Date post: | 07-Apr-2016 |
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Vítor de Abreu Alves Diniz
Principais temas:Novas tendências em vestibulares;
Ação da ciência na natureza;Elementos da química ambiental;
Princípios da bioquímica do ensino científico;
Teoria de GaiaPlaneta Terra Ser vivoCriador: James E. Lovelock (1969).A biosfera do planeta é capaz de
gerar, manter e regular as suas próprias condições de meio-ambiente.
É a vida da Terra que cria as condições para a sua própria sobrevivência, e não o contrário.
Estudo de caso: Efeitos de poluentes em Recém-NascidosLocal: Região do Lago Michigan –
EUA.Tipo de poluente estudado: PCBs
(bifenilas policloradas).Método: Estudos estatísticos
envolvendo mães que se alimentavam constantemente dos peixes do lago e mães que não se alimentavam desses peixes.
Por que os PCBs?Ampla utilização nos últimos 50 anos.
Seu descarte é inadequado e gera grandes áreas de contaminação.
Poluentes persistentes.Concentram-se nos tecidos adiposos dos peixes.
Efeitos observados em humanos:Peso e perímetro craniano
ligeiramente menores;Mais prematuros;Dificuldades de memória de
reconhecimento visual (testes após 7 meses);
Pontuações progressivamente mais baixas em testes de função mental (após 4 anos).
Gráfico 1
Fonte: J. L. Jacobson, S. W. Jacobson, and H.E.B. Humphrey. 1990. Effects of in utero exposure to polychlorinated biphenyls and related contaminants on cognitive functioning in young children.
Journal of Pediatrics 116(1):38-44
Outros compostos orgânicos com efeitos em seres humanos
Inseticidas TradicionaisSO2 – Fumigação (1000 a.C. Séc. 19)HCN (1877)NaFH3BO3
Íons de ArsênioPiretro (séc XIX): Rotenona usada
pelos índios para a pesca
Zeidler em 1874 sintetiza o DDT( Dicloro Difenil Tricloroetano), sendo que Muller em 1939 descobre suas propriedades inseticidas
Faraday em 1825 sintetiza o BHC (Hexaclorociclo-hexano – HCH ou BHC), sendo que suas propriedades inseticidas são descobertas entre 1933 e 1942 por pesquisadores americanos, franceses e ingleses
Em 1942 Scharader sintetiza o primeiro organofosforado denominado Shradan para fins de gás de guerra e após a guerra inicia-se seu uso como agrotóxico – OMPA
OrganocloradosPropriedades:
Estabilidade contra a decomposição ou degradação ambiental;
Solubilidade muito baixa em água, a não ser que oxigênio ou nitrogênio encontrem-se também presentes nas moléculas;
Alta solubilidade em meios semelhantes a hidrocarboneto, tal como o material gorduroso da matéria viva;
Toxicidade relativamente alta para insetos, mas baixa para seres humanos.
Hexaclorobenzeno (HCB)Massa molar:284.80 g/mol
Densidade:2.04 g/cm3
Temperatura de fusão:231 °C
Temperatura de ebulição:
323-326 °CFig. 1
Propriedades (HCB)Muito solúvel em meios orgânicos;Praticamente insolúvel em água (0,0062 mg/L)
Encontra-se ligado à superfície de materiais particulados orgânicos em suspensão na água de rios, lagos, etc.;
Também pode ser encontrado nos sedimentos;
Descarte/uso inadequado
Rios e Lagos
Cadeia alimentar
HumanosBiomagnificação
DDT – para-diclorodifeniltricloroetanoMassa
Molecular:354.49 g/mol
Densidade:1.6 g/cm³.
Temperatura de
Fusão: 106.5 °C
Temperatura de
Ebulição: 260 °C
Fig. 2
Propriedades (DDT)As mesmas do HCB, porém a
solubilidade em água é de 0.0017 mg/L;Efetivo contra mosquitos, pulgas,
piolhos e outras pragas transmissoras de doenças e por isso teve ampla utilização desde a década de 40;
Em 1962, foi chamado de “Elixir da morte” pelo seu papel na diminuição na população de aves, como a águia-calva.
Diclorodifenildicloroeteno (DDE)É produzido pelo metabolismo do DDT pelos organismos de muitas espécies de animais
+ HCl
DDEDDT
Fig. 4
Propriedades do DDEEm aves, interfere na enzima que regula a distribuição de cálcio. Por isso, elas produzem ovos sem casca.
Praticamente não biodegradável;Permanece no organismo por um longo período de tempo.
Redução:Com as proibições ou severas
restrições impostas ao uso desses compostos nos países desenvolvidos, observa-se a
diminuição dos níveis de contaminação
Tendências dos níveis de DDT no leite materno de mulheres canadenses
Gráfico 2
Fonte: The State of Canada’s Enviroment 1996. Ottawa: Government of Canada
BioconcentraçãoRazão de equilíbrio entre a [ ] de um produto em um peixe e a [ ] nas águas circundantes.
Varia de acordo com o produto químico, o tipo de peixe.
Pode ser estimado substituindo o que seria o tecido adiposo do peixe por CH3(CH2)6CH2OH.
Coeficiente de partição (Kow)
KOW = [S]octanol/[S]água
Exemplo:KOW DDE = 100.000
logKOW = 5
Dados para alguns pesticidasPesticida Solubilidade em
água (ppm)log KOW
HCB 0,0062 5,5 – 6,2DDT 0,0034 6,2
Toxafeno 3 5,3Dieldrin 0,1 6,2Mirex 0,20 6,9 – 7,5
Malation 145 2,9Paration 24 3,8Atrazina 35 – 70 2,2 – 2,7
Tabela 1
Dados de R. Verschueren. 1996. Handbook of Environmental Data on Organic Chemicals. New York: Van Nostrand Reinnhold
Variação da concentração média de DDT com a idade das trutas do Lago Ontário
Fonte: Toxic Chemicals in the Great Lakes and Associated Effects, vol. 1, part2. 1991 Ottawa, Canada
Gráfico 3
Teia alimentar e a biomagnificação
Fonte: Baird, Colin. Química Ambiental. 2ª Ed. 2002
Fig. 5
Outros inseticidas organoclorados
metoxicloro
1,2,3,4,5,6-hexaclorocicloexanoEndossulfano
-Cl12
mirex
Fig. 6
Outros tipos de inseticidas modernos: Organofosforados e CarbamatosRepresentam um avanço sobre os
organoclorados por serem não-persistentes (decompõe-se em dias ou semanas);
Porém geralmente apresentam um efeito tóxico mais agudo para os seres humanos;
Também se concentram em tecidos gordurosos, porém se degradam e, por isso, não são encontrados nas cadeias alimentares.
Organofosforados – Propriedades:Os pesticidas organofosforados contêm:1.Um átomo de oxigênio ou enxofre, unido ao
átomo de fósforo mediante uma dupla ligação;
2.Dois grupos metoxi ou etoxi unidos ao átomo de fósforo mediante ligação simples;
3.Um grupo R mais longo e complexo, conectado com o fósforo através de um átomo de enxofre ou oxigênio mediante uma ligação simples.
Fórmulas estruturais de Organofosforados
Tipo A:Fosfatos
Estrutura Geral Exemplo específico
Tipo B:Fosforotioatos
diclorvos
ParationFig. 7
Tipo C:fosforoditioat
os
Estrutura Geral Exemplo Específico
onde R =
malationFig. 8
Carbamatos - PropriedadesO modo de ação dos inseticidas baseados em carbamatos é similar ao dos organofosforados, diferenciando-se pelo fato de ser um átomo de carbono, e não de fósforo, que ataca a enzima destruidora da acetilcolina
Fórmulas estruturais dos carbamatos Os carbamatos possuem a fórmula geral:
São todos derivados do ácido carbâmico:Fig. 9
Fig. 10
PiretrinasTêm sido usados pelos seres humanos
como pesticidas naturais, obtidos de certas espécies de crisântemos.
Sob a forma de flores secas e moídas, foram usados nos tempos napoleônicos para controlar piolhos corporais.
Por serem instáveis ao ar livre, foram desenvolvidos inseticidas sintéticos com base em sua fórmula.
Chrysanthemun MorifoliumFig. 11
Estrutura geral das piretrinas
Fig. 12
Faixas de LD50 para Algumas Substâncias Comuns Naturais e Sintéticas, Incluídos os Pesticidas
LD50 (aproximado)
em g/Kg
Substâncias naturais
Substâncias sintéticas
>10 Açúcar1 Sal; etanol;
piretrinas;Malation; atrazina; HCB; mirex; aspirina
10-1 Cafeína; rotenona
DDT; toxafeno; paraquat; Tilenol; Codeína; Carbaril
10-2 Diclorvos; carbofuram
Tabela 2
LD50 (aproximado)
em g/Kg
Substâncias naturais
Substâncias sintéticas
10-3 Nicotina Paration; estricnina
10-4 Toxina da cascavel
10-5 Aflatoxina-B10-6 2,3,7,8-
TCDD10-8 Toxinas do
tétano e botulismoFonte: Colin Baird, Química ambiental. 2ª Ed. 2002.
No BrasilPaíses em desenvolvimento são responsáveis por
20% do mercado mundial de agrotóxicos;Dentre eles, o Brasil se destaca como maior
mercado individual, representando 35% do montante;
O país é o terceiro mercado e o oitavo maior consumidor de agrotóxicos por hectare do mundo;
O uso indiscriminados desses produtos no campo pode resultar em intoxicações com diferentes graus de severidade;
Agrotóxicos responsáveis pelas notificações, na micro região de Dourados, Mato Grosso do Sul entre 1992 e 2002Grupo químico ou ingrediente ativo
Intoxicação (%)
Óbitos por intoxicação (%)
Tentativas de suicídio (%)
Óbitos por suicídios (%)
Inseticidas Organofosforado
79 (34,3) 5 (45,5) 88 (57,9) 27 (77,1)
Carbamato 60 (26,0) 1 (9,1) 5 (3,3) 1 (2,9) Piretróide 17 (6,8) 1 (9,1) 15 (9,9) 2 (5,8) Organoclorado
16 (7,4) 2 (18,2) 10 (6,6) 2 (5,8)
Herbicidas (geral)
58 (25,6) 2 (18,2) 34 (22,6) 3 (8,7)
TOTAL 230 (100,0)
11 (100,0) 152 (100,0)
35 (100,0)
Tabela 3
Fonte: Pires, Dário X. Intoxicações provocadas por agrotóxicos de uso agrícola na microrregião de Dourados, Mato Grosso do Sul, Brasil, no período de 1992 a 2002.
PCBs (bifenilas policloradas)Não se tratam de inseticidas, porém encontram uma ampla variedade de aplicações na sociedade moderna
São persistentes no ambiente e bioacumulativos
Síntese de PCBsEtapa 1
Etapa 2
Fig. 13
Fig. 14
Propriedades dos PCBsInsolúveis em água;Solúveis em meios hidrofóbicos;Líquidos quimicamente inertes;Difíceis de queimar;Pressões de vapor baixas;Produção barata;Bons isolantes elétricos.
Usos dos PCBsFluidos refrigerantes;Transformadores;Condensadores elétricos;Plastificantes;Solvente para reciclagem de jornal;Fluidos de transferência de calor;Agentes de impermeabilização.
Bioacumulação de PCBs no ambiente
Fig. 15Fonte: Colin Baird, Química ambiental. 2ª Ed. 2002.
HerbicidasCompostos que destroem plantas;Usados para matar ervas daninhas
sem prejudicar a vegetação desejável;Utilizados nas margens de estradas e
ferrovias;Normalmente bloqueiam a operação
de fotossíntese na etapa fotoquímica que inicia a redução do CO2 a hidrocarboneto.
Estrutura das Triazinas
Estrutura geral das triazinas
Herbicidas baseados em triazinas;R1 = Cl e R2, R3 = grupos amino
atrazina
Fig. 16
Outros Herbicidas Orgânicos
Estrutura geral dos herbicidas
do tipo cloroacetamida 2,4-DÁcido 2,4,5-triclorofenoxiacético
Exemplo de herbicidado tipo fenóxi
Fig. 17
DioxinasCompostos que podem ser produzidos à
partir da degradação de clorofenóxidos;É conhecida como a mais tóxica dessa classe
de compostos como, por exemplo, o composto:
2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina2,3,7,8-TCDD
Pág. 18
Outras fontes de dioxinasBranqueamento de polpa celulósica;
Incineração de lixo;Reciclagem de metais;Produção de solventes comuns.
Questão:Com base nos estudos
realizados, decida se as dioxinas são ou não
biomagnificadas durante a transição na cadeia
alimentar