Aplicação e validação do modelo WTox para avaliar risco ambiental toxicológico de misturas complexas: estudo de caso em amostras de resíduos industriais

Abstract

A contaminação do ecossistema aquático acontece de diversas maneiras, por exemplo, o corpo d'água pode ser atingido por esgotos domésticos, efluentes industriais, arraste de agrotóxicos e fertilizantes, e lixiviação de resíduos perigosos. Os modelos matemáticos são importantes ferramentas de gestão ambiental e gerenciamento de riscos. Modelos sobre a previsão da toxicidade de componentes químicos já estão bastante desenvolvidos, e são comumente utilizados quando um acidente ambiental já aconteceu, ou então para estimar riscos em locais previamente determinados. Mas previsões sobre a toxicidade de misturas químicas ainda devem ser aprimoradas, devido à complexidade dos efeitos que podem causar aos seres vivos. A dificuldade de se estimar a toxicidade com base nos resultados de análises físico-químicas é um fato esperado, pois desde que a toxicidade é um fenômeno biológico, a utilização de testes baseados em respostas biológicas parece ser mais apropriada. Assim, neste trabalho avaliou-se o risco ambiental, abordando a necessidade do estudo da relação entre o organismo e os xenobióticos. Para isto, foram aplicados seis tipos de testes toxicológicos através do Modelo WTox (software). Utilizando esta metodologia foi possível realizar uma avaliação e obter a classificação do risco de substâncias ou compostos potencialmente tóxicos. Ensaios de toxicidade aguda foram realizados com os organismos Daphnia magna e Vibrio fischeri. Ensaios de toxicidade crônica foram realizados com o organismo Daphnia magna. Os testes de citotoxicidade e genotoxicidade foram realizados com o organismo Oreochromis niloticus (lipoperoxidação, frequência de micronúcleos e metilação do DNA). Um estudo de caso foi realizado com resíduos sólidos provenientes da indústria têxtil, metal-mecânica e de papel e celulose. Os resultados obtidos com a avaliação dos parâmetros toxicológicos demonstraram que diversos resíduos industriais induziram mortalidade, efeitos na reprodução, aumentos na taxa de lipoperoxidação, mutações e alterações na metilação do DNA dos organismos testados. Estes resultados, analisados em conjunto através do Modelo WTox, e validados através da comparação com outros modelos de avaliação de risco ambiental, permitiram a classificação de risco ambiental toxicológico dos resíduos industriais. A avaliação demonstrou que as amostras analisadas podem ser classificadas como de risco ambiental toxicológico significativo ou crítico.

The contamination of the aquatic ecosystem can happen in many ways, for example, ponds or rivers can be contaminated by domestic sewage, industrial effluents, drag of pesticides and fertilizers, and leaching of hazardous waste. Mathematical models are important tools for environmental management. Models about prediction of toxicity of chemical components are already well developed, and are commonly used when an environmental accident has happened, or to estimate risks at sites previously determined. Predictions about the toxicity of chemical mixtures must be enhanced due to the complexity of effects that can be caused to the living species. The difficulty to estimate the toxicity based only in physical-chemical parameters is an expected fact, because since the toxicity is a biological phenomenon, it seems more suitable to use tests based on biological responses. In this work, the environmental risk was accessed addressing the need to study the relationship between the organism and xenobiotics. Therefore, six toxicological endpoints were applied through the WTox Model (software). Using this methodology it was possible to make an evaluation and to obtain the risk classification of potentially toxic substances. Acute toxicity tests were performed with the organisms Daphnia magna and Vibrio fischeri. Chronic toxicity tests were performed with the organism Daphnia magna. Citotoxicity and genotoxicity tests were performed with the organism Oreochromis niloticus (lipid peroxidation, micronucleus frequency and DNA methylation). A case study was conducted with solid wastes from textile, metal-mechanic and pulp and paper industries. The results obtained with the evaluation of toxicological parameters have shown that several industrial wastes induced mortality, reproductive effects, increases in the rate of lipid peroxidation, mutations and changes in DNA methylation of the organisms tested. These results, analyzed together through the WTox Model, and validated by comparison with other models of environmental risk assessment, allowed the classification of the environmental risk of industrial wastes. The evaluation showed that the toxicological environmental risk of the samples analyzed can be classificated as significant or critical.