de detecção na ordem de 0,001 µg L-1 a 0,1 µg L-1 (Chaves, 2008) e pode ser considerada universal, pois serve para analisar misturas de substâncias sólidas, líquidas e gasosas e, também consegue detectar e separar as espécies na presença de matrizes complexas (Giné-Rosias, 1999).

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Um espectrômetro de massas com plasma indutivamente acoplado é composto principalmente por um sistema de introdução de amostras (normalmente um nebulizador); uma fonte de íons, neste caso o plasma acoplado (ICP), que é uma fonte de alta temperatura que promove a ionização; a interface, que promove a transferência dos íons para um sistema analisador de massas (quadrupolo) e um sistema de detecção dos íons (detector multiplicador de elétrons).

A espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado tem sido amplamente descrita na literatura (Montaser, 1998) e já foi assunto de dissertações e teses defendidas neste departamento de Química da PUC. Portanto, não serão abordados aqui os fundamentos desta técnica.

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5

CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO E ESPÉCIES

ANALISADAS

5.1.

Área de estudo

5.1.1.

Baía da Ilha Grande

A Baía da Ilha Grande (Figura 3) é uma baía muito acidentada, apresentando várias pequenas baías no seu interior, tais como a de Parati, a da Ribeira e a Enseada do Frade, além de ser pontilhada de muitas ilhas (365 ilhas), que diminuem a hidrodinâmica (Bizerril e Costa, 2001). É uma importante região para o mercado turístico do Rio de Janeiro e é considerada uma das áreas mais importantes deste estado em termos de produtividade pesqueira (Kehrig, Malm et al., 1998; Bizerril e Costa, 2001).

Localizada no litoral sul do estado do Rio de Janeiro (cidade de Angra dos Reis), entre as latitudes 22°50´S e 23°20´S e longitudes 44°45´W e 44°00´W, possui uma área de 65.258 hectares e aproximadamente 350 quilômetros de perímetro na linha d´água e compõe um complexo estuarino com a Baía de Sepetiba (Creed, Pires et al., 2007). O clima da região é tropical, quente e úmido, com temperatura anual média de aproximadamente 23ºC e precipitação anual de 2.400 milímetros (Souza e Moulton, 2005; Silva-Filho, Machado et al., 2006).

Uma importante característica em relação à circulação da Baía da Ilha Grande é que, de acordo com diversos autores baseados nos dados hidrográficos do trabalho de (Signorini, 1980), a região da Baía da Ilha Grande e de Sepetiba forma um grande sistema estuarino parcialmente misturado, que apresenta duas entradas de água oceânica, uma em cada lado da Ilha Grande, denominadas: barra leste (próxima à Baía de Sepetiba) e barra oeste (entre as Pontas da Juatinga e dos

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Meros); tendo a Baía de Sepetiba como a principal fonte de água doce (Ikeda, Godoi et al., 1989; Bizerril e Costa, 2001).

A circulação das águas ocorre no sentido horário (leste/sudoeste) e é considerada fraca devido à maré sobreposta por um fluxo quase estacionário, o qual é induzido pelos diferentes gradientes de densidade de água. As velocidades das correntes possuem valores em torno de 20 centímetros por segundo (Ikeda, Godoi et al., 1989; Creed, Pires et al., 2007).

Figura 3. Região da Baía da Ilha Grande e Baía de Sepetiba (adaptado de (Kehrig, Malm et al., 1998).

A região da Ilha Grande abriga enormes belezas paisagísticas e riquezas naturais em relação à sua fauna e flora (Costa, 1998). É situada entre as duas maiores metrópoles do Brasil: Rio de Janeiro e São Paulo, sendo considerada uma área não poluída mesmo recebendo contaminantes através da deposição atmosférica advinda destes dois centros urbanos, no qual a atividade industrial é muito intensa (Molisani, Marins et al., 2004).

A região da Ilha Grande apresenta alguns empreendimentos de grande porte, tais como um porto comercial, duas usinas nucleares, um terminal de petróleo (Terminal de Petróleo da ilha Grande, TEBIG, Petrobrás), um grande estaleiro e um terminal de atividade mineradora (MBR, Ilha Guaíba) (Creed, Pires et al., 2007; Ignacio, Julio et al., 2010).

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Apesar da presença das potenciais fontes de poluição citadas, o ambiente aquático da região parece não sofrer impactos ambientais que gerem prejuízos ao ecossistema da região. Alguns autores consideram a Baía da Ilha Grande como área de referência devido aos baixos níveis de metais, tais como Ni, Cu, Cr, Mn, Zn e Hg em sedimentos, caracterizando-a como uma área não contaminada por fontes antrópicas desses metais (Lacerda, Pfeiffer et al., 1981b; Cardoso, Boaventura et al., 2001).

5.2.

Espécies estudadas

5.2.1.

Trichiurus lepturus (peixe- espada)

Trichiurus lepturus, conhecida vulgarmente como peixe espada (Figura 4), possui a cor prateada e um corpo longo em forma de fita. Essa espécie é encontrada em águas quentes e temperadas (Bittar, Castello et al., 2008).

Com relação ao hábito alimentar essa espécie é predominantemente piscívora, porém cefalópodes e crustáceos peneídeos também são incorporados à sua dieta (Chiou, Chen et al., 2006).

Por influência da disponibilidade de alimentos esse peixe apresenta heterogeneidade espacial e temporal (Martins, Haimovici et al., 2005) e por viverem em regiões próximas à costa a intensidade alimentar é acentuada de modo a suprir as necessidades energéticas associadas ao crescimento, à reprodução e à desova (Bittar, Castello et al., 2008).

O peixe espada é um predador voraz, que nesse estudo, representa o topo de cadeia. PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1012257/CA

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Figura 4. Exemplar de Trichiurus lepturus (adaptado de www.pescaesportiva.org).

5.2.2.

Micropogonias furnieri (corvina)

Micropogonias furnieri, conhecida vulgarmente como corvina (Figura 5), possui o corpo comprido, coloração prateada, estrias amarelas nos flancos e pretas no dorso (Figueiredo, 1970). É um peixe característico da região tropical e ocorre ao longo de toda a costa brasileira, sendo mais abundante ao sul de Cabo Frio (RJ) (Vazzoler, 1971).

O comprimento total das corvinas pode alcançar 350 mm com 1 ano de vida e migrar para águas que possuem uma maior salinidade (Carvalho-Filho, 1999). Geralmente, seu comprimento encontra-se entre uma faixa que varia de 190 a 610 mm. Esses indivíduos atingem a maturidade sexual quando estão com 450 mm de comprimento ou com 4 anos de idade (Vazzoler, Zaneti et al., 1973).

A corvina caracteriza-se como uma espécie carnívora bentófoga, ou seja, alimenta-se de animais vivos no fundo do mar (Vazzoler, 1975). Seu aparato bucal é voltado para baixo. Sendo assim, essa espécie reflete bem a influência da região costeira onde vive (Vazzoler, 1975).

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Figura 5. Exemplar de Micropogonias furnieri (adaptado de (Seixas, 2004). 5.2.3.

Mugil liza (tainha)

Mugil liza, conhecida vulgarmente como tainha (Figura 6), possui corpo alongado, fusiforme e robusto, com o dorso verde-azulado, flancos prateados e ventre claro. É uma espécie característica de águas tropicais e subtropicais do Atlântico Ocidental e é encontrada em todo o litoral brasileiro. Apresentam grande importância para a pesca artesanal e comercial no país e são frequentes na dieta humana (Szpilman, 1991).

O comprimento total da tainha pode alcançar 1 metro e pode pesar até aproximadamente 6 kg. Esses indivíduos atingem a maturidade sexual quando apresenta um comprimento próximo a 400 mm (Carvalho, 2008).

Com relação ao hábito alimentar, a tainha é iliófaga, ou seja, se alimenta próximo ao sedimento, de detritos orgânicos e filamentos de alga. Dentre os principais itens alimentares da tainha, cerca de 80% são representados pelas algas diatomáceas bentônicas (Szpilman, 1991; Blabber, 1997; Silva e Sergipense, 1997).

Figura 6. Exemplar de Mugil liza (adaptado de (Seixas, 2004)).

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5.2.4.

Callinectes spp. (Siri azul)

Callinectes (crustácea, portunidae), conhecido vulgarmente como siri azul (Figura 7), possui carapaça ovalada achatada, dorso-ventralmente de cor azul esverdeada ou verde acinzentada com grânulos na região dorsal, distribuídos de acordo com as espécies, e provido por espinhos e quatro pares de patas ambulatórias (pereiópodos), sendo o último par adaptado à natação (Virga, 2006). As espécies principais que ocorrem no litoral brasileiro são: C. sapidus, C. danae, C. bocourti, C. ornatus, C. exasperatus, C. marginatus e C. similis (Virga, Geraldo et al., 2007).

Os siris da família Portunidae são comuns em habitats costeiros das regiões tropicais, subtropicais e temperadas e são muito importantes nas relações tróficas entre peixes e animais de fundos arenoso e lodoso. Estes habitam usualmente águas salobras em manguezais, estuarinas e até hipersalinas (Willians, 1974; Virga, Geraldo et al., 2007).

Com relação ao hábito alimentar, os siris, são onívoros. Eles se alimentam geralmente de matéria orgânica morta (animais e vegetais), mas podem capturar pequenos peixes e invertebrados bentônicos, como bivalves e outros crustáceos (Mantelatto e Christofoletti, 2001).

Figura 7. Exemplar de Callinectes spp.

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5.2.5.

Farfantepenaeus brasiliensis (camarão rosa)

O camarão Farfantepenaeus brasiliensis, conhecido vulgarmente como camarão rosa (Figura 8), é amplamente distribuído ao longo do Atlântico Ocidental. Essa espécie é encontrada desde o Cabo Hatteras, Carolina do Norte (USA) até a Lagoa dos Patos, Rio Grande do Sul (Brasil) (Pinheiro, 2008).

Os adultos se reproduzem em regiões ao largo da costa e as larvas são levadas pelas correntes para o interior dos estuários, onde se desenvolvem até certa etapa da fase juvenil. A partir daí eles migram para as regiões costeiras e permanecem até fazerem parte do estoque reprodutor e assim completarem o ciclo de vida (Pinheiro, 2008).

Com relação ao hábito alimentar, o camarão é uma espécie onívora, ou seja, alimenta-se de pequenos animais ou matéria orgânica em decomposição.

Figura 8. Exemplar de Farfantepenaeus brasiliensis

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6

MATERIAL E MÉTODOS

6.1.

Amostragem

Durante os anos de 2009, 2010 e 2011, foram coletadas na área de estudo as seguintes espécies de peixe: Trichiurus lepturus (N= 23) – peixe espada, peixe piscívoro; Micropogonias furnieri (N= 32) - corvina, peixe carnívoro e Mugil liza (N= 25) - tainha, peixe iliófago. Em 2010, também foram coletadas as seguintes espécies de siri e camarão: Callinectes spp. (N= 26) - siri azul, espécie onívora e Farfantepenaeus brasiliensis (N= 90) - camarão rosa, espécie onívora. Estas últimas espécies foram coletadas através de uma rede de arrasto utilizada na pesca do camarão rosa.

Todas as espécies estudadas foram coletadas por pescadores da região da Ilha Grande e foram transportadas em caixas térmicas com gelo até o Laboratório Especializado em Meio Ambiente (LEMA), localizado na Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro.

Os indivíduos das espécies de peixe foram pesados, medidos (comprimento total) e tiveram o sexo identificado. Em seguida, o fígado e o tecido muscular (dorso-lateral esquerdo) dos indivíduos foram retirados, segundo as recomendações da FAO (Fao, 1983) e, posteriormente, as amostras foram liofilizadas para futuras análises.

Nas Tabelas 1, 2 e 3, são apresentados alguns parâmetros biológicos dos peixes coletados bem como, as estações de coleta dos mesmos.

Os indivíduos da espécie de siri foram pesados, tiveram o sexo identificado e foram medidos com auxílio de um paquímetro (0,1 mm), onde a largura da carapaça foi medida entre a base dos espinhos laterais e o comprimento pela posição vertical do abdômen (Andrade, Matos et al., 2011). Em seguida, o tecido muscular, as vísceras e os ovos (fêmeas ovígeras) dos indivíduos foram retirados. Posteriormente, as amostras foram liofilizadas para futuras análises.

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Os camarões foram pesados e medidos com o auxílio de um paquímetro e em seguida as cabeças, as caudas e os exoesqueletos foram retirados. Posteriormente o tecido muscular foi liofilizado para futuras análises.

Tabela 11. Parâmetros biológicos do grupo de amostras de peixe espada (Trichiurus lepturus).

CÓDIGO SEXO PESO (g) COMPRIMENTO

TOTAL (cm) ESTAÇÃO DA COLETA PE 01 Macho 452,7 84 Chuvosa PE 02 Fêmea 582,9 102 Chuvosa PE 03 Fêmea 836,1 104 Chuvosa PE 04 Macho 965,7 96 Chuvosa PE 05 Fêmea 880,4 112 Chuvosa PE 06 Fêmea 1357,2 130 Chuvosa PE 07 Fêmea 680,5 110 Chuvosa PE 08 Fêmea 543,2 75 Chuvosa PE 09 Fêmea 511,0 97 Chuvosa PE 10 Fêmea 416,8 92 Chuvosa PE 11 Macho 565,8 97 Chuvosa PE 12 Fêmea 587,6 100 Chuvosa PE 13 Fêmea 437,4 95 Chuvosa PE 14 Fêmea 499,9 95 Chuvosa PE 15 Indefinido 505,9 98 Chuvosa PE 16 Fêmea 618,2 109 Chuvosa PE 17 Fêmea 1009,9 115 Chuvosa PE 18 Fêmea 584,6 95 Chuvosa PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1012257/CA

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PE 19 Fêmea 577,9 95 Chuvosa

PE 20 Fêmea 817,9 119 Chuvosa

PE 21 Macho 525,2 91 Chuvosa

PE 37 Macho 1001,3 106 Chuvosa

PE 38 Macho 1074,7 118 Chuvosa

Tabela 12. Parâmetros biológicos do grupo de amostras de Corvina (Micropogonias furnieri).

CÓDIGO SEXO PESO

(g) COMPRIMENTO TOTAL (cm) ESTAÇÃO DA COLETA C 22 Fêmea 529,1 37 Chuvosa C 23 Macho 305,5 29 Chuvosa C 25 Fêmea 361,1 33 Chuvosa C 28 Macho 300,4 31 Chuvosa C 29 Macho 281,6 30 Chuvosa C 33 Macho 1027,9 46 Chuvosa C 34 Fêmea 769,5 42 Chuvosa C 35 Fêmea 667,5 40 Chuvosa C 36 Fêmea 306,4 30 Chuvosa C 37 Macho 724,8 41 Chuvosa C 39 Fêmea 769,5 42 Chuvosa C 40 Macho 601,4 38 Chuvosa C 41 Fêmea 667,5 40 Chuvosa C 42 Fêmea 647,0 39 Chuvosa C 43 Fêmea 530,0 38 Chuvosa C 44 Fêmea 660,5 40 Chuvosa C 039 Fêmea 1384,0 50 Seca C 040 Macho 1776,4 56 Seca C 041 Fêmea 996,6 47 Seca PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1012257/CA

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C 042 Fêmea 1806,4 56 Seca C 043 Fêmea 1334,7 50 Seca C 044 Fêmea 1126,9 47 Seca C 045 Macho 1233,5 49 Seca C 046 Fêmea 1318,5 51 Seca C 047 Macho 1076,3 49 Seca C 048 Macho 1025,2 47 Seca C 70 Indefinido 309,6 33 Chuvosa C 71 Indefinido 435,0 38 Chuvosa C 72 Indefinido 330,0 34 Chuvosa C 73 Indefinido 415,8 35 Chuvosa C 74 Indefinido 393,7 34 Chuvosa C 75 Indefinido 526,0 38 Chuvosa

Tabela 13. Parâmetros biológicos do grupo de amostras de Tainha (Mugil liza).

CÓDIGO SEXO PESO

(g) COMPRIMENTO TOTAL (cm) ESTAÇÃO DA COLETA T 49 Fêmea 1494,2 57 Seca T 50 Fêmea 1495,2 57 Seca T 51 Fêmea 2103,0 62 Seca T 52 Indefinido 1119,2 55 Seca T 53 Macho 1190,0 54 Seca T 54 Macho 1140,9 52 Seca T 55 Indefinido 1124,8 53 Seca T 56 Fêmea 1359,4 57 Seca T 57 Indefinido 1184,5 54 Seca T 58 Indefinido 1426,9 56 Seca T 59 Fêmea 1414,0 55 Seca T 60 Fêmea 1368,7 53 Seca PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1012257/CA

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T 61 Fêmea 1511,5 57 Seca T 62 Indefinido 1059,9 52 Seca T 63 Macho 1288,2 55 Seca T 70 Fêmea 1131,4 53 Chuvosa T 71 Fêmea 992,0 49 Chuvosa T 72 Fêmea 1297,0 55 Chuvosa T 73 Indefinido 1085,0 53 Chuvosa T 74 Indefinido 1025,7 51 Chuvosa T 75 Macho 1189,6 52 Chuvosa T 76 Macho 1079,0 51 Chuvosa T 77 Fêmea 1214,9 54 Chuvosa T 78 Macho 1111,3 54 Chuvosa T 79 Fêmea 1165,3 52 Chuvosa

Tanto os indivíduos de Farfantepenaeus brasiliensis quanto os indivíduos de Callinectes spp. foram separados por classes de tamanhos. Desta forma, obtiveram-se diferentes grupos de amostras compostas. Os parâmetros das amostras compostas são apresentados nas Tabelas 4 e 5.

As amostras coletadas perderam aproximadamente 70 % de água após o processo de liofilização.

Tabela 14. Parâmetros biológicos do grupo de amostras de camarão (Farfantepenaeus brasiliensis). CÓDIGO PESO MÉDIO (g) N COMPRIMENTO MÉDIO (cm) Cam 1 130,4 6 19,7 Cam 2 118,1 9 16,9 Cam 3 78,7 9 15,0 Cam 4 86,7 9 15,3 Cam 5 42,3 8 12,9 Cam 6 55,6 9 13,7 Cam 7 38,7 13 10,9 Cam 8 9,7 7 9,0 PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1012257/CA

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Cam 9 8,6 20 7,2

Tabela 15. Parâmetros biológicos do grupo de amostras de siri (Callinectes spp.).

CÓDIGO SEXO PESO

MÉDIO (g) N COMPRIMENTO MÉDIO (cm) LARGURA MÉDIA (cm) SA1 Macho 100,0 1 6,0 11,0 SA2 Fêmea 117,1 2 5,0 11,0 SA3 Fêmea 83,1 2 5,0 9,5 SA4 Macho 83,7 1 6,0 12,0 SA5 Fêmea 83,4 4 3,8 8,2 SA6 Fêmea 98,8 2 5,0 10,2 SA7 Macho 90,1 2 4,5 9,8 SA8 Macho 125,8 2 5,0 10,5

SA9 Fêmea ov.* 127,9 3 4,0 8,8

SA10 Fêmea ov.* 135,4 3 4,0 9,0

SA11 Fêmea ov.* 63,3 1 5,0 10,0

SA12 Fêmea ov.* 70,9 1 4,5 12,5

SA13 Fêmea ov.* 97,9 1 4,5 9,5

SA14 Fêmea ov.* 95,4 1 4,5 9,5

* Fêmea ovígera

6.2.

Preparo das amostras

As amostras liofilizadas foram decompostas em meio ácido utilizando bloco de digestão na proporção de 0,250 g de amostra para 5 mL de ácido nítrico bidestilado, sob aquecimento a 100 °C durante 5 horas. Após o resfriamento, o volume foi ajustado para 20 mL com água ultrapura. Desta solução, retirou-se uma alíquota de 2 mL que foi diluída com 2 mL de água ultrapura para posterior análise por ICP MS.

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6.3.

Análise instrumental

A determinação dos elementos traço foi realizada no Laboratório de Espectrometria (Labspectro), localizado na Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro.

Os metais foram analisados em um espectrômetro de massa com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP MS) sem o uso de cela de reação, modelo ELAN DRC II (Perkin Elmer-Sciex, Norwalk, CT, USA).

O sistema para introdução de amostra no plasma foi o sistema padrão fornecido pelo fabricante do ICP-MS e composto de nebulizador tipo Meinhard com câmara ciclônica e twister.

Durante as análises, foi utilizado o 103Rh como padrão interno, na concentração de 20 µg L-1, para monitorar o processo de nebulização e a estabilidade do plasma. Os isótopos dos elementos analisados (Cu, Fe, Zn, Ni, Cd e Pb) foram: Cu65, Fe57, Zn66, Ni60, Cd114 e Pb208. As condições operacionais típicas para determinação dos elementos estão descritas na Tabela 6.

Tabela 16. Parâmetros operacionais do ICP-MS ELAN DRC II.

Potência de radiofrequência 1150 W

Amostrador e skimmer Pt

Modo de varredura Peak Hopping

Resolução 0,7 u

Varreduras por leitura 3

Leituras por replicatas 1

Replicatas 3

Dwell time 70 ms

Tempo morto 55 ns

Operação do detector Dual Mode

Vazão do gás auxiliar 1 L min-1

Vazão do gás plasma 15 L min-1

Vazão do gás carreador 1 L min-1

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6.4.

Controle de qualidade analítica

Para o controle de qualidade da análise, foram realizados brancos das amostras com a finalidade de detectar qualquer contaminante proveniente do processo analítico capaz de impossibilitar a detecção e a quantificação.

A exatidão do método foi avaliada através do uso de material de referência certificado DORM-3 (material padrão composto de proteína de peixe impregnada com traços de metal) e TORT-2 (material padrão composto de hepatopancreas de lagosta impregnado com traços de metal).

As curvas analíticas para os elementos analisados foram realizadas com 2 brancos e 9 pontos de concentrações 1, 2, 4, 6, 8, 10, 20, 40 e 80 µg g-1 utilizando os padrões Perkin Elmer 29 de 100 µg L-1 e 1000 µg L-1.

6.5.

Aplicação da análise multivariada de dados a interpretação de dados ambientais

A análise de componentes principais (PCA) é um método de análise multivariada que tem como principal objetivo reduzir a dimensão dos dados originais. Este método auxilia na elaboração de hipóteses gerais a partir dos dados coletados e também é capaz de separar a informação importante da redundante e aleatória (Vieira, 2007).

Os dados referentes às concentrações de metais nas amostras analisadas foram normalizados por meio da transformação das variáveis, através da aplicação do logaritmo, de forma que os dados apresentassem uma distribuição contínua de probabilidade teórica. O eixo das abscissas representa os valores possíveis de uma variável e o eixo da ordenada representa a probabilidade desses valores ocorrerem. Cabe ressaltar que estes valores estão reunidos em torno da média, em um padrão simétrico, unimodal, conhecido como curva normal (Hair, Black et al., 2009).

As análises estatísticas dos componentes principais foram realizadas no programa Statistica® 7. Foi utilizada a opção “método de disponibilidade total

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(PAIRWISE)” que tem como função promover uma estimativa das correlações e maximizar as informações disponíveis nas amostras.

Os testes foram aplicados nas espécies de peixes juntas e em cada espécie de peixe separadamente, assim como em todas as espécies de crustáceos juntas e em cada espécie de crustáceo (camarão e siri), com o objetivo de investigar as correlações entre as concentrações de metais e as demais variáveis, tais como comprimento, peso e sexo.

Esta técnica procura sintetizar a informação que está contida em diversas variáveis originais dentro de um conjunto menor de variáveis estatísticas (fatores), de modo que a perda de informações seja a menor possível. Isso é feito através do agrupamento das variáveis que possuem interrelações significativas para que estas possam apontar uma dimensão avaliativa mais geral, por meio de uma matriz de correlação. PUC-Rio - Certificação Digital Nº 1012257/CA

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7

RESULTADOS E DISCUSSÃO

7.1.

Amostras de padrão certificado

Nas Tabelas 7 e 8, são apresentados os resultados para os materiais de referência empregados.

Tabela 17. Concentração dos elementos nas amostras de DORM-3 (N= 20)

Elemento Valor certificado (µg g-1) Valor obtido (µg g-1)

Zn 51,3 ± 3,1 52,6 ± 3,0 Fe 347 ± 20 340 ± 18 Cu 15,50 ± 0,63 15,80 ± 0,59 Cd 0,290 ± 0,020 0,310 ± 0,010 Pb 0,395 ± 0,050 0,340 ± 0,020 Ni 1,28 ± 0,24 1,32 ± 0,15

Tabela 18. Concentração dos elementos nas amostras de TORT-2 (N= 10)

Elemento Valor certificado(µg g-1) Valor obtido (µg g-1)

Zn 180 ± 6 183 ± 4 Fe 105 ± 13 93,16 ± 12 Cu 106 ± 10 101 ± 9 Cd 26,7 ± 0,6 26,8 ± 0,8 Pb 0,35 ± 0,13 0,33 ± 0,10 Ni 2,50 ± 0,19 2,43 ± 0,12

Os resultados obtidos demonstraram a boa precisão e exatidão da metodologia analítica empregada. Estes resultados mostraram que o método analítico empregado, desde a digestão das amostras, até a determinação dos elementos Zn, Fe, Cu, Cd, Pb e Ni por ICP-MS foi eficiente e reprodutivo para a análise dos elementos nos organismos aquáticos deste estudo.

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7.2.

Limites de detecção e quantificação

O limite de detecção instrumental (LD) é definido como a menor concentração que pode ser determinada com grau de certeza estatística, utilizando um determinado procedimento experimental. É determinado pela razão entre o desvio padrão (s) e a inclinação da curva analítica (a) multiplicado por um fator (3) (Welz e Sperling, 1999).

LD = [(3) x (s/a)]

O limite de quantificação instrumental (LQ) é definido como o menor limite para medidas quantitativas precisas, utilizando um determinado procedimento experimental. É determinado pela razão entre o desvio padrão e a inclinação da curva analítica (a) multiplicado por um fator (10) (Miller e Miller, 1994).

LQ = [(10) x (s/a)]

Os valores de LD e LQ encontrados são apresentados na Tabela 9.

Tabela 19. Média, desvio-padrão, limite de detecção e quantificação, expressos em µg Kg-1 (N=10).

Desvio padrão Inclinação L.D. L.Q. L.Q. da

Elemento Média

da curva Instrumental Instrumental Amostra

Zn 0,00211 0,00087 0,00149 1,76 5,85 936,83 Fe 0,01421 0,00072 0,00036 6,02 20,07 3210,99 Cu 0,00122 0,00061 0,00369 0,50 1,66 265,70 Cd 0,00021 0,00002 0,00486 0,01 0,04 6,46 Pb 0,00135 0,00022 0,01193 0,06 0,18 29,50 Ni 0,00062 0,00006 0,00372 0,05 0,16 25,33

Todas as amostras analisadas neste estudo apresentaram valores superiores aos limites de detecção e quantificação instrumental e também do limite de

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