Em que água vives

Em que água vives
Em que água vives

domingo, 22 de junho de 2014

13 - Autores e Bibliografia

Prof. Hélder Silva
Alunos das turmas 12A e 10AS do AEDAH.

Ano letivo 2013/2014.

Bioassays Using Daphnia: Why Daphnia? Cornell University and Penn State University.
A água subterrânea da cidade do Porto - Avaliação Ecotoxicológica. Ciencia Viva – Biologia no verão.
Anatomia, fisiologia e ecologia da Dáfnia.
Martins, J. (2005). Sistemas de alerta precoce de perturbações no meio aquático: Daphnia magna Straus como bioindicador. Tese de Mestrado. Departamento de Zoologia e Antropologia. FCUP. Porto.
- SILVA, Patricia; PINTO, Angelina (2008) Protocolo para ensaio de toxicidade aguda com Daphnia magna (baseado na norma ISSO-6341); Utilização de um Modelo Biológico (Daphnia magna) no ensino experimental das ciências.

12 – Agradecimentos

Ao Dr. José Carlos Martins e Joana Saiote do CIIMAR - Centro Interdisciplinar de Investigação Marinha e Ambiental da Universidade do Porto.

Aos alunos das turmas 12A e 10AS por se terem disponibilizado para este projeto em especial aos alunos Ângela, João, Albertino, Bruna, Francisco que dispensaram o seu tempo de pausa letiva para ajudar a concluir este trabalho.

11 – Conclusões

O presente trabalho tinha como objetivo principal determinar a qualidade biológica da água dos rios Ave e Vizela, utilizando como bioindicador a Daphnia magna e assim concluir sobre o impacto ambiental provocado pelas descargas das ETAR´s das várias indústrias existentes ao longo destes cursos de água.

Não possível aplicar os bioensaios de toxicidade aguda sobre todas as amostras recolhidas devido aos facto de não se ter conseguido o número de indivíduos necessários para realizar os testes. Aliás esta foi a grande contrariedade do nosso projeto já que durante a fase de manutenção e reprodução das culturas de Daphnias foram registadas taxas de mortalidade elevadas.

 Após a aplicação do bioensaio na amostra 5 não foi possível determinar o valor do 48h-CL50 visto que a percentagem de mortalidade nas diluições terem sido bastantes baixas. Por este facto julgamos que podemos concluir que o rio Ave, no local da Ponte de Caniços apresenta água com qualidade biológica satisfatória apesar das descargas a que os rios são sujeitos pelas várias ETAR’s.
Podemos também concluir que as descargas das ETAR’s existentes ao longo dos rios Ave e Vizela tiveram, pelo menos durante o período da recolha da amostra, um impacto ambiental reduzido, que nos foi traduzido pela baixa mortalidade das Daphnias e pela incapacidade de determinar os valores de 48h-CL50 da amostra.

10 – Interpretação dos resultados

Como se pôde verificar a partir da análise das tabelas e do gráfico de 48h-CL50, para a situação de controlo (Daphnias em meio ASTM) obteve-se uma percentagem de mortalidade de 0%. Este valor está abaixo do valor de 10% que serve de referência para a validação dos resultados pelo que se poderá considerar que estes resultados poderão ser considerados válidos. Contudo, não foi possível verificar se as concentrações de oxigénio dissolvido no fim do teste era maior ou igual a 2mg/L.

Relativamente às diluições feitas a partir da amostra 5 – Ponte De Caniços (rio Ave), pode-se referir que a amostra a 100% provocou a morte a 37,5% dos indivíduos (3 em 8 Daphnias). Este valor pode ser considerado baixo já que como não causou a morte a 50% dos indivíduos não foi possível determinar o valor do 48h-CL50.
Também a diluição a 6,75% apresenta valores de mortalidade de 12,5% (1 em 8 Daphnias). Pelo facto de as diluições a 50%, 25% e 12,5% não terem registado mortalidade, pode-se extrapolar que o indivíduo morto na diluição a 6,75% pode ter perecido por outros motivos que não a existência de poluente na amostra de água.
Embora os resultados obtidos sejam curtos, já que deveria-se ter respeitado o número de réplicas para cada diluição, isto é de 4, permite extrapolar que a água terá alguma qualidade biológica para suportar as Daphnias e por isso suportar vida aquática.




Relativamente aos valores de pH medidos na amostra pode-se afirmar que embora se tenha registados valores perto do nível 9, as diluições apresentam valores neutros ou muito próximos, que são perfeitamente sustentáveis para a sobrevivência das Daphnias.

9 – Resultados

NOTA: Devido a problemas registados nas culturas de Daphnia, não foi possível obter o número de indivíduos necessários para realizar os testes de toxicidade aguda em toas as amostras. Assim optou-se por realizar o bioensaio sobre a amostra número 5. Que foi recolhida junto à ponto de Caniços, local de confluência dos Rios Ave e Vizela. A O motivo da seleção deste local deve-se ao facto de que se existir alguma fonte de poluição a montante deste local, causado pelos efluentes das várias ETARS das indústrias, então os possíveis poluentes poderão estar presentes neste local.



No início do teste (ás 0 horas) foi medido o parâmetro de pH de cada réplica para cada amostra. De salientar que os valores da amostra controlo servirão de comparação para todas as restantes. Após 48h de bioensaio foi medido novamente os valores de pH (tabela II)


Os resultados para a determinação dos valores do 48h – CL50 encontram-se na tabela III:


Pelo facto de o número stock de Daphnias ser insuficiente apenas foram preparadas duas réplicas (R1 e R2) com 4 Daphnias cada.
Dos valores da percentagem de mortalidade obtidos foram utilizados numa folha Excel de modo a calcular o 48h-CL50. Os gráficos obtidos encontram-se a seguir representados. Visto que para todas as diluições a taxa de mortalidade foi inferior a 50% o valor de CL50 não foi determinado (ND)






8 – Material / Procedimento

8.1. Material

O material necessário para o bioensaio de cada amostra:
  • 1 Balão volumétrico de 500 ml;
  • 1 Balão volumétrico de 250 ml;
  • Pipeta;
  • Gobelés;
  • Copos plásticos
  • Daphnias
  • Medidor de pH
  • Meio ASTM ou água mineral com pH neutro


8.2. Preparação das soluções de ensaio (amostras)

1 A solução mãe constitui a própria amostra.

2 As concentrações ou diluições a ensaiar deverão normalmente seguir uma progressão geométrica. Escolhem-se, sempre que possível, concentrações que permitam obter várias respostas, conduzindo a uma inibição de crescimento entre 10 e 90%.

Soluções teste (Efluente - %): 0 / 6.25 / 12.5 / 25 / 50 / 100

3 As soluções teste são preparadas por diluição da solução mãe em ASTM, podendo a solução mãe constituir a solução de ensaio de concentração mais elevada.

Soluções teste (Amostra):
“100%”       : solução mãe
“50%”        : 250 ml solução cont. “100%”  + 250 ml ASTM
“25%”        : 250 ml solução cont. “50%”    + 250 ml ASTM
“12.5%”      : 250 ml solução cont. “25%”   + 250 ml ASTM
“6.25%”      : 250 ml solução cont. “12.5%” + 250 ml ASTM
“Controlo”    : 250 ml de ASTM

8.3. Técnica

1. Começar por encher o balão volumétrico de 500 ml com a solução de teste (concentração de 100%).
2. Retirar 250 ml deste balão para um balão volumétrico de 250 ml de capacidade. Utilizar a solução do segundo balão para encher os 4 recipientes de teste (50 ml por recipiente).
3. Adicionar 250 ml de meio ASTM aos 250 ml de solução de teste que tinham ficado no balão de 500 ml, obtendo 500 ml da concentração de 50% da solução.
4. Retirar 250 ml deste balão para o balão volumétrico de 250 ml de capacidade. Utilizar esta solução para encher os 4 recipientes teste da concentração de 50%.
5. Adicionar 250 ml de meio ASTM ao balão de 500 ml …e assim sucessivamente, diluindo sempre cada solução original a metade para obter a concentração seguinte (ver esquema I).
6. Utilizar como controlo meio ASTM, enchendo 4 recipientes com 50 ml desta solução.
7. Proceder à introdução de 5 juvenis de D. magna por recipiente, perfazendo um total de 20 para cada solução teste.
8. Registar na tabela I os valores de pH, oxigénio dissolvido e condutividade às 0 e 48 horas no controlo e nas várias diluições teste.
9. Os animais não devem ser alimentados durante o teste e os recipientes devem ser mantidos a 20±1ºC em luz branca com fotoperíodo de 16 horas de luz e 8 horas de escuro.
10. Após 48 horas, contabiliza-se o número total de dáfnias móveis e imóveis por solução teste, fazendo o registo na tabela II.




8.4. Cálculo da percentagem de mortalidade

Calcular a percentagem de mortalidade a partir da equação:

% mortalidade = nº de dáfnias mortas  x 100
                                                                           nº total de dáfnias       
8.5. Determinação da 48-CL50

Elaborar uma reta de regressão (Excel – Microsoft Office), colocando no eixo das abcissas o logaritmo de base 10 das concentrações e no eixo das ordenadas % de mortalidade. A partir da equação da reta, calcula-se o valor da concentração correspondente a % mortalidade = 50. Este corresponde ao valor da CL50.

8.6. Validação dos resultados

Consideram-se válidos os resultados se forem satisfeitas as seguintes condições no fim do teste:
a)      As concentrações de oxigénio dissolvido no fim do teste é maior ou igual a 2mg/L

b)      A percentagem de imobilidade dos controlos é menor ou igual a 10%

7 – Metodologia

Para desenvolver o trabalho foram selecionados 5 locais para recolha de amostras de água em pontos distintos dos rios Ave e Vizela, de modo a aplicar o bioensaio de toxicidade aguda.



As amostras foram retiradas dos seguintes locais:

- Amostra 1: Pista de Pesca (rio Ave)
- Amostra 2: Amieiro Galego (rio Ave)
- Amostra 3: Pinguela (rio Ave)
- Amostra 4: Fábrica Rio Vizela (rio Vizela)
- Amostra 5: Ponte Caniços (Rio Vizela)



Depois da recolha as amostras foram sujeitas uma análise de alguns parâmetros físicos (cor, turvação, odor) e químicos (pH). Os resultados encontram-se na tabela seguinte:

As amostras foram depois conservadas no frigorífico até ao momento da realização do bioensaio através de testes de toxicidade aguda para Daphnia magna. O bioensaio tem como objetivo determinar a concentração de 48h-CL50 das amostras.

Da comparação dos valores de (48h-CL50) para as amostras, pretende-se concluir sobre:
-           O local do curso de água que apresenta a menor/maior qualidade para o suporte de vida aquática;
-           O impacto ambiental das descargas da indústria no curso de água.

6 – A Daphnia magna

A Daphnia Magna é um microcrustáceo de água doce, vulgarmente designado por pulga-de-água, devido aos movimentos específicos das segundas antenas que lhe dão a aparência de se deslocar em pequenos saltos. Apresenta, como todos os crustáceos, uma carapaça que no seu caso sofre uma muda diária.


Alimenta-se de algas e é a presa principal de vários peixes. Habita meios aquáticos (águas calmas) tais como charco. 

É muito usada em bioensaios toxicológicos devido á sua elevada sensibilidade a substâncias químicas, nomeadamente em testes que avaliam a ecotoxicológica de novos agentes químicos, de efluentes urbanos e de ecossistemas de água doce.

Em condições naturais, a Daphnia Magna reproduz-se por partenogénese. Ou seja, durante a maior parte do ano as populações naturais de Daphnia Magna são constituídas maioritariamente por fêmeas, sendo os machos apenas abundantes na Primavera e no Outono. Contudo, em laboratório, onde as condições ambientais são favoráveis e constantes, a reprodução sexuada não ocorre, originando-se clones o que permite eliminar a variabilidade genética.

O seu ciclo de vida varia entre um mês e meio e dois meses. Quando é mantida em laboratório, esta espécie origina juvenis de 2 em 2 dias. Os ovos são libertados quando estas mudam de carapaça.

Segundo SILVA (2008), a Daphnia magna apresenta características vantajosas que a tornam um excelente organismo teste:
  • Animal fácil de cultivar em laboratório, com baixo custo, proporcionando um elevado número de organismos;
  • Requer pouco espaço e pequenas quantidades de soluções aquosas, devido às reduzidas dimensões;
  • Possui um ciclo de vida curto, relativamente ao ciclo biológico de outras espécies (ex. peixes, mamíferos);
  • Apresenta elevada fecundidade e reprodução partenogénica, sendo fácil a obtenção de populações homogéneas em termos de tamanho, idade e sexo, o que permite eliminar a variabilidade genética dos ensaios;
  • Apresenta uma ampla distribuição geográfica e importância ecológica com significativo relevo nas cadeias alimentares de água doce;
  •  Possui elevada sensibilidade a uma grande variedade de tóxicos;
Possui respostas biológicas fundamentais muito semelhantes às humanas e, dado ser perfeitamente transparente, os seus órgãos internos são visíveis ao microscópio, podendo observar-se, por exemplo, o tubo digestivo, o batimento do seu coração, a fecundidade ou o funcionamento do seu olho.

5 – Bioensaio de Toxicidade aguda em Daphnia magna

A qualidade da água pode ser avaliada através de parâmetros físicos (cor, turvação, sabor, odor) químicos (pH, salinidade, dureza, sais dissolvidos) e biológicos (densidades populacionais das espécies).

O presente trabalho pretende determinar a qualidade biológica da água dos rios Ave e Vizela que são sujeitos a descargas de ETAR’s através de um Bioensaio de Toxicidade aguda que permite monitorizar os ecossistemas aquáticos através do estudo das respostas biológicas dos seres vivos para avaliar alterações no meio (Biomonitorização).
Neste caso, o bioensaio será realizado com base nos protocolos para ensaio de toxicidade aguda com Daphnia magna baseado na norma ISO-6341.

O bioensaio utilizará como bioindicador a Daphnia magna pois é um organismo que apresenta alta sensibilidade a tóxicos, alta disponibilidade e abundância, e facilidade de cultivo e adaptabilidade às condições laboratoriais.


Pretende-se colocar estes crustáceos de água doce em sucessivas diluições das amostras de água recolhida de modo a determinar os efeitos letais (mortalidade) que os possíveis contaminantes provocam nestes seres vivos.
O cálculo da percentagem de mortalidade a obter servirá para calcular a Concentração Letal Mediana (CL50), isto é, a concentração da substância teste que provoca uma determinada resposta (mortalidade) em 50% dos organismos dentro de um intervalo de tempo. O CL50 será calculado a partir de um gráfico mortalidade - concentração da amostra.

O bioensaio aplicado às Daphnias teve início no dia 18 de Junho e terminou no dia 20 de Junho (duração de 48 horas) pelo que a concentração letal mediana será calculada após este período de tempo 48h – CL50.

As Daphnias são bastante sensíveis à química da água em que vivem. Em laboratório, os investigadores usam habitualmente água destilada à qual adicionam minerais e nutrientes: meio ASTM (SILVA, 2008)


4 - A poluição aquática

A água é "o" bem essencial á vida. Todos os seres vivos precisam dela. Apesar de a água ter tanta importância, nós, os seres humanos, não a tratamos da melhor forma nem a valorizamos.
As descargas industriais e domésticas surgem como principais fontes de poluição que afetam os cursos de água, pondo em causa a qualidade da mesma para o consumo doméstico e como suporte de vida dos ecossistemas aquáticos.

Assim sendo, a Escola surge como um local privilegiado para a Educação Ambiental, sensibilizando os alunos e a comunidade, para situações que afetam o meio ambiente local.



Os resíduos urbanos (lixo, produtos tóxicos, descargas de dejetos) são muitas vezes despejados em rios, mares, lagos, deteriorando a qualidade da água que, eventualmente, acabaremos por beber.

Na região de Vila das Aves, as águas resultantes das indústrias têxteis e de polímeros são tratadas em ETAR. Os efluentes são depois lançados no rio Ave e Vizela.
                               
Na ETAR é feito o tratamento de águas residuais, ou seja, de águas que foram usadas em atividades domésticas, industriais e agrícolas e que contêm uma grande variedade de resíduos. Nas estações de águas residuais as águas são sujeitas a tratamentos específicos, de acordo com as características do efluente (tipos de poluentes presentes, diluição, etc.), de modo que o efluente final apresente uma qualidade compatível com as Diretivas Comunitárias, sendo posteriormente devolvido ao ambiente. Geralmente as águas residuais numa estação de tratamento passam por quatro fases, as quais nem sempre são todas utilizadas:
§  Tratamento preliminar: remoção e desintegração dos sólidos de maiores dimensões;
§  Tratamento primário: remoção de areias, gorduras e sólidos sedimentáveis;
§  Tratamento secundário: remoção de sólidos dissolvidos;
§  Tratamento terciário: remoção de poluentes específicos.

3 - Caracterização dos cursos de água.

Rio Ave
O Ave é um rio português que nasce na Serra da Cabreira, concelho de Vieira do Minho, a cerca de 1200 m de altitude, no Pau da Bela. Percorre cerca de 85 km até desaguar no Oceano Atlântico, a sul de Vila do Conde. A sua bacia hidrográfica tem uma área aproximada de 1390 km², abrangendo 15 municípios. O rio banha sucessivamente os concelhos de Vieira do Minho, Póvoa de Lanhoso, Guimarães, Vila Nova de Famalicão, Santo Tirso, Trofa e Vila do Conde.
Os seus afluentes mais importantes são o rio Este (margem direita) e o rio Vizela (margem esquerda), destacando-se ainda os rios Pele e Pelhe.
Encontra-se bastante poluído, devido aos efluentes industriais e domésticos que desde há décadas contribuem para que, na prática, se tenha tornado um rio morto, apesar de ainda ter vida fluvial.

Rio Vizela
O rio Vizela é um rio português que nasce na Alto de Morgaír, na freguesia de Gontim, concelho de Fafe, e é afluente do rio Ave. Tem um comprimento aproximado de 45 km. O nome Vizela é corruptela de "avicella", diminutivo de "Ave", do qual o Vizela é um pequeno afluente.
No seu percurso, na direção nordeste-sudoeste, banha sucessivamente os concelhos de Fafe, Felgueiras, Guimarães, Vizela e Santo Tirso.
É neste rio que se encontra a barragem de Queimadela. A sua foz, com margens entre as freguesias de Vila das Aves, São Martinho do Campo e Rebordões, converge na margem esquerda do rio Ave no concelho de Santo Tirso.

Como nota importante na história deste rio, refira-se a curiosidade natural que se encontra logo a seguir à barragem de Queimadela. Com efeito, é ali que se encontram as Olas. Por capricho da natureza, ali e no percurso de mais de cem metros, o rio desaparece debaixo de penedos enormes, para surgir logo adiante, rugindo de forma ameaçadora.

2 - Objetivos do trabalho

Temos como objetivos:
  • Envolver os alunos num projeto de investigação científica com carácter pedagógico;
  • Desenvolver competências ao nível de trabalho laboratorial;
  • Determinar o impacte ambiental provocado pelas indústrias da região de Vila das Aves na qualidade biológica da água;
  • Determinar a qualidade biológica da água dos rios Ave e Vizela com recurso a Daphnia magna como bioindicador;
  • Realizar testes de toxicidade aguda com recurso a Daphnia magna;



Em parceria com investigadores do CIIMAR – Centro Interdisciplinar de investigação marinha e ambiental da Universidade do Porto, pretendemos cultivar as Daphnias necessárias à realização dos testes de toxicidade aguda, que nos permitirão inferir acerca da qualidade das amostras de água recolhidas e ainda validar a técnica laboratorial e validar os resultados obtidos.

1 - O nosso projeto

Em que água Vives? É o tema do projeto que surgiu no âmbito do clube Eco-Escolas do agrupamento de escolas D. Afonso Henriques em Vila das Aves. Pretendemos desenvolver um trabalho laboratorial de natureza pedagógica e avaliar o impacto ambiental da indústria têxtil na qualidade biológica da água dos rios Ave e Vizela utilizando Daphnia magna como bioindicador. Em parceria com investigadores do CIIMAR – centro interdisciplinar de investigação marinha e ambiental, pretende-se realizar ensaios de toxicidade aguda com recurso a Daphnia magna.

A água é um dos recursos naturais mais abundantes e mais utilizados no nosso planeta. Parece estar por todo lado. Ocupa quase dois terços da superfície do planeta e o ciclo hidrológico permite a sua constante renovação. Isto é o paradigma que sustenta a crença que é inesgotável, contudo, é sabido que apenas uma ínfima parte se encontra disponível. Esta disponibilidade tem que ser repartida quer pelo homem quer pelos restantes seres vivos que com ele partilham o planeta pois é condição essencial para a vida, e um dos bens mais preciosos do planeta. A sua poluição e má utilização tem sido um dos fatores que mais têm impulsionado a sua procura e é tempo de olhar com mais atenção para este recurso que corre risco se tornar um bem de luxo.

A população da região de Vila das Aves deve o seu desenvolvimento socioeconómico a este recurso. O desenvolvimento das unidades industriais têxteis no início do seculo XX nesta região dependeu da água que corriam nos rios Ave e Vizela e que forneceram a matéria para a produção e coloração de tecidos, assim como, permitia a geração de energia elétrica necessária ao funcionamento da maquinaria têxtil.

Os rios foram importantes mas também serviram como locais de descarga de águas residuais provenientes desse mesmo sector industrial.
São conhecidos os dias em que as águas do Vizela e Ave corriam com múltiplas cores, sinais de descarga das águas das tinturarias. Os químicos utilizados foram responsáveis pela destruição dos seres aquáticos. Contudo a implementação de regras de proteção e conservação da natureza e a instalação de ETAR´s em várias destas empresas permitiram a recuperação lenta e gradual destes rios que agora veem a biodiversidade a retornar lentamente.

Contudo, apesar do que é atualmente visível, que tipo de qualidade tem a água para os seres que nela habitam. Terá qualidade biológica? Isto é, terá a qualidade necessária à sustentação de seres vivos?

sexta-feira, 20 de junho de 2014

Testes de toxicidade aguda - 48H. Resultados?

Hoje fomos contabilizar a taxa de mortalidade de daphnia em cada réplica. Ficamos surpreendidos pela maioria estarem vivas!! afinal parece que a água é boa! Mediu-se e registou-se o valor de pH e como era esperado subiu um pouco mas não afetou os resultados.

Queres saber as conclusões? Então terás que ler o trabalho final!!




quarta-feira, 18 de junho de 2014

Teste de Toxicidade Aguda - 0H

Hoje realizamos o teste de toxicidade aguda em Daphnia magna. Realizamos o biensaio sobre a amostra 5 - ponte de caniços pois não temos daphnias suficientes para relaizar em todas as amostras. Esta amostra foi escolhida pois localiza-se depois da confluência dos rios Ave e Vizela. Se exister algum poluente libertados para os rios então também deverão estar presentes neste local.

Como não existe stock suficiente para aplicar o método de acordo com as normas previstas vamos utilizar 4 daphnias por réplica , mas só utilizamos duas réplicas por cada diluição. Esperemos que corra bem....



















segunda-feira, 16 de junho de 2014

Novamente calor... mais mortes....

O termómetro regista 26ºC dentro do aquário, assim não dá! No fim de semana que passou muitas foram aquelas que morreram.. restam agora cerca de 35, ainda bem que algumas deram à luz pequenas crias. Só uma adulta sobreviveu e está grávida.

Não vamos conseguir ter as daphnias suficientes para realizar os bioensaios de todas as amostras. Faremos o teste de toxicidade aguda na quarta feira dia 18 à amostra 5 - Ponte de Caniços. A ver quantas daphnias temos nesse dia....

quinta-feira, 5 de junho de 2014

Nova sessão de esterilização de material e observação de Daphnias ao MOC

Hoje a tarde foi reservada para esterilizarmos o material de modo a tranferir os indivíduos nados para novos matrazes. Ainda são poucas (aproximadamente 20) mas estão a aumentar! Aproveitou-se para vermos alguns indivíduos ao MOC e à lupa. Aproveitou-se ainda para fazer a análise de alguns parâmetros das amostras de agua recolhidas nomeadamente pH, cor, odor e presença de sedimentos em suspensão/depósito.



















Resultados da análise das amostras de agua recolhidas