O solo é um recurso natural vital para o funcionamento do ecossistema terrestre e dos ciclos naturais. Apresenta inúmeras funções - uma delas é atuar como um filtro, graças a sua capacidade de depurar grande parte das impurezas nele depositadas; ele age também como um “tampão ambiental”, diminuindo e degradando compostos químicos prejudiciais ao meio ambiente.
contaminante - produto encontrado em um determinado meio em uma concentração abaixo dos níveis toleráveis em relação a critérios adotados
poluente - produto encontrado em um determinado meio em concentração acima dos níveis toleráveis em relação a critérios adotados.
Valor de Referência de Qualidade (VRQ): é a concentração de determinada substância no solo ou na água subterrânea, que indica as condições de um solo considerado limpo ou de águas subterrâneas em seu estado natural. São valores de referência usados na prevenção e no controle da contaminação e para o monitoramento de áreas contaminadas.
Valor de Prevenção (VP): indica a qualidade de um solo capaz de sustentar as suas funções primárias, protegendo-se os seres humanos e os animais e a qualidade das águas subterrâneas. Indica uma possível alteração da qualidade natural dos solos. Quando este valor é excedido podem ocorrer alterações prejudiciais à qualidade do solo e das águas subterrâneas e devem ser usadas medidas preventivas de contaminação. Deve-se, também, exigir o monitoramento das águas subterrâneas, identificando-se e controlando-se as fontes de poluição.
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O comportamento do herbicida depende das propriedades físico-químicas e biológicas do solo, bem como de fatores climáticos. Os três processos básicos que podem ocorrer com os pesticidas no solo são retenção, transformação e transporte.
Atrazina – sua marca comercial é Primoleo. Tem elevado persistência nos solos chegando a demorar cerca de sete meses para degradar. É de alta toxicidade, e pode estar presente em alta quantidade no solo. Estes herbicidas atuam em uma etapa do processo fotossintético da planta matando-a por falta de produtos da fotossíntese.
Fomesafen - atua na inibição de uma enzima chamada Protox que impede a síntese de clorofila, pigmento responsável pela fotossíntese. Sua marca comercial é Flex.
Efeitos dos produtos tóxicos nos seres vivos
No ser humano
DDT/BHC: câncer, danos ao fígado e a embriões
Clordano: câncer, doenças do fígado e do sangue, efeitos neurológicos cardiovasculares, respiratórios, gástricos e renais severos, problemas endócrinos e reprodutivos
Toxafeno: exposição a elevadas concentrações está associada a disfunções renais, hepáticas, nervosas, debilidade do sistema imunológico, diminuição da esperança de vida, disfunção hormonal, diminuição da fertilidade e alterações comportamentais
Hexaclorbenzeno: pode prejudicar o fígado, tiróide e rins, sistemas endócrino, imunológico, reprodutivo e nervoso e câncer
Heptacloro: disfunção reprodutiva e endócrina e câncer de bexiga
Bário (Ba): aumento transitório da pressão sangüínea e efeitos tóxicos sobre o coração, vasos e nervos
Cádmio (Cd): pressão alta, problemas renais, aterosclerose, inibição no crescimento, doenças crônicas em idosos e câncer
Cobre (Cu): irritação e corrosão da mucosa, problemas hepáticos e renais e irritação do sistema nervoso central seguido de depressão
Nos microorganismos
Os microorganismos entram em contato com os produtos tóxicos quando o solo em que vivem recebe esta substância direta ou indiretamente. Com isto, novas substâncias químicas se formam neste ambiente e o habitat acaba sofrendo mudanças, mesmo que temporárias, e provocam distúrbios em alguns processos como a nutrição, o metabolismo e a reprodução dos microorganismos. Um exemplo de produto químico é a atrazina, herbicida utilizado em várias culturas, cujo efeito é a diminuição da atividade e das populações de bactérias e algas.
Nos peixes
O despejo de esgoto, dejetos industriais, restos urbanos e industriais, acidentes, o abandono de estruturas e ferro-velho no mar, a produção de petróleo, a mineração, os restos de nutrientes e pesticidas agrícolas e o material radioativo poluem muito mais o ambiente aquático do que os desastres ambientais conhecidos devido ao derrame de petróleo. Estima-se que os recursos terrestres sejam responsáveis por 44% dos poluentes que entram nos mares enquanto que o transporte marítimo é responsável por apenas 12%.
A poluição causada por esgotos e pela agricultura pode resultar no florescimento de algas em regiões costeiras. Estas algas decompõem o oxigênio da água fazendo surgir as “zonas mortas”, quando é impossível ter vida marinha.
Nos animais aquáticos os POPs podem causar problemas imunológicos, hormonais e reprodutivos. Os peixes mais gordos, que apresentam maior quantidade de tecido adiposo tendem a acumular mais POPs nos seus corpos e estes podem ser transmitidos para os consumidores humanos. Os valores mais elevados de DDT, PCBs e de outras substâncias lipossolúveis, são encontradas no salmão, truta e pescada do que em outros habitantes das mesmas águas. O fígado do bacalhau, muito rico em gorduras, pode ter níveis de DDT e PCBs até cem vezes superiores aos da sua carne comestível, que é magra. Em caso de fome, a mobilização das reservas lipídicas onde os contaminantes estão armazenados, para obtenção de energia, pode provocar a sua libertação para a corrente sanguínea, atingindo eventualmente órgãos vitais como o cérebro e, assim, conduzir à morte.
Os vazamentos de petróleo formam uma película de óleo sobre a superfície dos rios, lagos e mares, onde alguns peixes procuram oxigênio, e acabam ingerindo quantidades elevadas de petróleo, intoxicando-se e morrem rapidamente.Os efeitos dos pesticidas sobre os peixes podem variar quanto à sua natureza. Estudos evidenciam que além de causar a morte, seja direta ou indiretamente pela destruição de fontes de alimentação, os peixes também sofrem diminuição da taxa de crescimento, alteração na reprodução e comportamento, e, ainda, pode apresentar danos evidentes aos tecidos. Os piretróides sintéticos são um grupo de herbicidas que possuem características extremamente tóxicas para os peixes.
A endrina e o clordano são inseticidas que apresentam toxicidade muito elevada nos crustáceos, peixes e em outros organismos aquáticos. A exposição aguda ao toxafeno (inseticida) é tipicamente letal para as espécies aquáticas. A exposição ao Mirex (inseticida) em elevadas concentrações é letal para peixes.
Os metais pesados podem acumular-se na carne de peixes e de moluscos e causam a morte do plâncton e dos peixes.Os poluentes orgânicos biodegradáveis, provenientes de efluentes com grandes quantidades de hidrocarbonetos dissolvidos, refino de açúcar, destilarias, cervejarias, processamento de leite e de indústria de papel e celulose, assim como os detergentes, óleos e gorduras, são altamente letais para os peixes.
Nas aves
As aves migratórias carregam poluentes – como defensivos agrícolas persistentes e resíduos industriais – para vários locais. Por meio dessa “carona”, as substâncias contaminam áreas de alimentação de outros animais e contribuem para os altos graus de substâncias químicas registrados entre comunidades da região onde os poluentes são usados.
Concentrações de metais pesados em aves são responsáveis por falhas reprodutivas nestas populações. Contaminação por mercúrio (Hg) pode levar a uma insuficiência na produção e na resistência de ovos, assim como uma menor eficiência na chocagem. Experimentos com chumbo (Pb), realizados em laboratório, mostram complicações comportamentais no desenvolvimento de filhotes de aves marinhas.
As aves são consideradas indicadores ambientais adequados quanto à exposição a agrotóxicos, pois, de modo geral, são mais sensíveis a estes produtos do que outros vertebrados, além de serem mais propensas à contaminação. Os resíduos de pesticidas do grupo clorados e/ou seus subprodutos são facilmente encontrados nos tecidos das aves em quase todos os recantos do planeta. Os principais resíduos são o DDE, um subproduto do DDT, e o Dieldrin, em menores quantidades. Entretanto, todos os outros clorados têm a capacidade de bioacumulação. Essa bioacumulação acontece mais na região do cérebro, podendo ser letal.
Outro pesticida citado como responsável por uma grande mortalidade de aves é o carbofuran, inseticida usado até hoje. A exposição aguda ao toxafeno (inseticida) é tipicamente letal para as aves. A exposição a elevadas concentrações do Mirex, também um inseticida, é letal para as aves. Foram encontrados resíduos do inseticida heptacloro em tecidos e ovos de aves selvagens e é responsável – pelo menos em parte – pelo declínio de várias populações destes animais.
Uma grande preocupação existe em relação às aves que servem como fonte de alimento para as pessoas. Deve-se evitar que estas aves tenham acesso aos solos contaminados para se ter maior segurança alimentar.
Sabe-se muito pouco a respeito da contaminação de aves por produtos tóxicos e seus efeitos. Portanto, mais estudos são necessários nesta área para que medidas de prevenção e tratamento possam ser instituídas.
Nos mamíferos
Os mamíferos marinhos são os indicadores da qualidade da água, pois estão no final da cadeia alimentar. Apresentam valores altos de POPs e de outros poluentes devido às grandes quantidades de tecidos gordos do seu corpo e à difícil capacidade de eliminar esses poluentes comparativamente com outras espécies.
Os organoclorados são conhecidos como os principais responsáveis por falhas reprodutivas e quedas populacionais em mamíferos aquáticos. A ocorrência de efeitos dos pesticidas organoclorados em mamíferos é bem menor que nas aves.
O DDT é um desregulador hormonal e está provado que afeta os sistemas reprodutivo e nervoso dos mamíferos. Estudos em ratos, ratazanas, focas e golfinhos sugerem que o DDT prejudica fortemente o sistema imunológico.
A exposição aguda ao toxafeno, inseticida, é tipicamente letal para os mamíferos. Nos mamíferos, o heptacloro é metabolizado em epóxido de heptacloro, composto com uma toxicidade semelhante e que se acumula nos tecidos adiposos.
Metais pesados como o chumbo (Pb) e o cádmio (Cd), provenientes de procedimentos industriais, do tabagismo e de baterias, podem provocar efeitos tóxicos no organismo animal levando a alterações nervosas, renais e endócrinas e favorecem o desenvolvimento de tumores.
Remediação do solo
A técnica de remediação de áreas comprovadamente contaminantes consiste em retirar ou diminuir a concentração do contaminante nos solos ou nas águas subterrâneas. Vários métodos de remediação podem ser utilizados, dentre eles estão: a retirada do solo e tratamento deste fora de seu local de origem, a remoção da água subterrânea do terreno para seu posterior tratamento, a injeção de compostos químicos ou de ar e a biorremediação.
A seleção do método apropriado constitui um processo complexo, envolvendo considerações detalhadas das características do local (fatores geológicos e hidrogeológicos), do poluente, da população microbiana presente no local, e um estudo da viabilidade técnico-econômica de aplicação das várias alternativas para o local específico.
Uma das técnicas mais recomendadas e adequadas atualmente de remediação desses meios contaminados é o tratamento biológico ou a biorremediação. Discutiremos ao longo do texto os principais pontos referentes a esta técnica além de outras técnicas de remediação.
Biorremediação
A biorremediação é uma ciência que estuda, monitora e utiliza um conjunto de tecnologias para remover ou neutralizar poluentes orgânicos presentes nos solos, nas águas ou em outros ambientes utilizando microorganismos, como fungos, bactérias, ou leveduras, ou suas enzimas. Como exemplo podemos citar a adição de microorganismos, como o Pseudomonas sp. ADP (de Atrazine Degrading Pseudomonas), em locais poluídos com o herbicida atrazina para facilitar a sua degradação.Para cada tipo de contaminante são indicadas diferentes espécies de microorganismos para o processo de biorremediação.
Alguns exemplos estão dispostos abaixo.
Anéis aromáticos (combustíveis, resíduos industriais): Pseudomonas, Achromobacter, Bacillus, Arthrobacter, Penicillum, Aspergillus, Fusarium, Phanerocheate
Cádmio (Cd): Staphylococcus, Bacillus, Pseudomonas, Citrobacter, Klebsiella, Rhodococcus, Aspergillus, Saccharomyces cerevisiae
Chumbo (Pb): Bacillus
Cobre (Cu): Escherichia, Pseudomonas, Bacillus
Cromo (Cr): Alcaligenes, Pseudomonas
Enxofre (S): Thiobacillus
Derivados do Petróleo: Pseudomonas, Proteus, Bacillus, Penicillum, Cunninghamella
Zinco (Zn): Rhodococcus, Bacillus
A tecnologia de biorremediação pode ser empregada “in situ” ou “ex situ”.
A biorremediação “in situ” consiste em tratar o material contaminado no próprio local, enquanto a “ex situ” envolve a remoção do material contaminado do seu local original.
A aplicação da biorremediação in situ no tratamento de solos oferece a vantagem de não ser necessária a remoção e o transporte das zonas contaminadas, permite o tratamento de grandes áreas e tem menor custo.
Entretanto, demanda maior tempo de tratamento, apresenta uma menor flexibilidade para o tratamento de grande número de contaminantes e tipos de solo, sendo mais eficaz em solos permeáveis como os arenosos, e é um processo mais difícil de manejar e de avaliar a eficiência. A biorremediação ex situ é indicado nos casos em que há risco de alastramento da contaminação e quando não é possível o tratamento no local, devido, por exemplo, dificuldade de acesso ao local.
A bioestimulação e a bioadição são estratégias da biorremediação cuja aplicação isolada ou combinada poderá conduzir a uma rápida e completa degradação de poluentes. Na bioestimulação ocorre um aumento do número de microorganismos degradantes ou a estimulação da atividade destes em uma área contaminada. Isso é obtido através da adição de nutrientes, oxigênio (processo aeróbico), nitratos, sulfatos, dióxido de carbono, entre outros e associa-se o controle do pH, temperatura e umidade.
A bioadição consiste na adição de microrganismos na área contaminada com capacidade para degradar o contaminante. Muito cuidado é necessário com o uso desta técnica devido aos riscos ambientais que a inserção de um microrganismo não nativo ao solo de uma determinada região pode causar.
Nem todos os contaminantes são facilmente degradados pela biorremediação. A assimilação de alguns metais como o mercúrio (Hg) pode agravar o caso de contaminação. A fitorremediação, uma estratégia de biorremediação que utiliza plantas, é útil nestas circunstâncias, pois muitas plantas são capazes de bioacumular estas toxinas em suas partes acima da superfície, que são colhidas então para a remoção.
Como qualquer outra técnica, a biorremediação apresenta vantagens e limitações. Por isso, é necessário um estudo detalhado das condições em que esta técnica será aplicada para não causar prejuízos futuros.
Nos últimos 20 anos, a biorremediação teve um grande crescimento, passando de tecnologia praticamente desconhecida para uma tecnologia considerada aplicável a um largo espectro de contaminações. É uma opção a ser seguramente considerada para tratar locais contaminados e assim, proteger o meio ambiente e as pessoas.
Outros métodos de remediação e recuperação dos solos
Existem inúmeras técnicas disponíveis para a recuperação de solos e de águas subterrâneas contaminadas, além da biorremediação já discutida. A seleção da técnica apropriada constitui um processo complexo, envolvendo considerações detalhadas das características do local e do poluente, e um estudo da viabilidade técnico-econômica de aplicação das várias alternativas para o local específico.
Considerações de ordem institucional, legal e política contribuem para a seleção final da técnica a ser utilizada, de acordo com a Agência Americana de Proteção Ambiental (EPA - USA - www.epa.gov). Em princípio, requer-se uma remediação que seja adequada tanto à proteção da saúde humana quanto à do meio ambiente de um modo geral, que deve-se levar em conta:
- incertezas no que se refere à disposição do poluente no terreno;
- persistência, toxidez, mobilidade e tendência à bioacumulação das substâncias;
- riscos à saúde humana a curto e longo prazo;
- custos de manutenção a longo prazo;
- possibilidade de custos futuros de limpeza se a remediação não funcionar;
- risco potencial à saúde e meio ambiente associado com escavação, transporte, redisposição ou confinamento.
Tecnologias de tratamento
Diante de várias tecnologias para o tratamento de solos contaminados uma parte destes ainda não é ou é problematicamente difícil de tratar. São vários os fatores que prejudicam o tratamento, dentre eles podem se citar as emissões gasosas de alto risco, além de concentrações residuais elevadíssimas além de produção de grandes quantidades de resíduos contaminados.
Além destes aspectos, algumas das técnicas utilizadas envolvem elevados custos de tratamento. Dos diferentes métodos de descontaminação do solo (biológicos ou não biológicos), apenas os biológicos e a incineração permitem a eliminação ambiental dos poluentes orgânicos, através da sua mineralização.
Tratamento Térmico
As necessidades energéticas das técnicas térmicas são, normalmente, bastante elevadas e são possíveis emissões de contaminantes perigosos. Contudo, em determinados casos, podem ser utilizadas temperaturas substancialmente baixas, levando a consumos de energia relativamente diminutos.
O processo é ainda passível de minimizar outros tipos de poluição ambiental, se as emissões gasosas libertadas forem tratadas. As instalações para este método de tratamento podem ser semi-móveis, e os custos dependem, não só do processo em si, como também do teor de umidade, tipo de solo e concentração de poluentes, bem como de medidas de segurança e das regulamentações ambientais em vigor.
Tratamento Físico-Químico
Dos processos físico-químicos, os métodos atualmente mais usados baseiam-se na lavagem do solo. Estes métodos fundamentam-se no princípio tecnológico da transferência de um contaminante do solo para um aceitador de fase líquida ou gasosa.
Os principais produtos a obter são o solo tratado e os contaminantes concentrados. O processo específico de tratamento depende do tipo(s) de contaminante(s), nomeadamente no que se refere ao tipo de ligação que estabelece com as partículas do solo. Geralmente as argilas têm uma elevada afinidade para a maior parte das substâncias contaminantes (por mecanismos físicos e químicos). Assim, para separar os contaminantes do solo, há que remover as ligações entre estes e as partículas do solo, ou extrair as partículas do solo contaminadas. A fase seguinte consiste na separação do fluido, enriquecido em contaminantes das partículas de solo limpas. Adicionalmente pode ser necessário considerar um circuito de exaustão e tratamento do ar, se for provável a libertação de compostos voláteis.
A aplicação desta técnica pode não ser viável (técnica e economicamente), especialmente quando a fração argila do solo é superior a 30%, devido à quantidade de resíduo contaminado gerada.
Tratamento Biológico
Os métodos biológicos baseiam-se no fato de que os microorganismos têm possibilidades praticamente ilimitadas para metabolizar compostos químicos. Tanto o solo como as águas subterrâneas contêm elevado número de microorganismos que, gradualmente, se vão adaptando às fontes de energia e carbono disponíveis, quer sejam açúcares facilmente metabolizáveis, quer sejam compostos orgânicos complexos. No tratamento biológico, os microorganismos naturais, presentes na matriz, são estimulados para uma degradação controlada dos contaminantes (dando às bactérias um ambiente propício, oxigênio, nutrientes, temperatura, pH, umidade, mistura, etc.). Em determinadas situações (presença de poluentes muito persistentes), pode ser necessário recorrer a microorganismos específicos ou a microorganismos geneticamente modificados, de modo a conseguir uma otimização da biodegradação.
Atualmente as principais técnicas biológicas de tratamento incluem:
- "Landfarming - ( sistema de tratamento de resíduos através de um processo biotecnológico, que utiliza a população microbiana do solo para a degradação destes).
- Compostagem- Decomposição aeróbia, isto é, sob presença de oxigênio, em resíduos orgânicos por populações microbianas in situ, sob condições total ou parcialmente controladas, que produzem um material parcialmente estabilizado.
- Reatores biológicos - Unidades onde ocorre a remoção da matéria orgânica pela ação de microorganismos aeróbios submetidos à aeração, presença constante de ar.
- Descontaminação no local.
- Outras técnicas inovadoras (cometabolismo, desnitrificação, etc).
Estas técnicas, à exceção do "landfarming", estão ainda numa fase de desenvolvimento.
Recentemente, tem sido dada particular relevância aos métodos biológicos de descontaminação de solos, tecnologia promissora que pode vir a ter um papel de importância crescente na recuperação de áreas contaminadas pelas atividades industriais e urbanas. O tratamento biológico do solo diminui os riscos para a saúde pública, bem como para o ecossistema e, ao contrário da incineração ou dos métodos químicos, não interfere nas propriedades naturais do solo.
Fitorremediação - esta técnica biológica procura entender os mecanismos de defesa e tolerância das plantas, seja por exclusão do metal, para evitar ou diminuir sua entrada no vegetal, seja pela produção de proteínas – denominadas fitoquelatinas – que eliminam os metais, seja pela transformação do resíduo tóxico em vertentes menos intoxicantes. Pesquisadores do Laboratório Nacional de Pesquisa em Fitorremediação, da Coréia, transferiram um gene da levedura Saccharomyces cerevisiae para o DNA da Arabidopsis thaliana, planta modelo em pesquisas genéticas. O gene deu a essa espécie vegetal a capacidade de tolerar metais pesados, como o chumbo e o cádmio. O resultado é uma planta transgênica capaz de absorver esses poluentes da terra e de prevenir a contaminação de humanos, principalmente em regiões industriais.
Tendências
A grande quantidade de tecnologias de remediação existentes no mundo é de conhecimento e domínio, pelo menos teórico, das empresas nacionais do segmento. Mas isso não significa que, na prática, elas tenham sido empregadas no Brasil. Tanto é assim que para se ter uma idéia, das 1.336 áreas contaminadas na cidade de São Paulo-SP, apenas 36% delas estão com remediação em andamento e somente 1% conta com projeto concluído.
Além do mais, as implantadas em sua maioria são em postos de gasolina e utilizam as tecnologias mais básicas, de bombeamento e tratamento (pump and treat) também chamada, de extração de vapores e multifásica (que extrai por vácuo água e vapores), algumas poucas de biorremediação e outras de barreira hidráulica.
Não por menos, a própria técnica de zonas reativas anaeróbicas da Arcadis Hidroambiente, apesar de já ter sido empregada em 200 lugares pelo mundo, ainda não foi utilizada no Brasil. Mas esse gap tecnológico tende a diminuir cada vez mais e em alguns anos serão vários os casos de remediações com tecnologias complexas.
