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MUSGOS COMO BIOINDICADORES DE METAIS PESADOS NO AMBIENTE.

1 Introducao

Atualmente inumeras sao as pesquisas cujo tema esta relacionado aos impactos ambientais causados pela acao humana. Dentre as acoes mais relevantes, destacam-se o desmatamento e o despejo de residuos, resultantes das atividades urbanas e industriais providas de amplas praticas antropicas que ocasionam aumento significativo no nivel de degradacao ambiental causada pela liberacao de metais pesados no ambiente (SORVARI et al., 2007), o que afeta nocivamente o desenvolvimento e sobrevivencia da fauna (TORO et al., 2010) e flora.Tal fator resulta na queda acentuada da biodiversidade das especies, em funcao desta desestruturacao do ambiente fisico, quimico alem de alteracoes na dinamica e estrutura das comunidades biologicas (CALLISTO et al., 2001).

Estudos que se referem a problemas causados por materiais contaminantes que contem metais pesados, tem ressaltado a importancia do uso de bioindicadores para avaliacao de impacto ambiental (SORVARI et al., 2007; QUARRI et al., 2014). Por meio destes, demonstra-se que organismos bioticos sao bons substratos nestes estudos, sendo considerados biomonitores (CABRINI et al., 2013).

Biomonitores sao especies ou comunidades que apresentam baixa ou alta resistencia a determinado estresse respondendo de modo que possa ser quantificada, atentando a determinados criterios de selecao de indicadores (SOUZA, 2010).

O biomonitoramento e considerado um metodo experimental indireto cujo objetivo engloba identificar e quantificar poluentes por meio das respostas expressadas atraves de uma especie ou comunidade mediante o estresse gerado pelos materiais com toxicidade (CARRERAS e PIGNATA, 2001; PIGNATA et al., 2002; PONTES et al., 2014).

Segundo Zimbone (2012) e Maia et al. (2001) para ser um bom indicador a especie ou comunidade em questao deve apresentar determinadas caracteristicas sendo elas: sensibilidade a poluentes, relacao quantitativa entre a resposta biologica e as concentracoes de substancias toxicas, disponibilidade em todos os periodos do ano, area de distribuicao ampla, ciclo de vida relativamente longo, homogeneidade e estabilidade do patrimonio genetico na area em estudo de modo que as respostas aos estimulos ambientais sejam as mais homogeneas possiveis.

A utilizacao da bioindicacao como forma de monitoramento permite avaliar de maneira integrada os efeitos ecologicos causados por diversas fontes de poluicao, gerando dados mensuraveis do local impactado e suas mediacoes, quantificando os impactos em diversos niveis troficos (JAGER et al., 1996; KAPUSTA, 2008).

Inumeras sao as vantagens na utilizacao deste recurso de avaliacao ambiental, dentre eles a facilidade de amostragem (SZCZEPANIAK e BIZIUK, 2003), a ocorrencia permanente e comum do organismo no campo mesmo em areas remotas e o baixo custo por nao requer equipamentos caros (WOLTERBEEK, 2002).

Biomonitores podem responder a contaminacao por alteracoes de sua fisiologia, ou sua capacidade para acumular elementos ou substancias e esta resposta e fortemente influenciada pelas condicoes fisicas, quimicas e biologicas do ambiente (temperatura, umidade, ventos e radiacao) assim como pelas condicoes fisiologicas, morfologicas estruturais e nutricionais (BAGLIANO, 2012). Segundo Callisto et al. (2004), as caracteristicas citadas mencionadas tornam este metodo de avaliacao mais eficiente do que as medidas de parametros fisicos e quimicos (temperatura, pH, oxigenio dissolvido, teores totais e dissolvidos de nutrientes, entre outros) que sao normalmente medidos no campo.

Dentre os organismos que podem ser utilizados na avaliacao do nivel de contaminacao ambiental por parte de metais (hODA et al., 2007; COSTA e HARTZ, 2009), encontram-se os musgos (QUARRI et al., 2014; CHEN et al., 2015; OGUNKUNLE et al., 2016). Para Barboza (2012), a utilizacao destes como monitores, a partir do estudo de suas respostas biologicas aos niveis de poluentes encontrados no ambiente tem fornecido ferramentas bioquimicas essenciais para a implementacao de programas de monitoramento, exposicao e/ou efeitos de contaminantes.

Colaborando com as informacoes disponiveis na literatura brasileira acerca de biondicadores ambientais. O presente estudo de revisao visa relacionar, principalmente, os efeitos da poluicao dos recursos naturais tendo os musgos como bioindicadores de tracos metalicos provenientes de acoes antropicas ourindas da expansao de areas urbanas, agricolas e industriais.

2 Metais pesados

O termo metal pesado e aplicado a um grupo heterogeneo de elementos, incluindo metais, semimetais e nao metais que possuem numero atomico maior que 20 ou apresentam densidade maior que 0,005 g/[cm.sup.3] (ATKINS e JONES, 1992; MALAVOLTA, 1994; CARDOSO, 2008). Tal definicao e aplicada a elementos como: aluminio (2,70 g/[cm.sup.3]), cadmio (8,65 g/[cm.sup.3]), cobre (8,93 g/[cm.sup.3]), chumbo (11,30 ou 11,34 g/[cm.sup.3]), mercurio (13,55 g/[cm.sup.3]), niquel (8,91 g/[cm.sup.3]), paladio (12,00 g/[cm.sup.3]), platina (21,45 g/[cm.sup.3]), zinco (7,14 g/[cm.sup.3]) dentre outros (MOREIRA, 2007).

Segundo a IUPAC (2002), a terminologia correta para metal pesado e metais-traco. Esses elementos sao encontrados em baixa concentracao, em fracoes massicas da ordem de [micro]g/g, em algumas fontes, como solos, plantas, tecidos, aguas subterraneas, entre outros (ALLOWAY, 2010 ). Para Souza et al. (2015), as principais fontes naturais dos metais-traco sao: o intemperismo sobre o material crustal, que os liberam nas formas dissolvida e/ou particulada e a atividade vulcanica (80% das concentracoes naturais), alem da queima de florestas e a atividade biogenica (com 10%, cada uma). No entanto, as atividades antropicas tem contribuido para aumentar significativamente a concentracao desses elementos no meio, principalmente a industria quimica e a mineracao (MAHAR et al., 2016), fazendo com que se tornem uma das mais graves formas de poluicao ambiental (CARNEIRO et al., 2002; VAITSMAN e VAITSMAN, 2006).

Os metais-traco sao responsaveis por amplos processos de regulacao dos sistemas biologicos, apresentando alta afinidade por diversas macromoleculas biologicas (DNA, enzimas, proteinas, polipeptidios, aminoacidos) de extrema importancia para vida, permitindo que os ions sejam captados e absorvidos pelas celulas animais e vegetais (BENITE et al., 2007). Os seres vivos necessitam de alguns destes componentes para sobrevivencia e funcionamento normal dos processos bioquimicos (ALI et al., 2013). Nesta classe estao: aluminio III (Al), arsenio III (As), boro III (B), cobalto III (Co), cromo III, IV e V (Cr), cobre II (Cu), ferro II (Fe), fluor (f), manganes II (Mn), zinco II (Zn), molibdenio IV, V e VI (Mo) etc (GUILHERME et al., 2005; BASTOS e CARVALHO, 2004; BARAN, 2005).

Para Cardoso (2008), as principais propriedades dos metais pesados, tambem denominados elementos traco, sao os elevados niveis de reatividade e bioacumulacao. O mesmo autor afirma que o acumulo dessas substancias nos organismos vivos desencadeiam diversas reacoes quimicas nao metabolizaveis, fazendo com que esses elementos permanecam em carater cumulativo ao longo da cadeia alimentar.

O processo de bioacumulacao de metais envolve a transferencia de um metal de uma matriz contaminada para a biomassa, podendo ser realizado por individuos de diferentes classes animais e vegetais (LIMA, 1995), o que afeta diretamente a biodisponibilidade de outros elementos, altera processos bioquimicos, membranas celulares e organelas (JANSSEN et al., 2000). Sao considerados, dentre os compostos quimicos toxicos, contaminantes de grande relevancia, visto que nao sao biodegradaveis e sofrem o fenomeno da bioacumulacao nos organismos ao longo da cadeia alimentar (SOUZA et al., 2015). Como consequencia deste processo, os niveis de metais nos membros superiores da cadeia alcancam valores muito acima dos que se encontram na natureza, explicitamente no caso dos seres humanos estes valores podem ser considerados co-fatores de doencas como exemplifica a Tabela 1.

3 Musgos

De todas as especies biologicas utilizadas como bioindicadoras, os musgos do filo Bryophyta tem o maior destaque em todo o mundo (FIGUEIRA et al., 2002; CHEN et al., 2010; WILKIE e LA FARGE, 2011; HARMENS et al., 2010; BOQUETE et al., 2013), pois a sua morfologia nao varia de acordo com a sazonalidade o que permite acumulo de elementos (como os metais pesados) e apresentam consideravel longevidade (SZCZEPANIAK e BIZIUK, 2003).

Os musgos sao conceituados como plantas pequenas, macias, possuem um ciclo de vida marcado pela alternancia de geracoes (MAKI et al., 2013), com cerca de 880 especies aceitas no Brasil atualmente (FLORA DO BRASIL, 2016), classificados em tres classes (Sphagnidae, Andreaeidae e Bryidae) e habitam a maior parte da terra (RAVEN et al., 2014). Sao unicos porque conseguem armazenar agua de 16 ate 26 vezes o seu peso seco e possuem compostos fenolicos nas suas paredes celulares que evitam a deterioracao dos mesmos (HUBERS e KERP, 2012).

A grande utilizacao de musgos como bioindicadores deve-se a inumeras razoes, dentre estas a excelente distribuicao geografica da especie, com adaptacao a diferentes condicoes ambientais, facilidade de penetracao na parede celular por parte de ions metalicos, nao tem sistema radicular (SERT et al., 2011), nao possui tecido vascular, mostram correlacao entre quantidade em massa seca e concentracao de deposicao umida (BOQUETE et al., 2014).

Muitos paises tem realizado pesquisas de biomonitoramento sobre niveis de metais em areas industriais ou nao, com base em musgos como bioindicadores. Kayee et al. (2015) estudaram a adsorcao de metais pesados no ar poluido da Tailandia por musgos nativos e verificou um aumento na concentracao de Fe, Zn, Cu, e Cd, podendo os mesmos serem usados como bioadsorventes de metais pesados da atmosfera. Na Espanha Gonzalez e Pokrovsky (2014) analisaram a adsorcao de Cu, Cd, Ni, Pb e Zn em Hypnum sp, Sphagnum sp, Pseudoscleropodium purum e Brachytecium rutabulum. Os resultados demonstraram que apesar dos musgos diferirem geograficamente, a adsorcao de metais e universal e constante para todas as especies estudadas e os mesmos sao considerados mais eficientes em adsorver metais pesados.

Estudos realizados na Europa, a partir de 1990 envolvendo 25 paises, utilizando musgos e metais pesados (HARMENS et al., 2010; HARMENS et al., 2011, HARMENS et al., 2012) evidenciaram que concentracoes de As, Cr, Cd, Cu, Fe, Hg, Ni, Pb,V, Zn, aumentaram naturalmente, e em 2005 foi observado tambem, aumento para o Al e Sb. Em 2010, um estudo piloto sobre biomonitores de poluentes organicos persistentes selecionados (HARMENS et al., 2013 a,b) avaliou as tendencias temporais nas ultimas duas decadas quanto a emissao e deposicao de metais pesados por meio de musgos. Os resultados das analises nos musgos confirmaram um declinio na concentracao dos metais citados anteriormente devido as politicas de reducao da poluicao implantadas por alguns paises europeus (HARMENS et al., 2015).

Na Nigeria o musgo Barbula lambaranensis e um metodo economico para avaliacao continua da poluicao atmosferica por metais como Zn, Cd, Cr, Pb, Cu e Ni (OGUNKUNLE et al., 2016). No Brasil Mazzoni et al., (2012) relatou que a deposicao de metal pesado em um musgo esta correlacionado com a concentracao desses na atmosfera em Caxias do Sul, RS.

Na China Chen et al. (2015) examinou os efeitos de Cu, Zn, Pb, Cr, Cd e Hg sobre parametros fisiologicos e atividades fotossinteticas de duas especies de musgos, o Taxiphyllum taxirameum e Eurhynchium eustegium cultivados em meio aquatico e solo umido. Os estudos permitiram determinar visualmente o tipo de metal e a concentracao aproximada do mesmo nas duas especies de musgo analisadas.

Migaszewski et al. (2010) no Alasca e Polonia avaliou a concentracao de mercurio em duas especies de musgos encontradas nestas regioes simultaneamente. Esse estudo permitiu avaliar as fontes de poluicao e os fatores ambientais que influenciaram as concentracoes de Hg nos musgos avaliados. Na Albania o estudo de Quarri et al. (2014) propiciou o biomonitoramento de metais pesados na atmosfera. A analise dos resultados evidenciaram a area central do pais como maior acumulador de metais pesados (Al, Cr, Fe, Ni, Zn e V), devido a associacao destas com a metalurgia do ferro-cromo, refinaria de petroleo, industria de cimento, industria de mineracao e trafego constante.

Nos estudos de Boquete et al. (2014) avaliou-se o crescimento do musgo Pseudoscleropodium purum durante varios periodos, em sete locais de amostragem com diferentes condicoes climaticas. Determinou-se tambem as concentracoes de Cd, Cu, Hg, Pb e Zn nos segmentos de crescimento dos musgos analisados durante cada periodo e os resultados comprovaram que a concentracao desses metais pode ser medida com maior exatidao em partes jovens desses vegetais.

Deben et al. (2016) confirmou nas suas pesquisas que a desvitalizacao de amostras de musgos aquaticos nao inibe a capacidade destes em acumular elementos traco. Utilizando tambem musgos desvitalizados Gonzalez et al. (2016) estudou a adsorcao de Cu em funcao da concentracao e do pH por Hypnum sp, Sphagnum denticulatum, Pseudoscleropodium purum e Brachytecium rutabulum. Dentre os musgos estudados o autor concluiu que a especie Sphagnum denticulatum foi a que acumulou maior quantidade de Cu, sendo considerada a mais indicada como biomonitor nesse estudo.

4 Conclusao

Os seres vivos necessitam de quantidades variadas de alguns metais, incluindo Ca, K, Na, Mg, Fe e, em menor quantidade de Sn, Cr, Co, Cu, Mn, Mo, V, Sr, Zn para a realizacao de sua funcoes vitais, porem niveis excessivos destes, podem se tornar prejudiciais. A informacao previa de areas com elevados indices de metais traco e uma ferramenta util nos estudos que avaliam a relacao entre os agentes nocivos a saude humana e ao meio ambiente.

O uso de organismos vegetais como bioindicadores e um instrumento eficaz de pesquisa e avaliacao ambiental que evidencia diferencas significativas quanto a sensibilidade a substancias poluentes. Os musgos servem como base para estudos de bioindicacao pois se enquadram como bons substratos para o monitoramento de ambientes impactados por metais traco.

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Eliane Ferreira de SOUZA, Michele Aparecida dos Santos NOBREGA * & Montcharles da Silva PONTES

Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul. Dourados, Mato Grosso do Sul, Brasil.

* autor para correspondencia: nobrega_michele@yahoo.com.br

DOI: http://dx.doi.org/ 10.18571/acbm.136
Tabela 1: Classificacao quanto a carcinogenicidade em seres humanos
de alguns possiveis contaminantes provenientes de residuos
industriais.

Substancia   Simbolo           Carcinogenicidade

Arsenio        As         Carcinogenico para humanos

Cadmio         Cd         Carcinogenico para humanos

Chumbo         Cu         Provavelmente carcinogenico
                                 para humanos

Cromo          Cr         Carcinogenico para humanos

Mercurio       Hg      Provavelmente carcinogenico para
                                    humanos

Niquel         Ni         Carcinogenico para humanos

Substancia                   Evidencias

Arsenio               Evidencia em humanos de
               desenvolvimento de cancer de bexiga,
               pulmao, pele, e evidencia limitada de
             cancer de figado e bilis, prostata e rim.

Cadmio                Evidencia em humanos de
                    desenvolvimento de pulmao e
              evidencia limitada de cancer prostata e
                                rim.

Chumbo            Evidencia limitada de cancer de
                             estomago.

Cromo                 Evidencia em humanos de
                desenvolvimento de cancer de pulmao.

Mercurio       Neurotoxicidade: efeitos adversos nas
                   funcoes cognitivas, motoras e
                            sensoriais.

Niquel               Evidencias em humanos de
                   desenvolvimento de cancer de
                 cavidade nasal e seios paranasais.

Fonte: IARC, 2016.
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Title Annotation:texto en portugues
Author:de Souza, Eliane Ferreira; Nobrega, Michele Aparecida dos Santos; Pontes, Montcharles da Silva
Publication:Acta Biomedica Brasiliensia
Date:Dec 1, 2017
Words:4424
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