Os ecossistemas aquáticos têm sido fortemente alterados nas últimas décadas em função de múltiplos impactos ambientais decorrentes de atividades antrópicas. Rios, córregos, lagos e até mesmo reservatórios têm sido fortemente impactados devido ao aumento desordenado de atividades humanas (McALLISTER et al., 1997). Consequentemente, os ecossistemas aquáticos, em especial os urbanos vêm perdendo cada dia mais suas características naturais e sua diversidade biológica (SHEPP & CUMMINS, 1997).
Sabe-se que existem poucos dados disponíveis na literatura sobre a toxicidade dos agentes de superfície microbianas. Devido ao fato de uma legislação ambiental cada vez mais restritiva, testes de biodegradabilidade e toxicidade em organismos aquáticos como bioindicadores têm sido cada vez mais usados como critérios importantes na seleção de tensoativos a serem empregados em detergentes domésticos e industriais (MADSEN et al., 1996).
A indústria mundial vem descarregando uma ampla gama de surfactantes ou agentes de superfície, dejetos de suas instalações de tratamento de águas residuais. Uma vez utilizados os surfactantes entram nos corpos de água, levando ao acúmulo de substâncias potencialmente tóxicas e prejudiciais, acarretando sérios problemas ambientais se permanecerem ali por muito tempo (DESCHENES et al., 1996; ABD-ALLAH, 1995; SHARREL REBELLO et al., 2014). A presença de concentrações entre 0,4 e 40 mg/L de determinadas classes de surfactantes em efluentes não tratados são suficientes para constituir problemas de toxicidade para os organismos aquáticos (ABEL, 1974; ANKLEY & BURKHARD, 1992). Existem extensas pesquisas sobre a toxicidade de surfactantes comerciais (LEWIS, 1991; CHATURVEDI & KUMAR, 2010), no entanto, a avaliação do perfil de poluição de surfactantes é relevante, pois devido à contínua descarga destes compostos, os mesmos podem alcançar concentrações elevadas em algumas áreas. Sharrel Rebello e colaboradores (2014) relataram várias pesquisas sobre a toxicidade, biodegradação e eliminação segura dos surfactantes aniônicos, sendo mais comumente usados e explorados o dodecilsulfato de sódio (SDS) e alquil linear benzeno sulfonato (LAS). É de suma
Capítulo 3 – Revisão Bibliográfica SOARES, D.W.F.
importância obter informações sobre a via metabólica e mecanismo molecular de degradação de surfactante, bem como métodos e alternativas para combater o problema da contaminação com surfactantes. Os surfactantes sintéticos são bem mais agresssivos que os biotensoativos produzidos por micro-organismos, portanto, tem-se intensificado a pertinência e utilidade de biossurfactantes como uma alternativa aos detergentes sintéticos atuais (SHARREL REBELLO et al., 2014).
Em linhas gerais, as concentrações de detergentes em águas residuais oscilam entre 1,0 e 20,0 mg/L enquanto em águas superficiais está em torno de 0,5 mg/L. A partir de 0,2 mg/L de tensoativos presente na água é possível detectar sabor e a formação de espumas a partir de 0,3 mg/L. A presença de 2,5 mg/L em água afetam o crescimento de plantas e concentrações entre 5,0 e 6,0 mg/L são tóxicas para algas e peixes em geral (MARTÍN, 1995). Esses dados são informados para uma ampla gama de tensoativos sintéticos.
Sandrin e colaboradores (2000) relataram que os biossurfactantes também são úteis na biorremediação de locais contaminados com metais pesados tóxicos. Os autores reportam que o ramnolipídeo produzido por P. aeruginosa é capaz de complexar metais catiônicos como cádmio (Cd2+), chumbo (Pb2+) e zinco (Zn2+) e demonstraram ainda que o ramnolipídeo eliminou à toxicidade do cádmio, quando adicionado em uma concentração 10 vezes superior à concentração do metal.
Silva (2012), ao estudar sobre resíduos industriais como substratos alternativos para a produção de biossurfactantes para aplicação na remoção de poluentes ambientais gerados pela indústria do petróleo utilizando Pseudomonas cepacea CCT6659, avaliou a toxicidade do biosurfactante produzido frente a um microcrustáceo e a sementes de vegetais. Nos testes realizados com o biossurfactante bruto observou ausência de toxicidade frente ao micro-organismo Artemia salina e a duas variedades de repolho (Brassica oleracea).
Daphnia magna é uma espécie de Daphnia do reino Animalia, filo Arthropoda e subfilo crustáceo da ordem Cladocera, nativo do norte e oeste da América do Norte, Eurásia e algumas regiões da África (Daphnia magna, Straus, 1820; Taxonomic Serial No.: 83884). Estes microcrustáceos fazem parte do zooplâncton de água doce e alimentam-se por processos de filtração de substâncias orgânicas sob forma de partículas. Atua como consumidor de mais baixa ordem em sua função ecológica, entre os produtores primários (algas) e os detritívoros (bactérias). O uso de Daphnia magna para testes de ecotoxicidade é vantajoso em vários aspectos. Dafinídeos são pequenos, atingindo uma dimensão de cinco milímetros, de modo que um grande número pode ser criado num pequeno espaço.
Capítulo 3 – Revisão Bibliográfica SOARES, D.W.F.
Bioensaios com Daphnia magna e nematóides são usados para avaliar o impacto tóxico de hidrocarbonetos em água antes e depois de um processo de mediação Biore (DIAMANTINO et al., 2000). Daphnia é um gênero fundamental em corpos de água doce, pois são animais herbívoros eficazes sobre o fitoplâncton e é um alimento favorito de vertebrados e invertebrados predadores. A espécie Daphnia magna é amplamente utilizada como um organismo de teste em provas de toxicidade aguda e crônica no campo da ecotoxicologia. Além disso, é sensível a muitos produtos químicos tóxicos (SARMA et al., 2003; MOLINA-BARAHONA et al., 2005). Os diferentes procedimentos internacionais padronizados, que incluem dafinídeos como organismos-teste para avaliação de toxicidade aguda e crônica de substâncias químicas e efluentes, recomendam a utilização das espécies
Daphnia magna e Daphnia pulex. A avaliação dos efeitos de substâncias tóxicas em organismos aquáticos geralmente incluem ensaios de toxicidade crônica bem como ensaios de toxicidade aguda. Dafinídeos, especialmente Daphnia magna, tem sido utilizados por muitos anos em ensaios padronizados de toxicidade (OECD,1984) devido a sua grande sensibilidade, fácil manipulação e alta taxa reprodutiva (VILLARROEL et al., 2003). Hernando (2003) descreve que em se tratando de zooplacton em particular, o gênero Daphnia, é frequentemente usado em ensaios ecotoxicológicos devido a este ser um dos grupos mais sensíveis aos químicos tóxicos, e devido ao fato deste organismo ocupar uma posição central na cadeia alimentícia de ambientes lênticos.
Sánchez-Leal (1995) relata que a toxicidade que os tensoativos apresentam em águas limpas é maior que em águas contaminadas, devido a adsorção dos tensoativos sobre a matéria orgânica em suspensão, reduzindo a quantidade de tensoativo na dissolução. O autor relata ainda que a toxicidade dos tensoativos deve-se fundamentalmente, a desestruturação que produzem nas membranas celulares, provocando um choque osmótico e alterações de permeabilidade das células. Devido a esses fenômenos, a maioria dos tensoativos apresentam- se mais tóxicos para espécies que possuem maior organização biológica, como peixes e menos tóxicos para as Daphnia.
Ruiz (2010) observou em seus estudos que Daphnia magna apresentou sensibilidade inferior a bactérias luminiscentes Vibrio fischeri, com IC50 entre 3,48 e 383,44
mg/L para os tensoativos comerciais aniônicos e não iônicos avaliados. Outro fator relatado por Ruiz (2010) é que a toxicidade também está relacionada a estrutura química do tensoativo, onde os valores de toxicidade são maiores para os tensoativos que possuem cadeia carbonada de maior longitude e de menor grau de etoxilação.
Capítulo 3 – Revisão Bibliográfica SOARES, D.W.F.
Bioensaios de toxicidade envolvendo algas sob diferentes condições físicas, químicas e biológicas, precisam ser melhorados, com métodos mais sensíveis, de baixo custo e ecologicamente realistas. Esses organismos presentes em ecossistemas aquáticos incorporam energia solar em biomassa (fotossíntese), produzem oxigênio e apresentam importante papel na ciclagem de nutrientes dentre outras inúmeras funções no ecossistema aquático. Devido a sua importância trófica (ecológica) e sua sensibilidade a substâncias estressoras (poluição), as algas são usualmente utilizadas em bioensaios toxicológicos. (BASSFELD, 2001). Amostras da água da bacia da Pampulha, Belo Horizonte, MG, foram avaliadas frente à alga Selenastrum capricornutum com testes de 96 h de exposição. Os estudos realizados pelo Centro de Recursos Hídricos e Ecologia Aplicada da Escola de Engenharia de São Carlos - USP mostraram efeito de inibição do crescimento da biomassa em relação ao controle, indicando toxicidade dos contaminantes presentes na água à esta espécie em todos os pontos de amostragem (principais tributários da lagoa da Pampulha, responsáveis pela entrada de efluentes industriais, e na própria lagoa). Apenas um dos pontos de amostragem, próximo ao aterro sanitário de BH apresentou toxicidade aguda para Daphnia similis (organismo também utilizado como bioindicador), com 100% de mortalidade (RIETZLER et al., 1998).
Vibrio fischeri é uma espécie de bactéria heterotrófica gram-negativa encontrada em águas temperadas e subtropicais. Sua luminescência é utilizada como recurso para estudar a toxicidade das substâncias químicas que causam esse e feito quando presentes ambientes aquáticos. A bioluminescência de V. fischeri está relacionada a cinco genes, luxCDABE, que são regulados por luxR e luxI. A emissão de luz ocorre a partir da oxidação de compostos orgânicos. A diferença na quantidade de luz produzida pode, portanto, ser correlacionada com o metabolismo da bactéria. A redução da luz emitida é proporcional à toxicidade da amostra testada.
A realização de estudos ecotoxicológicos é de extrema importância para monitorar, avaliar e compreender a extensão dos impactos ocasionados pela contaminação da água, bem como possibilitar a criação de legislações e gerar informações para os setores responsáveis pela saúde pública e pelo ambiente, auxiliando na criação de políticas ambientais que possam garantir maior proteção ao meio ambiente (BARROS e DAVINO, 2003; BRIGANTE e ESPÍNDOLA, 2003). Ao estudar a toxicidade de um meio através de bioensaios, recomenda-se que se utilize mais de um organismo-teste adequado para as amostras coletadas, uma vez que a resposta de um único tipo de organismo pode diferir de
Capítulo 3 – Revisão Bibliográfica SOARES, D.W.F.
outro, sobretudo quando a natureza da substância teste não é conhecida (ARAGÃO & ARAÚJO, 2006). Testes ecotoxicológicos vêm sendo desenvolvidos a fim de disponibilizar metodologias mais adequadas aos mais diversos meios, como é o caso de Hyalella azteca e V. fischeri para sedimentos, se aprofundando no entendimento dos efeitos diretos ou indiretos de substâncias químicas para organismos-teste (HWANG et al., 2009).
Vários autores relatam que bactérias V. fischeri apresenta-se mais sensível aos efeitos tóxicos dos derivados de ácidos aquil éter carboxílicos, como ocorre também para o tensoativo aniônico mais conhecido, o dodecil sulfato de sódio (RUIZ, 2010). Para V. fischeri, Ruiz (2010) obteve valores de toxicidade de EC50 entre 0,354 e 211,05 mg/L ao avaliarem a
toxicidade de tensoativos comerciais aniônicos e não iônicos sob esses organismos.