Poluição: modificação não pretendida na atmosfera, na água ou nos solos, que pode afectar os humanos ou qualquer outro organismo vivo, apresentando origem antrópica.
Contaminação: introdução de compostos em quantidades acima das normais, podendo ou não afectar os organismos que nela habitam e cuja origem poderá ser natural.
Poluente: qualquer composto emitido pelo Homem que afecte os ecossistemas e o próprio Homem.
Toxicidade: efeito negativo na saúde humana ou no ambiente provocado pela presença de compostos em concentrações acima do definido. As substâncias tóxicas podem ser ingeridas, inaladas ou absorvidas através da pele.
Factores que influenciam a toxicidade: frequência e duração da exposição e natureza da substância.
Factores de Toxicidade:
Dose:
A dose letal causa a morte de um organismo. No caso humano, a dose letal de uma determinada substância tóxica depende de factores como a idade, o sexo, o estado de saúde, a eficiência dos sistemas de desintoxicação e a sensibilidade individual.
Dose Letal média (LD50): concentração de uma substância que causa a morte de 50% de uma população-teste num período de 14 dias.
Solubilidade:
As substâncias tóxicas solúveis na água são facilmente absorvidas pelos organismos a partir do meio, mas também são relativamente fáceis de eliminar.
As substâncias tóxicas solúveis nos lípidos acumulam-se nas células e tecidos e são mais difíceis de eliminar.
Bioacumulação:
Corresponde à soma sucessiva da incorporação de um poluente efectuada por via directa ou por via alimentar, sendo mais frequente nos organismos aquáticos.
Bioampliação:
Causada pela acumulação de compostos tóxicos nos tecidos, mais grave para os consumidores de topo das cadeias alimentares, onde se registam os mais graves problemas de toxicidade – a concentração de certas substâncias aumenta de nível trófico para nível trófico, ao longo das cadeias alimentares, e afecta organismos que não foram directamente expostos.
Um dos aspectos mais graves da bioacumulação e da bioampliação é o facto de não aparecerem sintomas até as concentrações no organismo serem suficientemente elevadas para causarem problemas graves de saúde.
Interacção com outras substâncias:
Sinergismo – A interacção multiplica o efeito da substância tóxica. O efeito combinado das duas substâncias é superior à soma dos efeitos de cada uma delas quando actuam isoladamente. A presença de um nutriente aumenta ou facilita a absorção de outro.
Antagonismo – a interacção reduz o efeito da substância tóxica. A presença de um nutriente causa a indisponibilidade de um outro nutriente, mesmo que ele esteja presente no solo, em quantidade suficiente.
Efeitos dos agentes tóxicos:
A resposta a um agente tóxico é variável e pode resultar em dois tipos de efeitos:
efeito agudo – reacção imediata ou rápida do organismo à exposição ao agente tóxico, que pode variar de uma erupção cutânea até à morte;
efeito crónico – consequência permanente ou duradoura da exposição ao agente tóxico, como lesões renais ou hepáticas.
Classificação dos agentes tóxicos em função dos seus efeitos:
Mutagénico:
Causa mutações no DNA. As mutações podem ser somáticas ou germinativas. Pode originar doenças e cancro.
Exemplo: radiações ionizantes, raios X.
Teratogénico:
Causa defeitos no embrião, especialmente durante os primeiros 3 meses de gravidez, podendo reflectir-se na perda da gestação, malformações ou alterações no funcionamento, bem como distúrbios neurocomportamentais, como o atraso mental.
Exemplo: Talidomida, polifenóis biclorados (PCB) e metais pesados, como o chumbo e arsénio.
Cancerígeno:
Causa o aparecimento de cancros, por indução de alterações no DNA. Os contaminantes provocam alterações no DNA das células que conduzem ao seu crescimento e divisão descontrolada, originando o cancro.
Exemplo: substâncias químicas, presentes no fumo do cigarro, em alimentos e em poluentes ambientais. Radiações, metais pesados e vírus.
Alergénico:
Induz reacções alérgicas.
Exemplo: veneno de insectos.
Asfixiante:
Impede a captação ou distribuição de oxigénio.
Exemplo: Monóxido de carbono.
Neurotóxico:
Afecta o sistema nervoso.
Exemplo: DDT, formaldeído, dioxinas, chumbo, mercúrio e tolueno.
Em estudos de toxicidade, verifica-se, frequentemente, que muitas substâncias têm efeitos insignificantes sobre a saúde em baixas concentrações, mas os efeitos acentuam-se para concentrações mais elevadas. Este facto deve-se principalmente aos seguintes factores:
o organismo possui mecanismos de destruição, diluição ou excreção de substâncias tóxicas;
as células têm enzimas que reparam o DNA;
as células de algumas regiões do organismo (como a pele e os revestimentos do sistema digestivo, dos pulmões e dos vasos sanguíneos) multiplicam-se a uma taxa elevada e substituem rapidamente as células danificadas.
Poluição Atmosférica
Constituição da atmosfera:
Troposfera – camada mais baixa da atmosfera e a mais densa, ao longo da qual há um arrefecimento acentuado. Existem correntes de ar que possibilitam a ascensão dos contaminantes. É o local onde se origina o nosso clima e ocorrem os fenómenos climáticos. As substâncias que nela se encontram podem regressar à superfície terrestre por precipitação.
Estratosfera – sobrepõe-se à troposfera, é mais rarefeita e contém uma menor concentração de vapor de água e uma maior concentração de ozono. Como as correntes de ar são insignificantes e a quantidade de vapor de água é reduzida, as substâncias que alcançam esta camada permanecem aí durante muito tempo.
Mesosfera
Termosfera
Os poluentes atmosféricos podem ser classificados como:
Poluentes primários – se são emitidos directamente para a troposfera numa forma potencialmente perigosa. Resultam directamente da combustão ou evaporação do carvão e derivados do petróleo.
Partículas, compostos orgânicos voláteis, CO, NOx, SOx e chumbo.
Poluentes secundários – se resultam da reacção dos poluentes primários com os componentes do ar (combustão), formando novos poluentes. A energia para que estas reacções ocorram provém da luz solar, daí se designarem também por oxidantes fotoquímicos.
Ozono, H2O2, H2SO4, HNO3 e diversos compostos orgânicos voláteis.
A poluição atmosférica, mesmo quando originada por fontes locais, atinge facilmente uma dimensão regional ou global, como consequência da mobilidade horizontal do ar atmosférico.
Particularização dos fenómenos de poluição atmosférica
Smog:
Com a Revolução Industrial e a utilização intensiva de carvão como fonte de calor e energia, aparece o «smog industrial» - densas neblinas constituídas por uma mistura de óxidos de carbono, compostos azotados e vapor de água, que se formaram onde se concentravam as indústrias.
A partir dos anos 50, com o uso crescente de veículos motorizados, as grandes áreas urbanas começaram a ficar envoltas numa neblina denominada «smog fotoquímico».
Inversão térmica – uma das principais causas de intensificação do smog.
Em condições normais, a temperatura é mais elevada junto ao solo (devido ao facto de os raios solares incidirem na superfície); o ar quente eleva-se, arrastando consigo os contaminantes, promovendo a sua dispersão.
De noite, esta corrente pára. A formação de uma camada de ar mais fria à superfície, limitada superiormente por uma camada mais quente, ocorre durante a inversão térmica.
Quando estas inversões térmicas ocorrem de um modo prolongado, os contaminantes atingem concentrações perigosas, pelo que, nestes casos, as autoridades de saúde aconselham as pessoas com problemas respiratórios a permanecerem em casa e a protegerem-se.
Consequências do Smog:
dores de cabeça,
náuseas,
irritação nos olhos e na garganta,
agravamento dos problemas respiratórios,
morte.
Chuvas Ácidas:
Deposição à superfície da Terra de substâncias com pH inferior a 5,6 que ocorre, geralmente, por precipitação.
As chuvas ácidas passaram rapidamente de um problema de poluição regional, de zonas do globo muito industrializadas e com muitos carros, para um problema de poluição global.
Os poluentes primários emitidos para a atmosfera podem ser transportados pelos ventos dominantes, percorrendo distâncias de várias centenas de quilómetros.
Causas:
O dióxido de enxofre (SO2) e os óxidos de azoto (NOx) produzidos pelas actividades humanas, particularmente a queima de combustíveis fósseis em centrais termoeléctricas, a indústria e os transportes rodoviários, reagem com o vapor de água atmosférico e originam ácido sulfúrico e ácido nítrico. Estas substâncias são depositadas à superfície da Terra com a precipitação ou a seco.
Consequências:
destruição de florestas, por acção directa sobre as plantas ou indirecta pela acidificação do solo;
desequilíbrios nos ecossistemas aquáticos provocados pela morte de peixes, aumento da concentração de alumínio e formação de metilmercúrio;
aumento da frequência e gravidade de doenças respiratórias em seres humanos, como a bronquite e a asma;
aumento da frequência e gravidade de doenças respiratórias em seres humanos, com a bronquite e a asma;
libertação de metais pesados, como cobre e chumbo, das canalizações para a água de consumo público;
degradação de monumentos, particularmente de calcário e mármore.
Medidas a adoptar para minimizar as emissões de poluentes:
instalação de depuradores (filtros líquidos) – ao passar os fumos da combustão por estes filtros, que têm água e cal, obtém-se um precipitado, com diminuição da emissão de poluentes;
costrução de centrais e equipamentos de energia alternativa;
redução do consumo de electricidade.
Efeito de Estufa:
O efeito de estufa é um fenómeno natural que tem vindo a ser acentuado pela libertação de gases com origem em actividades humanas.
O efeito de estufa impede a ocorrência de oscilações térmicas significativas, a que a maioria dos planetas do nosso sistema solar se encontra sujeito, tendo possibilitado o aparecimento e desenvolvimento da vida.
Da radiação solar que incide na Terra, uma parte é reflectida pela atmosfera ou absorvida pelo ozono estratosférico. A que atinge a superfície terrestre gera calor, que é irradiado sob a forma de radiação infra-vermelha. Os gases de estufa absorvem parte desta radiação e libertam mais radiação infra-vermelha, de maior comprimento de onda.
O CO2, vapor de água e outros gases têm função análoga à dos vidros numa estufa, deixando entrar as radiações, mas dificultando a saída dos raios Infra-vermelhos (IV).
Causas: a emissão de gases de estufa com origem antropogénica tem vindo a aumentar desde a Revolução Industrial.
CO2 – tem origem na queima de combustíveis fósseis e na queima de florestas para obtenção de terrenos agrícolas. Anualmente, verifica-se uma oscilação da concentração de CO2 por estação, reflexo da fotossíntese e da respiração nos ecossistemas aquáticos e terrestres (predominante no final do Outono e Inverno).
Metano (CH4) – proveniente das reacções microbianas de fermentação e de explorações petrolíferas.
Óxido nitroso (N2O) – tem origem em combustíveis fósseis, fertilizantes químicos e na pecuária.
Clorofluorcarbonetos (CFC) – utilizados como propulsores em aerossóis e em gases de refrigeração. Têm uma capacidade de absorção dos raios IV superior ao CO2.
Vapor de água
Ácido nítrico (HNO3) - proveniente da queima de biomassa e uso de fertilizantes químicos na agricultura.
Consequências do efeito de estufa: Aquecimento Global:
aumento do nível dos oceanos, devido à expansão térmica da água e à fusão das calotes polares;
alterações climáticas que afectam a disponibilidade de recursos hídricos (as taxas de evaporação e precipitação são alteradas) e a produção de alimentos;
aumento da frequência e intensidade dos fenómenos extremos, como secas prolongadas, vagas de calor, inundações e tempestades;
alterações na localização e na estrutura dos ecossistemas;
extinção de espécies;
alastramento de algumas doenças típicas das regiões tropicais.
A atmosfera terrestre também está sujeita a factores de arrefecimento.
As nuvens cobrem aproximadamente 50% da superfície terrestre e reflectem para o espaço cerca de 21% da radiação solar – esta reflexão denomina-se albedo e impede que ocorra o aquecimento.
A actividade vulcânica também arrefece a Terra, pois, durante as erupções, nuvens enormes de partículas e de aerossóis podem entrar na atmosfera, reflectindo e dispersando as radiações, o que causa uma diminuição da temperatura.
Assim, a temperatura resulta do equilíbrio entre factores de aquecimento e de arrefecimento do planeta.
Medidas de prevenção e minimização do efeito de estufa:
estabelecimento e cumprimento de um máximo mundial para as emissões de CO2, mediante limitações do uso de combustíveis fósseis na indústria e nos transportes;
efectuar acordos internacionais para pôr fim à emissão de CFC;
deter a desflorestação e incrementar a plantação de árvores em vastas áreas actualmente desflorestadas;
sensibiliar para a conservação de energia e apostar em formas de energia renováveis;
fomentar a escolha pelos transportes públicos.
Rarefacção do ozono estratosférico:
A camada de ozono que se localiza na estratosfera, filtra cerca de 95% das radiações UV do Sol.
A rarefacção do ozono estratosférico atinge praticamente todas as zonas da Terra (os trópicos são a excepção) e é particularmente grave sobre os polos onde se verifica uma acentuada redução sazonal.
O frio intenso e o grande turbilhão de ventos polares acima da Antárctida provocam, em cada Inverno, um decréscimo localizado na espessura de ozono. Contudo, na Primavera seguinte, com o Sol, o ozono volta a formar-se e a espessura normal é reconstituída. À perda sazonal de ozono durante o verão da Antárctida foi chamado o buraco do ozono.
O ozono troposférico, também chamado ozono fotoquímico, é um poluente secundário, com efeitos nocivos sobre o sistema respiratório. Resulta da oxidação de poluentes primários, como os óxidos de azoto, por acção da luz solar.
Causas: libertação de CFC's para a atmosfera
Os CFC são compostos estáveis e inodoros constituídos por átomos de carbono, cloro, e flúor. Foram amplamente usados como propulsores em aerossóis e em gases de refrigeração.
Na estratosfera, as radiações UV causam a quebra das moléculas de CFC e libertam átomos de cloro radioactivos. Os átomos de cloro causam a quebra da molécula de O3 em O2 e O, numa cadeia cíclica de reacções que conduz a uma distribuição de O3 mais rápida que a sua formação.
Cada molécula de CFC pode permanecer na estratosfera por dezenas de anos e converter um grande número de moléculas de O3 em O2.
Consequências: a redução do ozono estratosférico permite uma maior incidência das radiações UV sobre a Terra, o que provoca:
aumento da incidência de queimaduras solares, cancros de pele e cataratas em seres humanos;
supressão de funções do sistema imunitário, o que aumenta a susceptibilidade a doenças infecciosas e cancros;
diminuição da produção de certas culturas, como milho, arroz, sorgo e trigo;
diminuição da produção florestal de muitas espécies de árvores sensíveis às radiações UV.
Medidas: Protocolo de Montreal.
Biologia
Cellular metabolism and fermentation
Cellular respiration and fermentation
Energy, Enzymes, and Catalysis Problem Set
Bioquímica