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ANÁLISE DE ESPÉCIES BIOINDICADORAS DE
ÁGUAS RESIDUAIS DO SISTEMA PRODUTIVO,
UMA OPÇÃO DE MONITORAMENTO
AMBIENTAL PARA A ENGENHARIA DE
PRODUÇÃO
Elisangela da Silva Guimaraes (UFRPE )
Jenyffer da Silva Gomes Santos (UFRPE )
Anna Carolina Faustino Xavier da Silva (UFRPE )
Soraya Giovanetti El-Deir (UFRPE )
O monitoramento das águas residuais é um aspecto importante da gestão
ambiental e da engenharia de produção. Este trabalho visa discutir o uso de
bioindicadores da qualidade ambiental como mecanismo de monitoramento
ambiental de águas residuais, visando a segurança hídrica necessária para os
procedimentos industriais da Engenharia de Produção. Diversas e frequentes
alterações trofodinâmicas e de salinidade nos reservatórios representam
fatores seletivos as espécies potencialmente colonizadoras desses ambientes.
O desenvolvimento de um programa de biomonitoramento adequado
depende de critérios, padrões e avaliação de riscos de ocorrências de
impactos ambientais. A partir da Ecologia Descritiva, buscando compreender
da qualidade da água de reservatórios para sistemas industriais, foi realizado
levantamento de dados secundários, com pesquisa exploratória. Como
resultado final, a analise apontou as espécies S. capricornutum e D. magna
como boas bioindicadoras. Sendo assim, informações sobre a Ecotoxicologia
de organismos utilizados como biomonitores de qualidade ambiental podem
ser usadas no planejamento e gestão, em diversas localidades, para priorizar
problemas de qualidade de água. Os bioindicadores são uma opção de
monitoramento de águas residuais do sistema produtivo para a Engenharia
Ambiental, podendo assim minimizar ou eliminar impactos que possam ser
gerados ao meio ambiente.
XXXIV ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO
Engenharia de Produção, Infraestrutura e Desenvolvimento Sustentável: a Agenda Brasil+10
Curitiba, PR, Brasil, 07 a 10 de outubro de 2014.
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Palavras-chaves: Ecotoxicologia, biomonitoramento, industriais
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1. Introdução
Existe uma pressão do sistema de produção sobre os recursos naturais através da obtenção da
matéria prima, para produção de bens. Porém, esse sistema, mesmo com geração de recursos
para a produção, devolve rejeitos que são lançados no meio ambiente. Para a produção de
bens de consumo duráveis ou não, se faz necessário o uso de águas para o processo fabril. As
águas residuais destes sistemas sofrem alterações nos seus parâmetros bióticos (físicos e
químicos) que podem denotar no comprometimento dos indicadores de qualidade ambiental,
necessitando de sistemas de tratamento antes mesmo do sistema de produção, o que vem a
onerar a produção.
Diversas técnicas podem avaliar mudanças no meio ambiente, sendo que algumas incluem
organismos vivos, os bioindicadores. Estes podem responder fisiológico, metabólico e/ou
etologicamente as mudanças no meio ambiente, sendo, pois espécies que indicam a ocorrência
de modificações dos parâmetros ambientais. São de grande importância, pois sinalizam
alterações imperceptíveis sem instrumentos ou aferições laboratoriais, podendo ser alertas a
futuros danos aos habitats. Desta forma, o monitoramento das águas residuais é um aspecto
importante da gestão ambiental e da engenharia de produção. Este trabalho visa discutir o uso
de bioindicadores da qualidade ambiental como mecanismo de monitoramento ambiental de
águas residuais, visando a segurança hídrica necessária para os procedimentos industriais da
Engenharia de Produção.
2. Qualidade dos corpos hídricos
A degradação da terra implica na redução ou perda da produtividade biológica ou econômica
da terra, como também em alterações na quantidade e na qualidade da água doce disponível,
estando associada ao empobrecimento e perda da qualidade de vida das populações que vivem
nestas regiões (SOUSA, 2007). As atividades humanas geram diversos efeitos adversos sobre
o meio ambiente que causam grande preocupação. Os processos de industrialização,
mineração, o aumento da produção de alimentos aliada à densidade populacional, e a
constante necessidade de consumo do ser humano, tem aumentado significativamente o
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lançamento de resíduos nos corpos d’água. A qualidade da água é uma preocupação constante
na garantia da saúde humana e na segurança dos sistemas produtivos.
Goulart & Callisto (2003) tem observado uma expressiva queda da qualidade da água e perda
de biodiversidade aquática, em função da desestruturação do ambiente físico, químico e
alteração da dinâmica natural das comunidades biológicas. O processo de industrialização tem
contribuído neste processo, em especial os setores que apresentam baixo grau de
comprometimento ambiental, com postura reativa as determinações legais.
Quanto à quantidade de água, reservatórios são construídos com a finalidade de armazenar
água para múltiplos usos (THORNTON & RAST, 1993). Esses tendem a exibir elevadas
concentrações de nutrientes e sólidos em suspensão na água, favorecendo a eutrofização e o
assoreamento, que contribuem para reduzir a qualidade e a quantidade de água armazenada
(TUNDISI et al., 1999). A quantidade e diversidade de produtos químicos aumentam a
probabilidade dos riscos nestes ambientes (ZAGATTO, 2006). Diversas e frequentes
alterações trofodinâmicas e de salinidade nos reservatórios representam fatores seletivos as
espécies potencialmente colonizadoras desses ambientes, o que influencia a composição e a
abundância relativa de espécies das comunidades aquáticas destes (SOUSA, 2007). Por esta
razão que o estudo de bioindicadores da qualidade ambiental poderá auxiliar na elevação da
eficiência do monitoramento destes ambientes, buscando levar informações mais seguras em
relação a potenciais problemas nos corpos hídricos, diminuindo a insegurança hídrica.
Magalhães e Ferrão Filho (2008) afirmam que análises químicas não retratam o impacto
ambiental causado pelos poluentes porque não demonstram os efeitos sobre o ecossistema.
Somente os sistemas biológicos (organismos ou partes deles) podem detectar os efeitos
tóxicos das substancias. Para Callisto et al., (2005) o desenvolvimento de um programa de
biomonitoramento adequado depende de critérios, padrões e avaliação de riscos de
ocorrências de impactos ambientais.
3. Bioindicadores da qualidade ambiental
De acordo com Neumann-Leitão e El-Deir (2009), bioindicadores são espécies, grupos de
espécies ou comunidades biológicas que através de suas condições de vida, presença e
abundância revelam parâmetros biológicos de determinada condição ambiental. Para Callisto
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et al. (2005) a utilização dos bioindicadores é mais eficiente do que as medidas instantâneas
de parâmetros físicos e químicos utilizados para avaliar a qualidade das águas. No campo
pode ajudar a identificar os efeitos causados por agentes naturais e antropogênicos. Os
biomonitores podem substituir aparelhos de medição automatizados ou complementar as
informações obtidas com esses (LOPES et al., 1998).
A vantagem do uso de bioindicadores sobre os métodos convencionais de avaliação da
qualidade ambiental está no baixo custo, podendo ser utilizado para a avaliação cumulativa de
eventos ocorridos um determinado período de tempo, resgatando um histórico ambiental não
possível de detecção ou medição por outros métodos, como assinala a Companhia Ambiental
do Estado do São Paulo (CETSB, 2013).
Para se trabalhar com bioindicadores, critérios para a sua seleção devem ser previamente
estabelecidos, bem como o grau com que os indicadores satisfazem aos critérios, por meio da
realização de testes e bioensaios laboratoriais. A escolha de um bioindicador deve ser bem
fundamentada (HEINK & KOWARIK, 2010), com dados primários e secundários,
observações e experimentos. Assim, parte-se da compreensão do que seria um bioindicador
ideal, ou seja, caracteriza-se por ser uma espécie taxonomicamente bem definida, facilmente
reconhecida por não especialistas, apresentar distribuição geográfica ampla, ser abundante, ter
baixa variabilidade genética e ecológica, ter preferencialmente um tamanho grande e longo
ciclo de vida, dispor de características ecológicas bem definidas e conhecidas e ter
possibilidade de uso em estudos em laboratório, além de baixa mobilidade (JOHNSON, 1993;
NEUMANN-LEITÃO & EL-DEIR, 2009).
O uso de bioindicadores para o monitoramento da qualidade ambiental em reservatórios é
objeto de pesquisa em alguns centros (GOULART & CALLISTO, 2003; COSTA et al.,
2009). Já a ecotoxicologia permite estudar os efeitos adversos de produtos químicos
selecionados sobre a totalidade do ecossistema, através da exposição de organismos
representativos ás exposições ambientais (COSTA et al., 2009; COSTA & DALBERTO,
2010), visando avaliar o potencial de risco à saúde humana, como preconiza a Resolução do
Conselho Nacional de Meio Ambiente n. 357 (CONAMA, 2005).
Para se trabalhar e identificar vários efeitos de poluentes em organismos aquáticos deve-se
considerar uma série de critérios na escolha do organismo-teste: sensibilidade entre as
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espécies, disponibilidade, ser representante do ecossistema em estudo, facilidade de
manutenção e informação adequada sobre a espécie em estudo. Porém, organismos
apropriados devem ser usados de modo a se fazer uma extrapolação ecologicamente
verdadeira de resultados de estudos de efeitos de poluentes no meio aquático (JONSSON et
al., 2010).
Matthews et al. (1982), Oertel e Salánki (2003) e Li et al. (2010) apresentam a definição de
biomonitoramento como o uso sistemático das respostas de organismos vivos para avaliar
mudanças ocorridas no ambiente causadas por ações antropogênicas. O biomonitoramento em
nível de poluentes pode ser realizado através dos bioindicadores presentes no ecossistema
(monitor passivo) ou introduzindo-se organismos-teste no meio (monitor passivo)
(NEUMANN-LEITÃO & EL-DEIR, 2009). A realização do estudo das espécies enquanto
bioindicadoras necessita de uma análise sob critérios, desta maneira o presente escrito buscou
realizar esta análise em três espécies.
4. Metodologia
A partir da Ecologia Descritiva, buscando compreender da qualidade da água de reservatórios
para sistemas industriais, foi realizado levantamento de dados secundários, com pesquisa
exploratória. Espécies bioindicadoras foram escolhidas através da relação com o ecossistema
aquático e dulciaquícola. Dados da Biologia, Ecologia e necessidades ambientais, assim como
ótimo processual e limites de letalidade específicas foram levantados. Por meio de planilha
desenvolvida por Neumann-Leitão e El-Deir (2009), estas espécies foram analisadas sob o
foco da bioindicação, visando identificar as mais apropriadas para o monitoramento da
qualidade ambiental. Após selecionar três espécies (Selenastrum capricornutum, Daphnia
magna e Keratella tropica) foi possível pesquisar dados específicos, identificados preceitos
analíticos de acordo com Jonsson (2005), Neumann-Leitão e El-Deir (2009) para verificar se
as espécies são bons bioindicadores, realizando-se a tipificação de cada espécie e a montagem
de uma planilha para uma análise qualiquantitativa.
Para melhor classificar as espécies, determinou-se valores entre 1 a 5 para cada parâmetro do
bioindicador ideal, sendo 1 para característica pouco marcante indo até 5 como característica
muito marcante. Também se determinou um peso de 1 a 3 para cada característica, de acordo
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com a importância para a determinação do bioindicador ideal (Tabela 1). Das 10
características, duas foram apontadas como as mais relevantes na analise de uma espécie
como bioindicador: ter taxonomia bem definida e caracteres ecológicos bem conhecidos,
sendo atribuído peso 3 para estes parâmetros. Duas outras características foram identificadas
como de baixa relevância para esta analise, ou seja, ser facilmente reconhecida por
especialistas e ter tamanho grande, tendo peso 1. As demais características, foi estipulado
peso 2.
Tabela 1. Pesos atribuídos a cada uma das características de um bioindicador.
Característica do bioindicador peso
taxonomicamente bem definido 3
caracteres ecológicos bem conhecidos 3
uso em estudos em laboratório 2
apresentar distribuição geográfica ampla 2
ser abundante 2
baixa variabilidade genética e ecológica 2
longo ciclo de vida 2
apresentar baixa mobilidade 2
facilmente reconhecido por especialistas 1
preferencialmente de tamanho grande 1
Fonte: pesquisa dos autores.
A partir desta análise foi possível elencar as espécies por ordem de preferência para a
pesquisa através da sua importância ecológica.
4.1. Dados da sistemática e biologia das espécies estudadas
A teoria da evolução por seleção natural diz que os indivíduos que mais foram capazes de
sobreviver aos riscos e às catástrofes, bem como aqueles que sobreviveram foram favorecidos
reprodutivamente pelos ambientes onde viviam, mostrando a importância da relação entre
organismos e ambientes (TOWNSEND et al., 2010).
De acordo com Moore (2011) “animais que compartilham o mesmo plano corporal são
agrupados em um mesmo filo. Dentro de cada filo usualmente existem classes bem definidas
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com características que equipam os animais para algum ambiente ou maneira de vida
específica, e dentro de cada classe a forma original do organismo terá se modificado conforme
exploram diferentes habitat”. Para chegar a espécie, existe uma discussão bem mais complexa
relativo a sua definição (ALEIXO, 2007; FERRER, 2009; TOWNSEND et al., 2010). Para
Mayr (1982) o conceito biológico de espécie define um grupo de organismos ou uma
população de organismos isolada reprodutivamente de outros grupos ou populações. Desta
forma observa-se as três espécies do presente estudo.
A Selenastrum capricornutum Printz, 1914, pertence ao Reino Protista, Filo Chlorophyta,
Classe Chlorophyceae, Ordem Sphaeropleales, Família Selenastraceae, Gênero Selenastrum.
Para a classe Chlorophyceae uma das características das células é possuir simetria externa
radial1, ou próxima de radial. A espécie S. apricornutum é a mais citada na literatura. É uma
microalga unicelular. Tem como material de reserva o amido (polissacarídeo). Muitas das
espécies possuem flagelos em alguma fase da vida, contém duas membranas e se reproduzem
por conjugação ou mitose (divisão simples). Habita o ecossistema aquático dulciaquícola e
não tem capacidade de locomoção. Esta espécie é recomendada internacionalmente para
estudos de avaliação da ecotoxicidade de agentes químicos (U.S.E.P.A., 1994; RODRIGUES,
2001). Na literatura, Torgan (2002) aponta como uma espécie provavelmente cosmopolita.
Já a Daphnia magna Straus, 1820, pertence ao Reino Animalia, Filo Crustacea, Classe
Branchiopoda, Ordem Cladocera, Família Daphniidae, Gênero Daphnia. A classe
braquiópodos constitui um grupo bastante diversificado de crustáceos, principalmente de água
doce, caracterizados por apresentarem apêndices cefálicos pequenos ou vestigiais (exceto,
geralmente, as antenas), por não possuírem nenhum segmento do tronco fundido a cabeça.
Possuem outros apêndices foliáceos, sendo utilizados na natação ou na filtragem de alimentos.
Muitas espécies apresentam reprodução paternogênica e incubam seus ovos. São divididos em
quatro ordens, que diferem consideravelmente quanto a forma do corpo. São elas: Anostraca;
Notostraca; Conchostraca e Cladocera. Os cladóceros apresentam o corpo circular, antenas
locomotoras, furca em forma de garra e câmera incubadora dorsal no interior da carapaça
comprimida lateralmente (BARNNES et al., 1995; RUPPERT et al., 2005; MOORE, 2011).
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Os organismos da ordem Cladocera são na maioria planctônicos, havendo espécies bentônicas
e também relacionadas à zona litorâneas, apresentando tamanho reduzido e capacidade de
locomoção limitada. Vivem quase que exclusivamente em água doce e são representativos da
produção secundária dos ecossistemas aquáticos (BARNNES et al., 1995).
Dentro dos organismos zooplanctônicos, o gênero Daphnia ocupa uma posição central nas
cadeias tróficas do sistema dulciaquícolas, em pequenos charcos de água. Na função
ecológica, atua como consumidor de mais baixa ordem, entre os detritívoros (bactérias) e
produtores primários as (algas). No ciclo de vida há mudas sucessivas. D. magna atinge a
idade adulta ao fim de 6 a 10 dias, período durante o qual muda de carapaça 5 a 6 vezes. Tem
um ciclo reprodutivo de 3 em 3 dias, mudando de carapaça após libertação de cada ninhada
(CARVALHO et al., 2000). Tem distribuição mundial no hemisfério norte. (GELAS &
MEESTER, 2005). A U.S.E.P.A. (1994) relaciona fatores para escolha deste organismo-teste:
a) fácil manuseio laboratorial; b) reproduzir-se partenogeneticamente, assegurando
uniformidade de resposta de sensibilidade genotípica nas avaliações ecotoxicológicas; c)
possuir ciclo de vida curto.
Keratella tropica Apstein,1907, Reino Animalia, Filo Rotifera, Classe Eurotatoria, Ordem
Ploima, Família Brachionidae, Gênero Keratella. Os rotíferas são multicelulares, com
tamanho entre 50 a 2000 µm. Vive no ecossistema aquático doce em reservatórios, são
microscópicos e zooplanctônicos. Movem-se rapidamente para captar alimentos, sendo
onívoros. São encontrados em regiões temperadas.
5. Resultados e discussão
No estudo comparativo entre as espécies foco, observa-se que há uma variação entre as notas
atribuídas para cada uma das características (Tabela 2). Nas duas características consideradas
mais relevantes, com peso 3, as notas oscilaram de 5 a 3, demonstrando que as três espécies
tem proximidade com estes aspectos. Já nas características consideradas com menos
relevância, ficando com peso 1, todas as espécies tiveram a menor nota em relação ao
tamanho, ao passo que em relação a serem facilmente reconhecidas por especialistas, variou
de 1 a 5 a pontuação atribuída. Nos aspectos intermediários, com peso 2, em dois aspectos
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todas as espécies apresentaram pontuação máxima, ou seja, nos atributos uso em estudos em
laboratório e ter baixa mobilidade.
Tabela 2. Análise ponderada dos critérios para bioindicadores das espécies S. capricornutum,D. magna e K.
tropica
Características bioindicador
S. capricornutum D. magna K. tropica
nota peso pontuação nota peso pontuação nota peso pontuação
taxonomicamente bem definido 4 3 12 4 3 12 3 3 9
caracteres ecológicos bem
conhecidos 4 3 15 5 3 15 3 3 6
uso em estudos em laboratório 5 2 10 5 2 10 5 2 10
apresentar distribuição geográfica
ampla 3 2 6 5 2 10 2 2 4
ser abundante 4 2 8 5 2 10 3 2 6
baixa variabilidade genética e
ecológica 5 2 10 5 2 10 3 2 6
longo ciclo de vida 1 2 2 1 2 2 1 2 2
apresentar baixa mobilidade 5 2 10 5 2 10 5 2 10
facilmente reconhecido por
especialistas 5 1 5 5 1 5 4 1 4
preferencialmente de tamanho
grande 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Somatório
79
85
58
Média
7,9
8,5
5,8
Mediana
9
10
6
Fonte: pesquisa dos autores.
Como resultado final, a analise apontou as espécies S. capricornutum e D. magna como boas
para serem bioindicadoras, ao passo que K. tropica não ficou com pontuação próxima as
demais, sendo considerada uma espécies com limitações para o processo de bioindicação.
Os cladóceros, como D. magna, estão entre os organismos mais utilizados para bioensaios.
São abundantes no meio aquático e exerce funções importantes na cadeia alimentar
(BARNNES et al., 1995). Como organismo teste, poderá ser empregada para avaliar a
toxicidade do meio aquático como assinala Bassafeld (2001). Os cladóceros ocupam
diferentes níveis tróficos e, quando cultivadas em laboratório, apresentam sensibilidade
definida às substâncias de referência. Trata-se da espécie mais usada no mundo para teste de
toxicidade devido sua sensibilidade aos agentes tóxicos e de fácil manejo no laboratório
(USEPA, 1994).
A análise da espécie S. capricornutum como um bom bioindicador é ratificada pela literatura
através dos trabalhos de Bassfeld (2001), Rodrigues (2001), Costa et al. (2009) e. Ressalta-se
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que como organismos teste, poderá ser usado para avaliar a toxicidade aguda para organismos
aquáticos (BASSFELD, 2001), além de avaliar o potencial de risco à saúde humana
(BRASIL, 2005).
Já a espécie K. tropica, apesar de possuir uma sistemática definida, não obteve-se sucesso de
pesquisa em informações ecológicas abundantes para a espécie. Sendo assim, a terceira
espécie não foi utilizada como um bioindicador ideal.
O uso de bioindicadores para o monitoramento da qualidade ambiental em reservatórios vem
sendo investigado através de vários trabalhos (GOULART & CALLISTO, 2003; COSTA et
al., 2009). Além de apontar que hortaliças consumidas cruas e irrigadas com águas
contaminadas constituem-se riscos a saúde dos consumidores. O conhecimento sobre
taxonomia ou ecologia das espécies e os preceitos analíticos são de fundamental importância
para testar hipóteses relacionadas a poluição do ambiente aquáticos. Assim como informações
e avaliações de habitat, investigações hidrológicas e conhecimento do uso da terra, como
irrigação e sua tecnologia, são úteis para fornecer informações sobre a qualidade da água.
Informações sobre a Ecotoxicologia de organismos utilizados como biomonitores de
qualidade ambiental podem ser usadas no planejamento e gestão, em diversas localidades,
para priorizar problemas de qualidade de água. Torna-se necessário o contínuo estudo desses
organismos, como forma de enriquecer as informações já existentes e descobrir alternativas de
remediação para problemas com impactos ambientais.
6. Conclusões
O presente estudo mostrou que das três espécies pesquisadas, S. capricornutum, D. magna e
K. tropica, apenas a última não pode ser utilizada como bioindicador ambiental, devido as
limitações apresentadas. As espécies S. capricornutum e D. magna são bioindicadores da
qualidade ambiental, importantes para o uso da Engenharia de produção, permitindo que
sejam identificadas alterações ambientais prejudiciais aos seres humanos.
Os bioindicadores são uma opção de monitoramento de águas residuais do sistema produtivo
para a Engenharia Ambiental, podendo assim minimizar ou eliminar impactos que possam ser
gerados ao meio ambiente.
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