Poluição por Metais - Efeito de íons metálicos sobre o crescimento demicrorganismos1- IntroduçãoMetais pesados são elementos químicos que apresentam número atômicosuperior a 22. Também podem ser definidos por sua propriedade de seremprecipitados por sulfetos. Entretanto, a definição mais difundida é aquela relacionadacom a saúde pública: metais pesados são aqueles que apresentam efeitos adversosà saúde humana.Estes elementos existem naturalmente no ambiente e são necessários emconcentrações mínimas na manutenção da saúde dos seres vivos (são denominadosoligoelementos, ou micronutrientes). Alguns metais essenciais aos organismos são:ferro, cobre, zinco, cobalto manganês, cromo, molibdênio, vanádio, selênio, níquel eestanho, os quais participam do metabolismo e da formação de muitas proteínas,enzimas, vitaminas, pigmentos respiratórios (como o ferro da hemoglobina humanaou o vanádio do sangue das ascídias). No entanto, quando ocorre o aumento destasconcentrações, normalmente acima de dez vezes, efeitos deletérios começam asurgir.Os metais pesados estão entres os poluentes mais prejudiciais ao ecossistemae surgem nas águas naturais devido aos lançamentos de efluentes industriais, taiscomo os gerados em indústrias extrativistas de metais, indústrias de tintas epigmentos e, especialmente, as galvanoplastias, que se espalham em grandenúmero nas periferias das grandes cidades. Além destas, os metais pesados podemainda estar presentes em efluentes de indústrias químicas, como as de formulaçãode compostos orgânicos e de elementos e compostos inorgânicos, indústrias decouros, peles e produtos similares, siderúrgicas, lavanderias e indústria de petróleo.Indústrias metalúrgicas, de tintas, de cloro e de plástico PVC (policloreto de vinila),entre outras, utilizam mercúrio e diversos outros metais em suas linhas de produçãoe acabam lançando parte deles nos cursos de água. Outra fonte importante decontaminação do ambiente por metais pesados são os incineradores de lixo urbanoe industrial, que provocam a sua volatilização, formando cinzas ricas em metais,principalmente mercúrio, chumbo e cádmio que, graças à movimentação dasmassas de ar, depositam-se no solo ou em corpos d'água de regiões mais distantes.A crescente quantidade de indústrias atualmente em operação, especialmentenos grandes pólos industriais do mundo, tem causado o acúmulo de grandesconcentrações de metais nos corpos hídricos como rios, represas e nos marescosteiros. Isto ocorre porque grande parte das indústrias não trata adequadamenteseus efluentes antes de lançá-los ao ambiente. Quando lançados na água comoresíduos industriais, podem ser absorvidos pelos tecidos animais e vegetais eacabam também se depositando, cedo ou tarde, nos sedimentos, representando um

estoque permanente de contaminação para a fauna e a flora aquática. Assim, osmetais pesados podem se acumular em todos os organismos que constituem acadeia alimentar do homem.Os metais pesados podem ser eliminados da água por meio de um tratamentoespecífico. Quando detectados na água in natura, é feito um pré-tratamento comalgumas substâncias químicas, formando compostos mais pesados, que seQuímica Ambiental – MAF1063 43depositam no fundo dos tanques de tratamento. Após esta etapa, a água segue parao tratamento tradicional.1.1- ChumboO chumbo está presente no ar, no tabaco, nas bebidas e nos alimentos, nestesúltimos especialmente por contaminação das embalagens. Encontra-se na águadevido às descargas de efluentes industriais como, por exemplo, os efluentes dasindústrias de acumuladores (baterias), bem como devido ao uso indevido de tintas,tubulações e acessórios à base de chumbo. Seu efeito tóxico é cumulativo,provocando um envenenamento crônico denominado saturnismo, que consiste emefeito sobre o sistema nervoso central com conseqüências bastante sérias.1.2- Cromo hexavalenteO cromo é largamente empregado nas indústrias, especialmente emgalvanoplastias, onde a cromação é um dos revestimentos de peças mais comuns.Pode ocorrer como contaminante de águas que recebem lançamentos de efluentesde curtumes e de circulação de águas de refrigeração, onde é utilizado para ocontrole da corrosão. A forma hexavalente é mais tóxica do que a trivalente. Produzefeitos corrosivos no aparelho digestivo e nefrite.1.3- MercúrioO mercúrio é largamente utilizado no Brasil no processo de extração do ouro(amálgama) nos garimpos. É também usado em células eletrolíticas para a produçãode cloro e soda e em certos praguicidas ditos mercuriais. Pode ainda ser usado emindústrias de produtos medicinais, desinfetantes e pigmentos. É altamente tóxicopara o homem, apresenta efeito cumulativo e provoca lesões cerebrais. É bastanteconhecido o episódio de Minamata no Japão, onde grande quantidade de mercúrioorgânico, sob a forma de metilmercúrio, que é mais tóxico que o mercúrio metálico,foi lançada por uma indústria, contaminando peixes e habitantes da região,provocando graves lesões neurológicas e mortes.1.4- CobreO cobre ocorre naturalmente nas águas geralmente em concentraçõesinferiores a 20mg/L. Quando em concentrações elevadas, é prejudicial à saúde econfere sabor às águas. Segundo pesquisas efetuadas, é necessária umaconcentração de 20mg/L de cobre ou um teor total de 100 mg/L por dia na água paraproduzir intoxicações humanas com lesões no fígado. No entanto, concentrações de5mg/L tornam a água absolutamente impalatável devido ao gosto produzido. Ocobre em pequenas quantidades é até benéfico ao organismo humano, catalisandoa assimilação do ferro e seu aproveitamento na síntese da hemoglobina do sangue,facilitando a cura de anemias. Para os peixes, muito mais que para o homem, asdoses elevadas de cobre são extremamente nocivas. O cobre aplicado na forma de

sulfato de cobre, CuSO4.5H2O, em dosagens de 0,5mg/L é um poderoso algicida.2- ObjetivosQuímica Ambiental – MAF1063 44Esta aula tem como objetivo verificar a interferência dos íons Cr6+, Pb2+, Hg2+ eCu2+ no metabolismo da levedura Saccharomyces cerevisae (fermento de padaria),utilizando como referência a quantidade de precipitado formado pela reação entre oCO2 produzido pelo metabolismo da levedura e o Ba(OH)2 contido em um tubo deensaio, conforme a equação seguinte:Ba(OH)2 (aq) + CO2 (g) BaCO3 (s) + H2O3- MateriaisGlicose Béquer de 100 e de 250mLFermento biológico liofilizado(levedura Saccharomyces cerevisae)Provetas de 100 e de 25mLK2Cr2O7 Erlenmeyer de 125mLPb(NO3)2 Varas de vidro recurvadas com rolhasadaptadas às extremidadesHg(NO3)2 Tubos de ensaioCu(NO3)2 Balança semi-analíticaSolução saturada de Ba(OH)2 Espátula4- Procedimento4.1- Preparação da solução de glicose a 5%4.1.1- Em um béquer de 250mL, pese 5g de glicose.4.1.2- Adicione 100mL de água e agite com um bastão de vidro até a solubilização.4.2- Preparação do inóculo4.2.1- Pese 2g de fermento biológico liofilizado (levedura Saccharomycescerevisae).4.2.2- Transfira a levedura para o béquer contendo 100mL de solução de glicose a5% e homogenize bem.OBS: utilize esta suspensão de levedura em, no máximo, 10 minutos.4.3- Efeito de diferentes íons metálicos sobre o metabolismo de levedurasA turma será divida em quatro grupos. Cada grupo irá preparar duas soluçõescom duas diferentes concentrações de um íon metálico (0,2 e 0,1%). Um dos gruposdeverá preparar também o inóculo controle.4.3.1- 1º grupo- Íon metálico: Cr6+:4.3.1.1- Em um béquer de 100 mL, pese 0,1 g de K2Cr2O7.

4.3.1.2- Adicione 50mL de água deionizada e agite até solubilização.4.3.1.3- Transfira a solução para um erlenmeyer de 125 mL identificado como 0,2%(0,2% de dicromato de potássio m/v).Química Ambiental – MAF1063 454.3.1.4- Com uma proveta, meça 25 mL desta solução e transfira para um segundoerlenmeyer de 125 mL identificado como 0,1% (0,1% de dicromato de potássio m/v).4.3.1.5- Adicione 25 mL de água deionizada e homogenize bem. Retire 25 mL destasolução e despreze.4.3.1.6- Adicione a cada um dos erlenmeyers, 10 mL do inóculo de levedurapreparado no item 4.2.4.3.1.7- Tampe cada erlenmeyer com uma rolha adaptada a uma vara de vidro

recurvada e encaixe a outra extremidade da vara em um tubo de ensaio contendocerca de 5mL de solução de Ba(OH)2.4.3.1.8- Espere algum tempo e observe se haverá a formação de precipitado brancode BaCO3 dentro do tubo de ensaio, resultante da reação entre o CO2 produzidopelo metabolismo da levedura e o Ba(OH)2 contido no tubo de ensaio.4.3.1.9- Compare a quantidade de precipitado formado e verifique se houvediferença na inibição do metabolismo da levedura em função das duas diferentesconcentrações do íon metálico.4.3.2- 2º grupo- Íon metálico: Pb2+:4.3.2.1- Em um béquer de 100 mL, pese 0,1g de Pb(NO3)2.

4.3.2.2- Adicione 50 mL de água deionizada e agite até solubilização.4.3.2.3- Transfira a solução para um erlenmeyer de 125mL identificado como 0,2%(0,2% de nitrato de chumbo m/v).4.3.2.4- Com uma proveta, meça 25 mL desta solução e transfira para um segundoerlenmeyer de 125 mL identificado como 0,1% (0,1% de nitrato de chumbo m/v).4.3.2.5- Adicione 25 mL de água deionizada e homogenize bem. Retire 25 mL destasolução e despreze.4.3.2.6- Adicione a cada um dos erlenmeyers, 10 mL do inóculo de levedurapreparado no item 4.2.4.3.2.7- Tampe cada erlenmeyer com uma rolha adaptada a uma vara de vidrorecurvada e encaixe a outra extremidade da vara em um tubo de ensaio contendocerca de 5 mL de solução de Ba(OH)2.4.3.2.8- Espere algum tempo e observe se haverá a formação de precipitado brancode BaCO3 dentro do tubo de ensaio, resultante da reação entre o CO2 produzidopelo metabolismo da levedura e o Ba(OH)2 contido no tubo de ensaio.4.3.2.9- Compare a quantidade de precipitado formado e verifique se houvediferença na inibição do metabolismo da levedura em função das duas diferentesconcentrações do íon metálico.4.3.3- 3º grupo- Íon metálico: Hg2+:4.3.3.1- Em um béquer de 100 mL, pese 0,1g de Hg(NO3)2.

4.3.3.2- Adicione 50mL de água deionizada e agite até solubilização.4.3.3.3- Transfira a solução para um erlenmeyer de 125 mL identificado como 0,2%(0,2% de nitrato de mercúrio m/v).4.3.3.4- Com uma proveta, meça 25 mL desta solução e transfira para um segundoerlenmeyer de 125 mL identificado como 0,1% (0,1g% de nitrato de mercúrio).4.3.3.5- Adicione 25 mL de água deionizada e homogenize bem. Retire 25 mL destasolução e despreze.4.3.3.6- Adicione a cada um dos erlenmeyers, 10 mL do inóculo de levedurapreparado no item 4.2.Química Ambiental – MAF1063 464.3.3.7- Tampe cada erlenmeyer com uma rolha adaptada a uma vara de vidrorecurvada e encaixe a outra extremidade da vara em um tubo de ensaio contendocerca de 5 mL de solução de Ba(OH)2.4.3.3.8- Espere algum tempo e observe se haverá a formação de precipitado brancode BaCO3 dentro do tubo de ensaio, resultante da reação entre o CO2 produzidopelo metabolismo da levedura e o Ba(OH)2 contido no tubo de ensaio.4.3.3.9- Compare a quantidade de precipitado formado e verifique se houve

diferença na inibição do metabolismo da levedura em função das duas diferentesconcentrações do íon metálico.4.3.4- 4º grupo- Íon metálico: Cu2+:4.3.4.1- Em um béquer de 100 mL, pese 0,1g de Cu(NO3)2.

4.3.4.2- Adicione 50 mL de água deionizada e agite até solubilização.4.3.4.3- Transfira a solução para um erlenmeyer de 125 mL identificado como 0,2%(0,2% de nitrato de cobre m/v).4.3.4.4- Com uma proveta, meça 25 mL desta solução e transfira para um segundoerlenmeyer de 125 mL identificado como 0,1% (0,1% de nitrato de cobre m/v).4.3.4.5- Adicione 25 mL de água deionizada e homogenize bem. Retire 25 mL destasolução e despreze.4.3.4.6- Adicione a cada um dos erlenmeyers, 10 mL do inóculo de levedurapreparado no item 4.2.4.3.4.7- Tampe cada erlenmeyer com uma rolha adaptada a uma vara de vidrorecurvada e encaixe a outra extremidade da vara em um tubo de ensaio contendocerca de 5 mL de solução de Ba(OH)2.4.3.4.8- Espere algum tempo e observe se haverá a formação de precipitado brancode BaCO3 dentro do tubo de ensaio, resultante da reação entre o CO2 produzidopelo metabolismo da levedura e o Ba(OH)2 contido no tubo de ensaio.4.3.4.9- Compare a quantidade de precipitado formado e verifique se houvediferença na inibição do metabolismo da levedura em função das duas diferentesconcentrações do íon metálico.4.3.5- Controle (inóculo sem a adição de metais)4.3.5.1- Transfira 10 mL do inóculo de levedura preparado no item 4.2 para umerlenmeyer de 125 mL.4.3.5.2- Tampe o erlenmeyer com uma rolha adaptada a uma vara de vidrorecurvada e encaixe a outra extremidade da vara em um tubo de ensaio contendocerca de 5 mL de solução de Ba(OH)2.4.3.5.2- Espere algum tempo e observe a formação de precipitado branco de BaCO3

dentro do tubo de ensaio, resultante da reação entre o CO2 produzido pelometabolismo da levedura e o Ba(OH)2 contido no tubo de ensaio.4.3.5.3- Compare as quantidades de precipitado formados neste sistema controle enos demais sistemas em que houve a adição dos diferentes metais e conclua sehouve diferença no metabolismo da levedura.5- RESULTADOS

Após uma semana, verifique as quantidades de precipitado de Ba(OH)2 emcada um dos experimentos. Comente e explique as diferenças observadas.Química Ambiental – MAF1063 476- Questões1- Caracterize o que são os denominados ‘metais pesados’. Cite os principaispoluentes deste grupo de elementos.2- Explique de que maneira o processo de incineração de lixos urbanos contribuipara a poluição ambiental com metais pesados.3- Explique como a contaminação ambiental com metias pesados interfere na cadeiaalimentar, podendo chegar até o homem.4- Pesquise sobre o episódio de Minamata/Japão, suas causas e seus efeitos sobrea população.

5- O arsênio é um ametal. Entretanto, a poluição ambiental por arsênio é geralmentetratada juntamente com a poluição por metais pesados. Pesquise sobre a poluiçãoambiental por arsênio: suas fontes, suas causas e conseqüências.Bibliografia1- POLUIÇÃO INDUSTRIAL. Disponível em: www.mundodaquimica.com.br Acessoem 10 set 2007.2- TOXICOLOGIA DOS METAIS PESADOS. Disponível em:www.mundodaquimica.com.br . Acesso em 10 set 2007.3- METAIS PESADOS E SEUS EFEITOS. Disponível em:www.mundodaquimica.com.br . Acesso em 10 set 2007.4- SANEAMENTO BÁSICO. Disponível em: www.ambientebrasil.com.br . Acesso em10 set 2007.