Além das medições convencionais: avaliação de efeitos tóxicos em danio rerio e corbicula fluminea associados a águas e sedimentos contaminados por rejeitos de mineração liberados após o acidente com a barragem de fundão no rio doce (ES-MG)
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Data
2023-03-31
Orientador
Abessa, Denis Moledo de Souza 
Coorientador
Pós-graduação
Biodiversidade de Ambientes Costeiros - IBCLP
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
O rompimento da barragem do Fundão, de responsabilidade da Samarco/BHP, na tarde do dia 5 de novembro de 2015, liberou mais de 50 milhões de m³ de rejeitos de mineração de ferro, tendo sido considerado o maior desastre ambiental da história do Brasil até então. Dados iniciais obtidos por diversos estudos indicaram aumento imediato nos níveis de metais em águas e sedimentos na Bacia do Rio Doce, mas contraditórios, no que diz respeito aos efeitos de toxicidade aguda e crônica para alguns modelos clássicos, sendo então necessário avaliar os efeitos a partir de níveis biológicos menores, capazes de responder a exposições mais sutis. O presente estudo teve como objetivo geral avaliar efeitos biológicos associados à contaminação da água e dos sedimentos da Bacia do Rio Doce na área afetada pelo rompimento da barragem do Fundão (MG), a fim de gerar dados sobre os efeitos agudos, crônicos e subcrônicos decorrentes da contaminação por metais, estimando assim potenciais riscos ecológicos. Para isso, amostras de água e sedimentos foram coletadas em diferentes períodos após o desastre, e analisadas quimicamente, bem como os índices geoquímicos e de enriquecimento foram calculados. Concomitantemente, foram realizados ensaios com neonatos de Daphnia similis ou D. magna, em amostras de água e sedimento (interface sedimento-água), onde 5 organismos foram colocados em 4 réplicas de cada amostra, e expostos por 48h, sob condições controladas, sendo então contados os sobreviventes. Na segunda etapa do estudo, organismos adultos de Corbicula fluminea, foram coletados no Rio Ribeira de Iguape (SP), aclimatados em laboratório, e expostos aos sedimentos. Em cada réplica, contendo cerca de 4 cm de sedimento e cerca de 1 L de água de diluição, foram introduzidos 10 organismos. O sistema-teste foi mantido a 25°C e fotoperíodo de 12:12 (claro-escuro), sob aeração. Após 14 dias, os organismos foram sacrificados e as partes moles foram removidas. Foram realizadas análises de bioacumulação de metais, com cálculo do fator de bioacumulação (BAF), bem como analisados os biomarcadores glutationa reduzida (GSH), glutationa-S-transferase (GST), glutationa peroxidase (GPx), lipoperoxidação (LPO), danos em DNA, atividade de acetilcolinesterase (AChE) e metalotioneína (MT). Por fim, foram realizados ensaios de toxicidade crônica com embriões da espécie Danio rerio, expostos às amostras de água. Após a obtenção dos ovos fecundados, estes foram transferidos para microplacas de 24 poços com capacidade de 2 ml contendo as amostras de água, e observados a cada 24 horas em microscópio eletrônico, verificando-se a coagulação, pigmentação do corpo e dos olhos, formação de somitos, desprendimento da 17 cauda, eclosão e letalidade. Os resultados obtidos revelaram altos níveis de metais em água e sedimentos em amostras coletadas imediatamente ao colapso da barragem, com redução das concentrações ao longo do tempo. Os índices geoquímicos demonstraram ausência de contaminação ou contaminação moderada, com altos índices de enriquecimento de Mn no alto rio Doce, de acordo com os valores de EF. Foi observada toxicidade ocasional em Daphnia ssp., porém não correlacionada com os metais medidos. Foi observada bioacumulação importante (BAF>1) para Zn em C. fluminea, porém os efeitos causados na biota quanto ao estudo de biomarcadores não foram relacionados diretamente pela contaminação do rejeito de mineração sobre os ecossistemas. Apesar das concentrações de metais acima da legislação, não foi observada diferença estatística significativa com relação ao controle para a sobrevivência ou outros efeitos negativos nos embriões de D. rerio expostos às amostras de água coletadas ao longo da BRD. Os resultados obtidos sugerem, portanto, baixa biodisponibilidade dos metais liberados pelos rejeitos, ao menos nos ambientes dulciaquícolas.
Resumo (inglês)
The rupture of the Fundão dam, of the responsibility of Samarco/BHP, on the afternoon of November 5, 2015, released more than 50 million m³ of iron mining tailings. It was considered the worst environmental disaster in the history of Brazil so far. Initial data obtained from several studies indicate an immediate rise on the levels of metals in the Doce River Basin, but contradictory results for acute and chronic toxicity using some classic models. Thus, studies evaluating the effects at lower biological levels are required. This study aimed to evaluate the biological effects associated with the contamination of water and sediments of the Rio Doce Basin in the area affected by the rupture of the Fundão dam (MG), in order to generate data on the acute, chronic effects and subchronic effects resulting from contamination by metals, thus estimating potential ecological risks. For this, water and sediment samples were collected at different periods after the rupture and chemically analyzed, and the geochemical and enrichment indices were calculated. Concomitantly, acute toxicity tests were carried out with neonates of Daphnia similis or D. magna, exposed to water and sediment (i.e. sediment water interface) samples. 5 organisms were exposed in 4 replicates of each sample for 48 hours, and then the survivors were counted. Tests were also carried out with adult organisms of Corbicula fluminea, collected in the Ribeira de Iguape river (SP) and exposed to sediments, in flask containing about 4 cm of sediment, 1 L dilution water and 10 organisms. The test system was maintained at 25°C and a photoperiod of 12:12 (light-dark), under aeration. After 14 days, the organisms were sacrificed, and the soft tissues were removed. The bioaccumulation of metals was analyzed, as did the biomarkers glutathione reduction (GSH), glutathione-S-transferase (GST), glutathione peroxidase (GPx), lipoperoxidation (LPO), DNA damage, acetylcholinesterase activity (AChE) and metallothionein (MT). Finally, chronic toxicity tests with embryos of Danio rerio exposed to water samples were performed. Healthy fertilized eggs were obtained and transferred to 24-well microplates containing 2ml of water samples, and observed every 24 hours under an electronic microscope, for checking the coagulation, pigmentation of body and eyes, formation of somites, detachment of the tail, hatching, and lethality. The results obtained revealed high levels of metals in water and sediments in samples collected immediately after the dam collapse, with a reduction of concentrations over time. The geochemical indices demonstrated absence or moderate contamination, with high levels of Mn enrichment in the upper Doce River, according to the EF values. Occasional toxicity was observed in 19 Daphnia ssp., but not correlated with the measured metals. Important bioaccumulation (BAF>1) for Zn in C. fluminea was observed, yet this element was not related with the mining tailings. The results of biomarkers were not directly related to the contamination by the mining tailings. Despite the metal concentrations above the legislation, no difference was observed regarding the control and negative effects on D. rerio embryos exposed to water samples. This study evidences that the bioavailability of metals was limited in the Rio Doce basin, with implications for the environmental restoration processes, at least in the freshwater environments affected by the tailings.
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Idioma
Português