UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO … · A coleta dos invertebrados para realização do estudo...

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO DEPARTAMENTO DE ENERGIA NUCLEAR

COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR

CENTRO REGIONAL DE CIÊNCIAS NUCLEARES DO NORDESTE

Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Energéticas e Nucleares

ELEMENTOS QUÍMICOS EM INVERTEBRADOS TERRESTRES COMO INDICADORES DE QUALIDADE AMBIENTAL DE

ÁREAS URBANAS

MARIANA LUIZA DE OLIVEIRA SANTOS

Orientador: Prof. Dr. Elvis Joacir De França

Co-orientadora: Dra. Rebeca da Silva Cantinha

Recife, 2016

MARIANA LUIZA DE OLIVEIRA SANTOS


ÁREAS URBANAS

Dissertação submetida ao Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Energéticas e Nucleares do Departamento de Energia Nuclear da Universidade Federal de Pernambuco para obtenção do título de Mestre em Ciências, Área de Concentração: Aplicações de Radioisótopos em Agricultura e Meio Ambiente.

Orientador: Prof. Dr. Elvis Joacir De França

Co-orientadora: Dra. Rebeca da Silva Cantinha

Recife, 2016

Catalogação na fonte

Bibliotecário Carlos Moura, CRB-4 / 1502

S237e Santos, Mariana Luiza de Oliveira. Elementos químicos em invertebrados terrestres como

indicadores de qualidade ambiental de áreas urbanas. / Mariana Luiza de Oliveira Santos. - Recife: O Autor, 2016.

101 f. : il., tabs. Orientador: Prof. Dr. Elvis Joacir de França. Coorientadora: Dra. Rebeca da Silva Cantinha. Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de

Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Energéticas e Nucleares, 2016.

Inclui referências bibliográficas. 1. Biomonitoração. 2. Áreas urbanas. 3. Invertebrados

terrestres. 4. Elementos químicos. I. França, Elvis Joacir de, orientador. II. Cantinha, Rebeca da Silva, coorientadora. III. Título.

UFPE CDD 572 (22. ed.) BDEN/2016-22


ÁREAS URBANAS

Mariana Luiza de Oliveira Santos

APROVADA EM: 26.02.2016

ORIENTADOR: Prof. Dr. Elvis Joacir De França CO-ORIENTADORA: Profa. Dra. Rebeca da Silva Cantinha COMISSÃO EXAMINADORA: __________________________________________________ Profa. Dra. Mércia Liane de Oliveira – CRCN-NE/CNEN _____________________________________________________________ Profa. Dra. Ana Maria Mendonça de Albuquerque Melo – DBR/UFPE __________________________________________ Prof. Dr. Dário Costa Primo – DEN/UFPE

Visto e permitida a impressão

________________________________________ Coordenador(a) do PROTEN/DEN/UFPE

A Deus, ao meu marido Alexsander Ramos, a minha mãe Maria Luiza

e a todos que estiveram comigo nessa trajetória.

Dedico

“As espécies que sobrevivem não são as mais fortes, nem as mais inteligentes, e sim aquelas que se adaptam melhor às mudanças”.

AGRADECIMENTOS

Ao meu Deus que sempre guiou meus passos e me deu forças para atingir os objetivos traçados. Ao meu marido Alexsander Ramos que sempre me apoiou e esteve comigo em todos os momentos, dando-me forças e encorajando-me. Amo você. A minha mãe querida que tanto amo e admiro pela mulher guerreira que tem se mostrado, por todo apoio e força e por me incentivar em cada plano pensado. Ao meu irmão Luiz Fernando por ser tão paciente e consertar quase toda semana meu notebook. Ao meu pai científico (Ori querido Elvis França) que foi mestre no seu ofício e me possibilitou um crescimento incomparável, agradeço pela sua amizade e carinho e me sinto muito honrada em ter sido sua orientanda. Obrigada Oriiiii querido do meu coração. A minha mãe científica Titi (Conceição Lira) pelos conselhos, amizade e orientação para o meio acadêmico e a vida. Ao insetinho (Marcelo Magalhães) pela companhia, amizade, parceria nos trabalhos e paciência de tantos aperreios no bendito CorelDRAW e estatísticas. Aos meus amigos e companheiros do SEAMB – CRCN/NE: Rebeca Cantinha minha co-orientadora, July, Paulo, Emerson, Katarine, Fabiano, Evely, Karol, Jonas, Thómas, Raquel, Thiago1, Thiago2 e Lorena, Alex e todos que de alguma forma contribuíram para que eu chegasse até aqui. A professora e amiga Ana Maria Mendonça pela amizade e ensinamentos que perpetuaram desde a graduação. Obrigada Tia Ana pela pessoa maravilhosa que és e fazer a diferença na vida de seus alunos. À FACEPE pelo apoio financeiro.

Ao PROTEN pela oportunidade para desenvolvimento desta Dissertação de Mestrado.

A toda equipe do SEAMB do CRCN-NE por todos os estágios da pesquisa.

RESUMO

Invertebrados terrestres podem ser empregados como biomonitores para a avaliação da qualidade ambiental de áreas urbanas devido à capacidade de absorver substâncias químicas do ambiente por meio da alimentação ou contato direto. Ainda são poucos os estudos realizados utilizando insetos como biomonitores, mesmo sendo bastante relevantes ao considerar seu papel ecológico e densidade populacional elevada. Este trabalho foi realizado com o intuito de utilizar invertebrados terrestres como biomonitores nas áreas urbanas Manguezal Memorial Arcoverde, Reserva da Mata do Frio e Campus Tecnológico do Nordeste, todas localizadas em Pernambuco. Para fins de monitoração de impactos ambientais, foram utilizados padrões de referência para estudos ambientais da classe Insecta obtidos no Refúgio Ecológico Charles Darwin, Igarassu, Pernambuco, unidade conservação com maior grau de conservação. A coleta dos invertebrados para realização do estudo foi executada utilizando-se armadilhas com iscas de mel, laranja, sardinha e carne putrefata a fim de atrair animais com diferentes hábitos alimentares. Após a coleta, os invertebrados foram lavados e em seguida, separados em nível de ordem para realização das análises químicas. A maior diversidade de ordens de invertebrados terrestres foi encontrada na Reserva da Mata do Frio, enquanto a ordem mais abundante coletada nas áreas urbanas estudadas foi Hymenoptera. Porções-teste de 0,1 g de massa seca foram analisadas por Espectrometria de Fluorescência de Raios-X por Dispersão de Energia (EDXRF), Espectrometria de Massas com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-MS) e Absorção Atômica por Forno de Grafite (GFAAS). A qualidade do procedimento analítico foi avaliada utilizando-se de porções-teste dos materiais de referência SRM 2976, SRM 8414, SRM 8415 e IAEA 336. As técnicas analíticas empregadas permitiram a determinação da concentração dos elementos químicos As, Cd, Cl, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mo, P, Pb, S, Sb, Th, U e Zn nos invertebrados das áreas urbanas estudadas. O manguezal Parque Memorial Arcoverde apresentou maiores características de ambiente impactado, devido às elevadas concentrações de Cd, Co, Cu, Mo, S, Sb e Zn nos invertebrados analisados. Na Reserva da Mata do Frio, foram obtidas concentrações superiores dos elementos químicos Cl, Cu, K e Zn, enquanto que, no Campus Tecnológico do Nordeste, o elemento químico Cd se destacou por apresentar concentração superior a faixa esperada em amostras de Hymenoptera. Considerando a relativa facilidade de coleta e análise, diversos ecossistemas puderam ser avaliados convenientemente utilizando invertebrados terrestres. Palavras-chave: Biomonitoração, áreas urbanas, invertebrados terrestres, elementos químicos

ABSTRACT

Terrestrial invertebrates can be employed as biomonitors for the environmental quality assessment in urban areas due to the ability of uptake of chemical substances through food or direct contact. Moreover, there are few studies using insects as biomonitors, even though their relevance owing to their ecological role and high population density. This work has utilized terrestrial invertebrates as biomonitors in the urban areas Parque Memorial Arcoverde, Reserva da Mata do Frio and Campus Tecnológico do Nordeste, located in the Pernambuco State, Brazil. Reference standards for environmental studies of class Insecta obtained in the Refúgio Ecológico Charles Darwin, Igarassu, Pernambuco, Brazil, a conservation unit of high conservation level, were used for environmental impact monitoring purposes. Invertebrates were sampled by using traps with honey, orange, sardine and rotten meat as attractive for animals of different food habits. After, the invertebrates were washed and then separated at the order level in order to analyze the chemical elements. The greatest diversity of orders was found in the Reserva da Mata do Frio, while the most abundant order in the studied urban areas was Hymenoptera. Test portions of 0.1 g were analyzed by Energy Dispersive X-Ray Fluorescence Spectroscopy (EDXRF), Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) and Graphite Furnace Atomic Absorption (GFAAS). The quality of the analytical procedure was evaluated using the reference materials SRM 2976, SRM 8414, 8415 and IAEA 336. The analytical techniques employed here allowed the determination of As, Cd, Cl, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mo, P, Pb, S, Sb, Th, U and Zn in the invertebrates from the studied urban areas. The Parque Memorial Arcoverde mangrove was considered one of the most impacted areas according to the high concentrations of Co, Cu, Mo, S, Sb and Zn determined in the invertebrates. For the Reserva Mata do Frio, it was observed the highest concentrations of the chemical elements Cl, Cu, K and Zn, while one invertebrate sample from the Campus Tecnológico do Nordeste accumulated Cd above the expected range. Considering the relative facility of sampling and analysis, diverse ecosystems could be appropriately assessed by means of terrestrial invertebrates.

Keywords: Biomonitoring, urban areas, terrestrial invertebrates, chemical elements

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 - Número de espécies estimadas entre os seres vivos............................................. 20

Figura 2 - Morfologia das aranhas......................................................................................... 22

Figura 3 - Esquema do aparelho digestório dos insetos........................................................ 23

Figura 4 - Sistema Biológico dos Elementos (SBE).............................................................. 31

Figura 5 - Ilustração do funcionamento do EDXRF.............................................................. 34

Figura 6 - Esquema do funcionamento do ICP-MS.............................................................. 35

Figura 7 - Esquema de uma lâmpada de cátodo oco............................................................. 37

Figura 8 - Funcionamento do espectrômetro de absorção atômica com Forno de

Grafite................................................................................................................... 38

Figura 9 - Localização das áreas de coleta dos invertebrados terrestres. (1) Campus

Tecnológico do Nordeste. (2) Manguezal Parque Memorial Arcoverde. (3)

Reserva Mata do Frio............................................................................................ 39

Figura 10 - Armadilhas do tipo “pitfall” utilizadas para a coleta dos invertebrados............... 42

Figura 11 - Armadilha confeccionada com garrafa PET para captura de

dípteros.................................................................................................................. 43

Figura 12 - Aparato de moagem sem contaminação metálica: almofariz e pistilo de vidro.

Detalhe da amostra homogeneizada na cápsula de porcelana (à direita).............. 44

Figura 13 - Detalhe de amostras tratadas quimicamente com o auxílio de um banho de

ultrassom............................................................................................................... 45

Figura 14 - Equipamento EDXRF, modelo EDX–720 da Shimadzu..................................... 47

Figura 15 - Equipamento ICP-MS, modelo NexION 300D da PerkinElmer.......................... 47

Figura 16 - Equipamento GFAAS, modelo 240 ZEEMAN com forno de grafite GTA 110.. 49

Figura 17 - Ordens de invertebrados encontradas no manguezal Parque Memorial

Arcoverde.............................................................................................................. 55

Figura 18 - Ordens de invertebrados encontradas na Reseva da Mata do

Frio........................................................................................................................ 56

Figura 19 - Ordens de invertebrados encontradas no Campus tecnológico do

Nordeste................................................................................................................ 58

Figura 20 - Variabilidade intra-amostra da concentração de Cd determinada nas amostras

de invertebrados. As barras de erro referem-se às respectivas incertezas

analíticas expandidas em nível de 95% de confiança........................................... 64

Figura 21 - Variabilidade intra-amostra da concentração de Mo determinada em diversas

amostras de invertebrados. As barras de erro referem-se às respectivas

incertezas analíticas expandidas em nível de 95% de

confiança...............................................................................................................

65

Figura 22 - Variabilidade intra-amostra da concentração de Sb determinada nas amostras

de invertebrados. As barras de erro referem-se às respectivas incertezas


Figura 23 - Variabilidade intra-amostra da concentração de Th determinada em diversas

amostras de invertebrados. As barras de erro referem-se às respectivas

incertezas analíticas expandidas em nível de 95% de confiança.......................... 67

Figura 24 - Variabilidade intra-amostra da concentração de U determinada em

invertebrados terrestres. As barras de erro referem-se às respectivas incertezas


Figura 25 - Comparação entre as concentrações de As determinadas nas amostras de

invertebrados terrestres e valores de padrões de referência de estudos

ambientais empregando insetos do Refúgio Ecológico Charles Darwin.

CMD=Concentração mínima determinada. CT=Campus Tecnológico.

CH=Composta Hymenoptera. D=Diptera. H=Hymenoptera. B=Blattodea.

C=Craterostigmomorpha.O=Orthoptera.................................................................... 71

Figura 26 - Comparação entre as concentrações de Cu determinadas nas amostras de




CH=Composta Hymenoptera. D=Diptera. H=Hymenoptera. B= Blattodea.


Figura 27 - Comparação entre as concentrações de Zn determinadas nas amostras de






Figura 28 - Comparação entre as concentrações de Fe determinadas nas amostras de





C=Craterostigmomorpha.O=Orthoptera....................................................................

73

Figura 29 - Comparação entre as concentrações de Cl determinadas nas amostras de






Figura 30 - Comparação entre as concentrações de P determinadas nas amostras de





C=Craterostigmomorpha.O=Orthoptera....................................................................

74

Figura 31 - Comparação entre as concentrações de Cd determinadas nas amostras de






Figura 32 - Comparação entre as concentrações de S determinadas nas amostras de






Figura 33 - Comparação entre as concentrações de Sb determinadas nas amostras de





C=Craterostigmomorpha.O=Orthoptera..................................................................... 76

Figura 34 - Comparação entre as concentrações de Mo determinadas nas amostras de





C=Craterostigmomorpha.O=Orthoptera.....................................................................

77

Figura 35 - Comparação entre as concentrações de Pb determinadas nas amostras de





C=Craterostigmomorpha.O=Orthoptera........................................................................... 78

Figura 36 - Comparação entre as concentrações de Th determinadas nas amostras de






Figura 37 - Comparação entre as concentrações de Co determinadas nas amostras de






Figura 38 - Comparação entre as concentrações de Cr determinadas nas amostras de






Figura 39 - Comparação entre as concentrações de K determinadas nas amostras de





C=Craterostigmomorpha.O=Orthoptera.................................................................. 80

Figura 40 - Comparação entre as concentrações de U determinadas nas amostras de






Figura 41 - Agrupamentos das variáveis a partir da Análise por Componentes Principais.

A.Valores das componentes principais 1 e 2. B. Valores das componentes

principais 1 e 3. C. Valores das componentes principais 2 e 3............................. 83

Figura 42 - Dendrograma dos valores das componentes principais das concentrações de

elementos químicos determinadas nos invertebrados terrestres das áreas

urbanas estudadas.................................................................................................. 84

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Principais ordens da classe Insecta encontradas em áreas urbanas...................... 25

Tabela 2 - Condições analíticas para a quantificação de elementos químicos por

EDXRF................................................................................................................. 48

Tabela 3 - Condições operacionais do ICP-MS..................................................................... 49

Tabela 4 - Elementos químicos determinados por ICP-MS.................................................. 50

Tabela 5 - Parâmetros utilizados nas análises por GFAAS................................................... 51

Tabela 6 - Valores obtidos e certificados de concentração de elementos químicos e suas

respectivas incertezas analíticas em nível de 95% de confiança para os

materiais de referência analisados por EDXRF. Valores do Número En.

n=número de repetições........................................................................................ 59

Tabela 7 - Valores obtidos e certificados e suas respectivas incertezas expandidas em

nível de 95% de confiança para a análise do material de referência RM 8414

(Bovine Muscle Powder) por GFAAS e ICP-MS. Valores do Número En.

Número de repetições por lote = 3........................................................................ 60


nível de 95% de confiança para a análise do material de referência IAEA 336

(Lichen) por GFAAS e ICP-MS. Valores do Número En. Número de repetições

por lote = 3............................................................................................................ 61


nível de 95% de confiança para a análise do material de referência certificado

SRM 1547 (Peach Leaves) por GFAAS e ICP-MS. Valores do Número En.

Número de repetições por lote = 3........................................................................ 62

Tabela 10 - Concentrações em mg kg-1 de P, Cl, Fe, Cu, Zn, S e K quantificados por

EDXRF em amostras individuais de alguns invertebrados do Parque Memorial

Arcoverde e Reserva Mata do Frio....................................................................... 68

Tabela 11 - Matriz de correlação de Pearson das concentrações de elementos químicos

determinados em invertebrados terrestres das áreas urbanas estudadas. Valores

em destaque foram significativos em nível de 95% de confiança........................ 82

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

EDXRF Energy Dispersive X-Ray Fluorescence / Fluorescência de raios-X por

Dispersão de Energia

INAA Instrumental Neutron Activation Analysis / Análise por Ativação

Neutrônica Instrumental

IAEA International Atomic Energy Agency / Agência Internacional de

Energia Atômica

NIST National Institute of Standards and Technology

HCL Hollow-Cathode Lamp / Lâmpada de Cátodo Oco

EDL Electrodeless Discharge Lamp / Lâmpa de Descarga sem Eletrodo

SEM Standard Reference Material / Material de Referência Certificado

RM Reference Material / Material de Referência

CRCN-NE Centro Regional de Ciências Nucleares do Nordeste

HPD Highest Probability Density / Maior Densidade de Probabilidade

ICP-MS Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry / Espectrometria de Massa

com Plasma Acoplado Indutivamente

GFAAS Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry / Espectrometria de

Absorção Atômica com Forno de Grafite

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO................................................................................ 18

2. REVISÃO DE LITERATURA....................................................... 20

2.1 INVERTEBRADOS TERRESTRES............................................................... 20

2.2 CLASSE ARACHNIDA.................................................................................. 21

2.3 CLASSE INSECTA......................................................................................... 22

2.3.1 Quimiorrecepção..................................................................................... 26

2.4 SUBFILO CRUSTACEA................................................................................. 26

2.5 MONITORAÇÃO DE IMPACTOS AMBIENTAIS EM ÁREAS

URBANAS.............................................................................................................

27

2.5.1 Espécies nativas como biomonitores da qualidade ambiental.............. 29

2.6 USO DE ELEMENTOS QUÍMICOS POR ORGANISMOS VIVOS............. 30

2.7 MONITORAÇÃO UTILIZANDO INVERTEBRADOS TERRESTRES....... 32

2.8 TÉCNICAS ANALÍTICAS MULTIELEMENTARES................................... 33

2.8.1Fluorescência de Raios-X por Dispersão de Energia

(EDXRF)................................................................................................... 33

2.8.2 Espectrometria de Massas com Plasma Indutivamente Acoplado

(ICP-MS)...................................................................................................

34

2.8.3 Espectrometria de Absorção Atômica com Forno de Grafite

(GFAAS)....................................................................................................

36

3. MATERIAL E MÉTODOS............................................................ 39

3.1 DESCRIÇÃO DAS ÁREAS DE ESTUDOS................................................... 39

3.1.1 Manguezal Parque Memorial Arcoverde........................................... 40

3.1.2 Reserva Ecológica Mata do Frio......................................................... 41

3.1.3 Campus Tecnológico do Nordeste....................................................... 41

3.2 AMOSTRAGEM DOS INVERTEBRADOS.................................................. 42

3.2.1 Tipos de armadilhas utilizadas............................................................. 42

3.2.2 Preparação das amostras...................................................................... 44

3.3 ANÁLISE QUÍMICA...................................................................................... 44

3.3.1 Tratamento químico para análises químicas por ICP-MS e

GFAAS...........................................................................................................

45

3.3.2 Fluorescência de Raios-X por Dispersão de Energia

(EDXRF)........................................................................................................

47

3.3.3 Espectrometria de Massas com Plasma indutivamente acoplado

(ICP-MS).......................................................................................................... 48

3.3.4 Espectrometria de Absorção Atômica por Forno de Grafite

(GFAAS)........................................................................................................... 50

3.4 ANÁLISE DOS RESULTADOS.................................................................... 51

3.4.1 Incerteza analítica.................................................................................. 51

3.4.2 Número En............................................................................................... 51

3.4.3 Análise estatística.................................................................................... 52

3.4.3.1 Estatística descritiva.................................................................... 52

3.4.3.2 Matriz de correlação.................................................................... 52

3.4.3.3 Análise por componentes principais............................................ 53

3.4.3.4 Dendrograma............................................................................... 53

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO..................................................... 54

4.1 SUCESSO DE CAPTURA DOS INVERTEBRADOS.................................. 54

4.2 DIVERSIDADE DE ORDENS DE INVERTEBRADOS............................... 54

4.3 CONTROLE DE QUALIDADE DO PROCEDIMENTO ANALÍTICO........ 58

4.3.1 EDXRF.................................................................................................... 58

4.3.2 Qualidade do procedimento analítico para GFAAS e ICP-MS......... 60

4.4 VARIABILIDADE INTRA–AMOSTRA...................................................... 63

4.5 ELEMENTOS QUÍMICOS EM INVERTEBRADOS DE ÁREAS

URBANAS.............................................................................................................

68

4.5.1 Espécies de invertebrados analisadas por EDXRF............................. 68

4.6 AVALIAÇÃO DA QUALIDADE AMBIENTAL DE ÁREAS URBANAS. 69

4.6.1 Comparação das concentrações dos elementos químicos

quantificados em invertebrados terrestres com padrões ambientais

de referência........................................................................................... 70

4.6.2 Resolução das fontes de elementos químicos para invertebrados

terrestres................................................................................................. 81

5. CONCLUSÕES................................................................................ 85

REFERÊNCIAS................................................................................... 87

18

1. INTRODUÇÃO

A poluição ambiental acarreta mudanças nos ecossistemas ao diminuir a

biodiversidade local e extinguir espécies, além de provocar a acumulação de substâncias

tóxicas nos ecossistemas. Para avaliar a qualidade ambiental, é importante monitorar a

distribuição dos elementos químicos e a consequência da acumulação de substâncias químicas

no ambiente (GUPTA, 2007; PAAVOLA, 2011).

Ecossistemas inseridos em matriz urbana, como é o caso da Reserva da Mata do Frio,

uma área em regeneração da Mata Atlântica, do manguezal do Parque Memorial Arcoverde e

do Campus Tecnológico do Nordeste, são impactados por atividades antrópicas decorrentes

do processo de urbanização, principalmente por situar-se na grande Região Metropolitana do

Recife. Ainda, nas regiões de zona litorânea do Recife, a implantação de indústrias e a rápida

expansão da construção civil aconteceram às custas da degradação das áreas naturais de

manguezais. Estas atividades acarretaram uma expressiva diminuição da extensão dos

ecossistemas, bem como da biodiversidade (NASCIMENTO, 2011).

Dentro dos ecossistemas urbanos, os elementos químicos são ciclados pelos seres

vivos de acordo com a disponibilidade. Além disso, os nutrientes tendem a acumular-se nos

tecidos vivos, podendo interferir em toda a estrutura trófica do ecossistema. Elementos

químicos como potássio, ferro e zinco, por exemplo, são essenciais ao desenvolvimento dos

organismos, porém, em quantidades acima do necessário, podem ser tóxicos.

A biomonitoração tem se mostrado uma alternativa interessante para avaliação da

qualidade ambiental a partir da quantificação de elementos químicos nos tecidos de

organismos biomonitores. Esta técnica baseia-se na capacidade dos organismos vivos de

acumular elementos químicos, principalmente os tóxicos, como consequência da adaptação às

variações do ambiente (KABATA-PENDIAS; PENDIAS, 1984; KOYAMA et al., 1987;

MARKERT, 1991; LUOMA; RAINBOW, 2005). Diversos organismos biomonitores já foram

estudados, tais como plantas (FRANÇA et al., 2010), animais vertebrados

(FAIRBROTHER et al., 1999) e invertebrados (FONSECA et al., 2010).

No que diz respeito aos invertebrados terrestres, principalmente os da Classe Insecta,

este grupo possui funções ecológicas importantes, das quais se destacam a regulação de

comunidades microbianas, a decomposição de matéria orgânica, a polinização de plantas e o

controle populacional (CORREIA; OLIVEIRA, 2000; AQUINO, 2001).

19

A classe Insecta sobressai como a maior entre os invertebrados, sendo bastante

diversificada em termos de espécies já descritas. Estudos ambientais já demonstraram a

aplicação de insetos terrestres como acumuladores de elementos químicos por meio da

alimentação ou contato direto (NUORTEVA et al., 1992; THOMANZINI; THOMANZINI

2002; SCHOFIELD et al., 2002; WARCHAŁOWSKA-ŚLIWA et al., 2005; MAZZEI et al.,

2013). Contudo, valores de referência para estudos dessa categoria tornam-se necessários.

Como exemplo, aquele realizado por Magalhães et al. (2015), para a determinação de

concentrações de elementos químicos em insetos do Refúgio Ecológico Charles Darwin.

A monitoração da diversidade de substâncias químicas presentes é fundamental para

uma avaliação ambiental mais detalhada. Nesse caso, um conjunto de técnicas analíticas pode

ser recomendável dependendo da complexidade das ações das atividades antrópicas a que os

ecossistemas são submetidos. A Fluorescência de Raios-X por Dispersão de Energia

(EDXRF) é uma técnica multielementar, não destrutiva, com possibilidade de aplicação “in

situ” (VAN GRIEKEN; MARKOWICZ, 2002). Já a Espectrometria de Massas com Plasma

Acoplado Indutivamente (ICP-MS) é amplamente utilizada para caracterização quantitativa

de substâncias inorgânicas em diversas matrizes, com potencial para a determinação de

elementos-traço (VEIGA, 2000; SKOOG et al., 2002). Por sua vez, a Espectrometria de

Absorção Atômica (AAS) pode ser utilizada para a determinação quantitativa de metais,

semi-metais e alguns não metais em diversas matrizes.

Este trabalho teve como objetivos avaliar a qualidade ambiental das áreas urbanas

Manguezal do Parque Memorial Arcoverde, Reserva Mata do Frio e Campus Tecnológico do

Nordeste a partir da quantificação de As, Cd, Cl, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mo, P, Pb, S, Sb, Th, U e

Zn em invertebrados terrestres e comparar os resultados encontrados com padrões de

referência para estudos ambientais anteriormente estabelecidos em área preservada.

20

2. REVISÃO DE LITERATURA

2.1 INVERTEBRADOS TERRESTRES

Os invertebrados possuem como característica principal a ausência de crânio,

vértebras ou coluna dorsal. Com exceção dos artrópodes, a maioria tem corpo mole. Neste

grupo, o exoesqueleto de quitina possui funções comparáveis ao esqueleto interno dos

vertebrados de proteger, sustentar e facilitar a locomoção dos indivíduos (SNODGRASS,

1993; CHAPMAN, 2013; MORGAN et al., 2013).

A diversidade de espécies encontradas entre os invertebrados é bem elevada,

abrangendo cerca de 5 a 15 milhões de espécies (ODEGAARD et al., 2000). No Brasil,

estudos indicam a ocorrência de sete vezes mais espécies de invertebrados terrestres do que as

atualmente registradas (LEWINSOHN; PRADO, 2005). Um exemplo dessa diversidade

encontra-se na família Curculionidae, na qual cerca de 60.000 espécies de coleópteros são

conhecidas (NASKRECKI, 2005). Esse número pode ser equiparado à quase totalidade dos

cordados descritos até o momento. A Figura 1 mostra a abundância de espécies animais

conhecidas atualmente pelo homem, destacando os insetos (classe Insecta) como a classe com

maior número de espécies já descritas.

Figura 1 – Número de espécies estimadas entre os seres vivos

Fonte: Adaptado de MORA et al. (2011).

21

O filo dos artrópodes corresponde ao grupo mais diverso e com mais representantes

dos invertebrados, além de ter importância médica, agronômica, alimentar e econômica

comprovadas, dominando cerca de 99% do reino animal no que diz respeito ao número de

espécies conhecidas (CORREIA; OLIVEIRA, 2000). As classes Arachnida, Crustacea,

Chilopoda e Insecta compõem esse filo.

Os aracnídeos, na maioria, terrestres, são o segundo grupo de Metazoa, perdendo

apenas para os insetos em diversidade. Os queliceriformes estão divididos tipicamente em

duas partes principais, denominadas prossoma e opistossoma. Aranhas, escorpiões e

carrapatos exploram bem quase todo ambiente terrestre e, também, muitos habitats de água

doce e entre marés (BRUSCA; BRUSCA, 2007).

O subfilo Crustacea são encontrados em todas as profundidades dos diversos

ambientes marinhos, salobros e de água doce. São os animais mais abundantes, diversificados

e com maior distribuição nos oceanos do mundo. Exibem diversidade de formas, hábitos e

tamanhos, sendo representantes camarões, siris e lagostas (BRUSCA; BRUSCA, 2007).

A classe Chilopoda é caracterizada pela divisão do corpo em dois tagmas, a cabeça e o

tronco longo, homônomo e multissegmentado. Possuem quatro pares de apêndices cefálicos:

antenas, mandíbulas, primeiras maxilas e segundas maxilas. São conhecidas como lacraia e

centopeias (BRUSCA; BRUSCA, 2007; FELIX et al., 2010).

A classe Insecta é a mais numerosa com cerca de 1 milhão de espécies. A principal

característica externa de identificação imediata dos insetos é a divisão do corpo em cabeça,

tórax e abdome distintos, além de três pares de pernas articuladas. Também podem ser

divididos em insetos solitários e sociais (BRUSCA; BRUSCA, 2007).

2.2 CLASSE ARACHNIDA

É uma classe de invertebrados adaptada a praticamente todos os habitats. Inclui

aranhas, opiliões, ácaros, carrapatos e escorpiões. Atualmente já foram descritas cerca de 36

mil espécies de aranhas. Ocupa quase todas as regiões do mundo, excetuando-se a Antártida e

o Ártico. Estima-se que o tamanho desta ordem varia de 76.000 a 170.000 espécies

(PARKER, 1982).

Os aracnídeos apresentam o corpo dividido em cefalotórax e abdome, um par de

palpos, quatro pares de apêndices locomotores e peças bucais, denominadas quelíceras, como

se observa na Figura 2. Esses animais possuem características particulares, como o

22

cefalotórax e o abdome segregados por um pedicelo e a presença de glândulas produtoras de

veneno e seda (KAYA et al., 2014; WRIGHT et al., 2015).

Figura 2 – Morfologia das aranhas

Fonte: Kaya et al. (2014).

As aranhas podem viver em teias de diferentes formas, preenchendo buracos naturais

no solo, em fendas de barrancos, em árvores, além de troncos apodrecidos, cupinzeiros e

bromélias, como também junto de moradias humanas, em depósitos, garagens e outras

construções urbanas (BRUSCA; BRUSCA, 2007).

São importantes para a manutenção do equilíbrio ecológico, por se alimentarem

principalmente de insetos que ficam presos em suas teias ou por meio de caça. As vibrações

geradas na teia são detectadas por meio de pelos sensoriais, quando a presa alcança a teia. Os

estímulos são respondidos diferentemente de acordo com as espécies de aranhas. As aranhas

picam suas presas com as quelíceras para injetar veneno. Possuem como predadores os

pássaros, os sapos e as lagartixas, além do que algumas espécies são canibais (BRUSCA;

BRUSCA, 2007).

2.3 CLASSE INSECTA

Os insetos são caracterizados morfologicamente por apresentarem corpo dividido em

cabeça, tórax e abdome; um par de antenas, um par de mandíbulas, dois pares de maxilas

(maxila e lábio), tórax com três pares de patas e geralmente dois pares de asas, abdome

23

desprovido de apêndices ambulatórios, abertura genital situada próxima à extremidade anal do

corpo (GALLO et al.,1988; BORROR et al., 1989; LIU, 2009).

O sistema digestório dos insetos tem sido o alvo principal da monitoração de

contaminantes químicos no ambiente, considerando que estes animais acumulam substâncias

químicas, a partir da digestão os poluentes lançados no ambiente. Seu aparelho digestivo é

composto por um tubo alimentar que inicia na boca e termina no ânus. É completo, sendo

constituído por glândulas salivares, boca, faringe, esôfago, papo, moela, estômago ligado aos

cecos gástricos, intestinos anterior, médio e posterior que absorvem os compostos

alimentares, reto e ânus. Na Figura 3 está esquematizado o aparelho digestório dos insetos

(GULLAN; CRANSTON, 2014).

Figura 3 – Esquema do aparelho digestório dos insetos

Fonte: Adaptado de Gullan e Cranston (2014).

Entre o tubo digestivo e as paredes do corpo dos insetos existe um espaço chamado

hemocele, o qual se encontra preenchido com a hemolinfa, fluido responsável pelo transporte

de nutrientes, trocas bioquímicas e defesas do organismo desses animais (GULLAN;

CRANSTON, 2014).

Os insetos são capazes de absorver nutrientes a partir de diversas fontes alimentares,

tais como madeira, lã, penas, papel, frutas e carnes (BRADLEY, 2015). Considerando a

diversidade nutricional desses animais, alguns estudos ambientais têm demonstrado sua

aplicação como bioindicadores, analisando os efeitos das substâncias encontradas no

ambiente sobre os aspectos fisiológicos e comportamentais destes organismos (NETO et al.,

1995; THOMANZINI; THOMANZINI, 2002; PAIS, 2003; JULIÃO et al., 2005;

SILVEIRA et al., 2011).

24

Embora os insetos tenham a tendência de sofrer pouca interferência dos poluentes

gasosos presentes no ambiente, porém são afetados pela ingestão de formas hidrossolúveis

desses contaminantes (FURLAN, 1998).

Estes artrópodes são essenciais para o ecossistema, devido à sua participação em

vários processos ecológicos, entre eles, a ciclagem dos nutrientes, a qual engloba a ação de

regularizar comunidades microbianas, a esfacelação do material vegetal em decomposição e a

estruturação do solo por meio da escavação (CORREIA; OLIVEIRA, 2000; AQUINO, 2001).

A ausência de insetos no solo em decorrência da ação humana pode levar ao desequilíbrio das

teias alimentares, bem como a extinção de várias espécies e alterações dos ciclos

biogeoquímicos (CORREIA; OLIVEIRA, 2000).

Alguns aspectos favoráveis à aplicação dos insetos em estudos ambientais são seu

elevado número de espécies e sua abundância no ambiente, possibilitando a coleta para

estudos laboratoriais, sem prejuízos para o equilíbrio populacional. Os insetos estão divididos

em várias ordens, cada uma com características específicas que contribuem para a sua

identificação. Na Tabela 1, estão representadas as principais ordens destes invertebrados

encontradas nas áreas urbanas.

25

Tabela 1 – Principais ordens da classe Insecta encontradas em áreas urbanas

Ordem Principais características

Blattodea

Periplaneta americana Fonte: http://glossario.insecta.tv

Apresenta dorso ventralmente achatado; asas anteriores coriáceas ou ausentes; podem ser herbívoros, carnívoros e/ou onívoros, cosmopolitas, pernas adaptadas para correr; antenas geralmente longas e filiformes.

Coleoptera

Antliarhinus zamiae

São resistentes; compactos; com élitro como defesa; asas dianteiras modificadas e traseiras membranosas dobradas em repouso; pernas modificadas com garras e estruturas adesivas; maioria alados.

Diptera

Australopierretia australis

Com aparelho bucal utilizado para sucção; par de asas membranosas; holometábolos; ovíparos; mesotórax geralmente desenvolvido com um par de asas medianamente ramificadas.

Hymenoptera

Linepithema humile

Seu aparelho bucal tem a função de sucção e mastigação; dotados de antenas multissegmentadas; herbívoros e/ou carnívoros; holometábolos; possuem asas membranosas; abundantes e vivem em sociedade.

Orthoptera

Phymateus morbillosus

Suas asas traseiras são largas; pernas ampliadas para saltar; aparelho bucal com função de mastigador; maioria das espécies desta ordem é herbívora, antenas filiformes ou setáceas; terrestres e fitófagos.

Fonte: Adaptado de Gullan e Cranston (2014).

26

2.3.1 Quimiorrecepção

A quimiorrecepção relaciona-se com diferentes interações entre os organismos e o

ambiente, principalmente para localizar alimentos, reconhecem predadores e defende-se

contra substâncias tóxicas. Ocorre quando os organismos detectam e respondem a substâncias

existentes no meio externo, atuando como quimiorreceptores as células sensoriais, que obtém

informações sobre o ambiente e as transmitem aos neurônios. Geralmente, os

quimiorreceptores estão divididos em receptores da gustação, nos quais a percepção sensorial

se dá pelo contato físico do alimento com estruturas sensoriais. Já os receptores da olfação,

detectam moléculas fisicamente distantes, que são transportadas por difusão ou por correntes

convectivas até o epitélio olfativo (MASUKO, 2003).

Os insetos possuem quimiorreceptores de contato, denominados de sensilos,

localizados na boca e nas patas. Estes quimiorreceptores possuem de 4 a 5 neurônios dotados

de finos dendritos, os quais se direcionam para projeções ocas da cutícula, camada externa

que cobre o corpo do inseto (BENTON, 2015).

2.4 SUBFILO CRUSTACEA

Os crustáceos compõem o filo Arthropoda com cerca de 40.000 espécies descritas.

Atualmente, os Crustáceos são divididos em cinco classes: Cephalocarida, Remipedia,

Branchiopoda, Maxillopoda (Ostracoda como subclasse) e Malacostraca (BRUSCA;

BRUSCA, 2007). Possuem importância ecológica por constituírem níveis de base e

intermediários da cadeia trófica, além de serem utilizadas para estudos ecotoxicológicos e

bioindicadores. Na economia, estão relacionados a alimentação humana e cultivos intensivos

com alto valor comercial (ANACLETO et al., 2016).

Caracterizam-se pela heterogeneidade do grupo, no qual, das espécies existentes, 84%

são marinhos, 13% dulcícolas e apenas 3% terrestres, sendo os mares e oceanos os habitats

mais comuns desta classe (MOORE et al., 2001). Geralmente possuem, como características

gerais, dois pares de antenas, um par de mandíbulas e dois pares de maxilas, apêndices

torácicos e abdominais diversificados, simetria bilateral e corpo com órgãos divididos em

sistemas (ANACLETO et al., 2016).

Das diversas ordens do subfilo Crustacea, a infraordem Brachyura, da qual pertencem

os caranguejos verdadeiros, possuem o abdome simétrico, reduzido e flexionado sob o tórax.

O corpo é recoberto por uma carapaça expandida lateralmente. Espécies dulcícolas,

27

semiterrestres e terrestres de ambientes úmidos podem aparecer nos trópicos (BRUSCA;

BRUSCA, 2007).

Esses animais são empregados na culinária, sendo importantes componentes para a

geração de renda de comunidades ribeirinhas. No entanto, os fatores climáticos, o avanço

imobiliário e a construção de portos em áreas de mangues, com a consequente perda de

habitats, podem comprometer suas populações.

2.5 MONITORAÇÃO DE IMPACTOS AMBIENTAIS EM

ÁREAS URBANAS

A expansão urbana ao mesmo tempo em que traz facilidades para a vida do homem,

interfere o ambiente, podendo comprometer a manutenção da vida. Na prática, observa-se

uma grande produção de resíduos e rejeitos tóxicos lançados diariamente para o ambiente em

decorrência das atividades antropogênicas (PAAVOLA, 2011).

A Lei n. 6.938/81, que dispõe sobre a Política Nacional do Meio Ambiente, traz a

definição de poluição como a degradação da qualidade ambiental resultante de atividades que

direta ou indiretamente prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população; criem

condições adversas às atividades sociais e econômicas; afetem desfavoravelmente a biota;

prejudiquem as condições estéticas ou sanitárias do ambiente e lancem matérias ou energia

em desacordo com os padrões ambientais estabelecidos (BRASIL, 1981).

A poluição pode ser proveniente de diversas fontes, entretanto, ganha destaque o

esgoto, a geração de resíduos sólidos, a produção de resíduos e emissões de poluentes na

indústria, a produção de lixo radioativo, a aplicação de agrotóxicos, a extração e tratamento

de minerais e a poluição decorrente dos veículos automotores (EEA, 2005; GUPTA, 2007).

Considerando a interferência da poluição sobre o ecossistema e seus efeitos para o

homem, o estabelecimento de protocolos para a monitoração ambiental é de grande valia no

sentido de acompanhar as mudanças ocasionadas pela ação humana na natureza e prevenir os

danos ambientais.

A qualidade ambiental pode ser definida como a interação entre os parâmetros físicos,

químicos, biológicos, sociais, políticos, econômicos e culturais que permitam o

desenvolvimento harmonioso, pleno e digno da vida. A mensuração destes parâmetros pode

servir como um método de monitoração dos impactos ambientais ocasionados pela ação

antropogênica.

28

Estudos ambientais em áreas urbanas têm sido realizados com o intuito de analisar a

qualidade ambiental e atentar para segurança de indivíduos que utilizam locais como parques,

praias e áreas residenciais, por exemplo. Um levantamento quantitativo da arborização das

principais avenidas e praças da área central da cidade de Aracaju com o objetivo de verificar a

degradação de espécies arbóreas, ocasionadas por atividades antrópicas, visto que áreas livres

e verdes são essenciais para proporcionar uma boa qualidade ambiental das cidades foram

realizados por Lima Neto et al. (2007). Além disso, a finalidade das árvores é comprovada na

retenção de resíduos em suspensão e microrganismos; além de filtrarem gases por meio da

fotossíntese, fixando os gases tóxicos e ajudam a minimizar a poluição sonora, amortecendo

os sons (GUZZO, 1999).

Estudos também indicam a utilização de liquens e plantas para a monitoração de

contaminantes atmosféricos, sendo as últimas dependentes quase exclusivamente da

atmosfera para obter nutrientes e água necessários ao seu desenvolvimento. Esses organismos

podem acumular metais e outros contaminantes em seus tecidos (PIGNATA et al., 2009).

Santos et al. (2014) realizaram biomonitoração utilizando casca de aroeira para

verificação da variabilidade espacial da poluição atmosférica por elementos químicos

presentes em uma região urbana do Distrito Federal. Por meio da Análise por Componentes

Principais (PCA), agrupara-se os elementos químicos Al, Ba, Ca, Cu, Fe, K, Mg, P, S, Sr e Zn

em três fatores que indicavam a origem das fontes de poluição, as quais vinham do tráfego

dos transportadores de cimento fabricados na área.

Pereira e Tórtora (2011) realizaram estudos em praias urbanas da Zona sul do Rio de

Janeiro, por meio de uma análise das areias e brinquedos de áreas recreativas a fim de

verificar contaminação biológica. Foi constatada contaminação com material fecal humano e

animal, além do número de coliformes fecais estar 2,3 a 240 vezes acima do permitido

(800/100g) e o de fungos 2,5 a 5 vezes maior. Também foram encontrados larvas e ovos de

helmintos e cistos de protozoários. A mesma contaminação, porém em menor quantidade, foi

detectada nos brinquedos. O nível e os tipos de contaminantes encontrados nas areias

mostram o risco potencial à saúde do usuário.

Dados como esses mostram a necessidade de políticas públicas mais eficazes para um

controle dos poluentes e outros agentes de degradação ambiental gerados pelas atividades

antropogênicas.

29

2.5.1 Espécies nativas como biomonitores da qualidade ambiental

Diversos trabalhos já demonstraram a utilização de espécies animais nativas para a

monitoração de impactos ambientais, especialmente por aumento na concentração dos

elementos químicos, inclusive radioativos. Invertebrados aquáticos têm sido bastante

utilizados neste sentido (ARDESTANI et al., 2014).

Frantsevich et al. (1995), por exemplo, utilizaram moluscos aquáticos para analisar os

efeitos do acidente de Chernobyl com relação à contaminação por 90Sr e 137Cs. A

concentração desses radionuclídeos em algumas amostras coletadas no reservatório de Kiev

durante o verão de 1986 ultrapassou 300 a 450 vezes os níveis de radioatividade natural

anteriores ao acidente. Praticamente todo o 90Sr presente nos moluscos estava concentrado nas

conchas, e, em comparação com moluscos terrestres, os espécimes aquáticos apresentavam

níveis de contaminação 3 a 4 vezes menores.

Blackmore (2001) avaliou a acumulação de cádmio, cobre e zinco em 19 espécies de

invertebrados aquáticos coletados em Hong Kong. Os metais foram acumulados de maneira

diferente nas diversas espécies, conforme a dieta, estratégias ecológicas e requerimentos

fisiológicos de cada uma.

Fan et al. (2015) quantificaram o acúmulo de cádmio, chumbo, cobre, níquel e zinco

em poliquetas (Neanthes japonica) e bivalves (Mactra quadrangularis e Cyclina sinensis)

coletados na Baía Jinzhou, na China. A distribuição dos metais e sua detoxificação variaram

conforme o aumento da bioacumulação nos poliquetas e bivalves. Avaliando o acúmulo dos

metais em frações celulares diferentes, os autores observaram que as porções contidas no

pellet após uma centrifugação a 1500G por 15 minutos a 4 °C foram maiores do que no

sobrenadante, que continham as proteínas metalotioneínas.

Com relação aos manguezais, alguns trabalhos já mostraram a correlação da

contaminação e degradação destes ambientes, como o de Machado et al. (2002),

correlacionou a contaminação por mercúrio, cobre e zinco em sedimentos de mangue da Baía

Guanabara às emissões ocorridas de diferentes fontes há décadas atrás na região,

corroborando o papel dos manguezais como um filtro e uma barreira ao transporte de

contaminantes. Chaudhuri et al. (2014) também comprovaram o papel de filtro dos

manguezais a partir da avaliação da quantidade de elementos traços acumulados nas raízes de

Avicennia marina.

Espécies de invertebrados habitantes de manguezais, tais como caranguejos e ostras,

também já foram empregados como biomonitores de impactos decorrentes de poluentes de

30

origem antropogênica, especialmente elementos químicos tóxicos (ZANETTE et al., 2006;

NUDI et al., 2007; PINHEIRO et al., 2012).

2.6 USO DE ELEMENTOS QUÍMICOS POR ORGANISMOS VIVOS

Os elementos químicos circulam continuamente no ecossistema entre os organismos e

o ambiente físico. Podem ser reutilizados pelos animais, plantas e microorganismos, ou

acumulados pelos compartimentos vivos antes de serem eliminados.

A ciclagem dos elementos químicos e a transformação da energia se encontram

interligadas entre os compartimentos do ecossistema, como nas reações químicas que

acontecem nos ambientes e bioquímicas nos organismos vivos, essenciais para a manutenção

da vida (NASCIMENTO et al., 2011).

Entretanto, nem todos os elementos químicos estão envolvidos nas reações

bioquímicas fisiológicas, tampouco estão distribuídos na mesma quantidade nos sistemas

biológicos. Os elementos químicos classificados como macronutrientes encontram-se

presentes nos organismos em ordem de miligramas (por exemplo, cálcio, potássio e

magnésio), enquanto que os micronutrientes encontram-se nos tecidos vivos em quantidades

da ordem de microgramas (cobre, ferro, manganês, molibdênio, selênio e zinco) (FRÄNZLE;

MARKERT, 2000). Nem todos os elementos químicos tem função biológica clara para todos

os seres vivos, como por exemplo, boro que não teve sua função ainda identificada para os

animais, ou vanádio, do qual só se conhece seu papel para os animais, mas não para plantas

(RAINBOW, 1995; FRÄNZLE; MARKERT, 2000).

Fränzle e Markert (2000), tomando como base o uso dos elementos químicos por

organismos vivos, o processo evolutivo do meio inorgânico e dados sobre a absorção dos

elementos químicos, estabeleceram um sistema de classificação dos elementos químicos

conforme seu papel para as funções biológicas dos seres vivos, a essencialidade para plantas,

animais ou ambos, e a complexidade evolutiva e molecular, o qual denominou Sistema

Biológico dos Elementos (SBE), conforme é mostrado na Figura 4.

31

Figura 4- Sistema Biológico dos Elementos (SBE)

Fonte: Adaptado de Fränzle e Markert (2000).

Considerando o papel e a interação dos elementos químicos dentro dos ecossistemas,

sua monitoração é útil na conservação ambiental. Uma das maneiras de monitorar o ciclo e a

distribuição dos elementos químicos na natureza é sua quantificação nos diversos

compartimentos do ecossistema, incluindo os biológicos. A biomonitoração de elementos

químicos tem sido essencial para avaliação da qualidade ambiental de ecossistemas

(KABATA-PENDIAS; PENDIAS, 1984; KOYAMA et al., 1987; MARKERT, 1991;

LUOMA; RAINBOW, 2005).

Vários trabalhos foram realizados utilizando organismos vivos como biomonitores,

entre eles, as plantas arbóreas (FRANÇA et al., 2010), epífitos não vasculares

(FREITAS et al., 2008) e vasculares (ELIAS et al., 2006), animais vertebrados

(FAIRBROTHER et al., 1999) e invertebrados (FONSECA, 2010;

MAGALHÃES et al., 2013; MELO, 2014).

Os animais invertebrados, principalmente os da classe Insecta se destacam pela sua

relevância e papel ecológico. Além disso, sua composição química reflete o ecossistema,

considerando que acumulam substâncias químicas do ambiente por meio da alimentação ou

contato direto (NUORTEVA et al., 1992; SCHOFIELD et al., 2002). Os estudos voltados

para a biomonitoração ambiental utilizando a classe Insecta ainda são incipientes, em

32

comparação a outros filos, contudo alguns trabalhos já demonstraram sua aplicabilidade

(GONGALSKY, 2006; FLETCHER et al., 2014; TALARICO et al., 2014).

2.7 MONITORAÇÃOUTILIZANDO INVERTEBRADOS

TERRESTRES

Os invertebrados têm sido reconhecidos como indicadores ambientais, além de

práticos para a utilização em protocolos analíticos, considerando suas características já

mencionadas, quanto às suas aplicações em estudos de qualidade ambiental (BROWN, 1997).

Características como o seu tamanho reduzido, o curto período entre as gerações, permitindo

respostas rápidas às mudanças ambientais, e sua alta densidade populacional e capacidade de

reprodução, possibilitando a retirada de amostras sem prejudicar o equilíbrio do ecossistema,

são outras características relevantes para seu emprego como biomonitores (NETO et al., 1995;

PAIS, 2003). Além disso, de apresenta a habilidade de adaptar-se às condições ambientais

criadas pelas atividades humanas, beneficiando-se delas, a partir do comportamento

denominado de sinantropia (NUORTEVA, 1963).

A acumulação de elementos químicos nos insetos está relacionada com sua quantidade

disponível no solo e nos alimentos (TALARICO et al., 2014). A aplicação dos insetos como

biomonitores de contaminação ambiental por deposição de elementos químicos no solo já foi

demonstrada para resíduos da mineração de urânio (GONGALSKY, 2006), da queima de

carvão para geração de energia (FLETCHER et al., 2014) e de lixo urbano

(TALARICO et al., 2014).

Estudos demostraram que os manguezais em todo o mundo estão bastante afetados

pela presença de elementos químicos poluentes (LEWIS et al., 2011; USMAN et al., 2013;

FERNÁNDEZ-CADENA et al., 2014), contudo, ainda são poucos os estudos direcionados

para a monitoração destes ecossistemas, principalmente envolvendo invertebrados terrestres

(MÉLO, 2014).

A diversidade e a estrutura das comunidades de insetos de manguezais já foram

mapeadas para as ordens Isoptera (ARAUJO et al., 2004; JUNQUEIRA et al., 2007;

ASSUNÇÃO et al., 2008), Diptera (QUEIROZ et al., 2010; SILVA; OLIVEIRA, 2010;

SCHMITZ; HOFMANN, 2004) e Hymenoptera (LOPES, 2003; DELABIE et al., 2006;

SANTOS et al., 2010), comprovando a abundância dos insetos presentes nos ambientes de

manguezais e indicando sua susceptibilidade à ação dos poluentes.

33

2.8 TÉCNICAS ANALÍTICAS MULTIELEMENTARES

A quantificação dos elementos químicos em matrizes biológicas abrange grande

diversidade de técnicas analíticas passíveis de aplicação. A Espectrometria de Fluorescência

de Raios-X por Dispersão de Energia (EDXRF), a Espectrometria de Massas com Plasma

Acoplado Indutivamente (ICP-MS) e a Espectrometria por Absorção Atômica com Forno de

Grafite (GFAAS) têm sido bastante empregadas devido às suas características técnicas e

ampla faixa de elementos químicos determinados (MELQUIADES et al., 2008;

AKBULUT et al., 2014; SANTOS et al., 2014; ADOUT et al., 2007, FLETCHER et al.,

2014; TALARICO et al., 2014; FAN et al., 2015).

2.8.1 Fluorescência de Raios-X por Dispersão de Energia (EDXRF)

Esta técnica tem sido utilizada principalmente para amostras ambientais como solo,

vegetais e tecidos de animais, possibilitando a determinação da concentração de vários

elementos químicos sem a necessidade de destruição da amostra, ou seja, sem tratamento

químico (ANJOS et al., 2002; MARGUÍ et al., 2005; JOSHI et al., 2006;SOUSA et al., 2013).

Apresenta vantagens como a adaptabilidade para automação, a análise multielementar,

característica essencial devido à correlação entre os elementos químicos nos sistemas

biológicos; a preparação simplificada da amostra e o limite de detecção adequado para os

valores normalmente encontrados nas mais variadas amostras biológicas

(BOUMANS et al.,1989; MARGUÍ et al., 2005).

A análise por EDXRF é um método quali-quantitativo estabelecido para a medição das

intensidades dos raios-X característicos emitidos pelos átomos dos elementos químicos que

formam a amostra, induzidos por uma fonte externa, tipicamente em tubo de Rh, por unidade

de tempo (BOUMANS et al., 1989). Um átomo da amostra, quando excitado, tende a ejetar os

elétrons das camadas mais internas. Como resultado, elétrons dos níveis mais afastados

realizam um salto quântico para preencher a vacância.

Cada elemento químico tem linhas espectrais específicas dos raios-X característicos,

ou seja, com energia ou comprimento de onda que permitem sua identificação e quantificação

(KLEIN; DUTROW, 2012). Os raios-X característicos são colimados até o detector, que é

normalmente confeccionado de silício ativado com lítio. Após amplificação, o espectro de

raios-X é armazenado e processado em programas de computador específicos para a

identificação dos elementos químicos presentes na amostra (JANSSENS et. al, 1993) como é

34

mostrado no esquema da Figura 5. Para auxiliar na detecção desses raios-X, o equipamento

possui colimadores primários e secundários com diâmetros de 3 mm, 1 mm, 5 mm e 10 mm

(JANSSENS et. al, 1993; KLEIN; DUTROW, 2012).

Figura 5 – Ilustração do funcionamento do EDXRF

Fonte: Adaptado de Horiba Scientific (2015).

2.8.2 Espectrometria de Massas com Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-MS) O princípio desta técnica analítica é a separação de íons em movimento relacionado à

sua razão m (massa atômica) / z (número atômico), utilizando um espectrômetro. Caracteriza-

se por ser uma técnica versátil e bastante utilizada para a quantificação dos elementos

químicos das mais variados tipos de amostras e áreas do conhecimento, como geoquímica,

área ambiental, biológica e de alimentos (PERKINELMER SCIEX, 2015). I ICP-MS possui

baixos limites de detecção, alta seletividade, precisão e exatidão, além de necessitar de

pequena quantidade de amostra e apresentar capacidade multielementar (VEIGA, 2000;

SKOOG et al., 2002).

O equipamento de ICP-MS é formado basicamente por cinco partes: um sistema de

introdução de amostras, o plasma (fonte de íons), a interface (focalização), o sistema

analisador e o sistema de detecção de íons (Figura 6). A amostra é nebulizada em um plasma

indutivamente acoplado, com temperatura em torno de 10.000 ºC. Nestas condições, os

35

átomos dos elementos químicos das amostras são totalmente ionizados. Um quadrupolo

eletrostático analisa os íons e classifica-os de acordo com sua massa atômica.

Figura 6 - Esquema do funcionamento do ICP-MS

Fonte: Skoog et al. (2002).

Essa análise possui limites de detecção menores que 1 µg.l-1 para amostras líquidas e

para elementos químicos pesados com número atômico maior que 37. As amostras podem ser

introduzidas nos estado sólido, líquido ou gasoso, porém as amostras mais utilizadas estão na

forma de solução, sendo antes quimicamente preparadas para serem analisadas

(SANTOS, 2007).

Para análise do material, a fonte de íons se faz necessária, devido à produção de

partículas carregadas que, ao interagirem com os campos magnéticos e elétricos, são

desviadas conforme sua razão m/z (SKOOG et al., 2002; BECKER; MATUSCH, 2014;

PÈNICAUT et al., 2006).

O espectrômetro possui dois dispositivos para focalizar o feixe de íons, ou seja, um

analisador eletrostático e um magnético. Neste equipamento, os íons são acelerados e

direcionados por meio de uma fenda na direção do campo elétrico radial, o qual focaliza um

feixe de íons com baixa energia cinética. Ao sair da primeira fenda, o feixe é direcionado a

outra fenda, que leva a um campo magnético radial. Dentro deste campo, os íons leves são

defletidos ao máximo e os pesados ao mínimo. Os íons, então dispersos, se depositam na

placa fotográfica e são registrados (SKOOG et al., 2002; MAKISHIMS et al., 2010).

36

O ICP-MS tem um analisador de massa quadrupolar, o qual possui velocidades altas

de varredura, de maneira que um espectro completo pode ser registrado em menos de 100 ms

(SKOOG et al., 2002). Este analisador é composto por quatro hastes condutoras paralelas

dispostas numa configuração duas a duas. As hastes opostas são conectadas eletricamente,

sendo um par ligado ao lado positivo de uma fonte de corrente contínua e outro ao lado

negativo, criando um campo quadrupolar bidimensional no plano x-y (SKOOG et al., 2002).

2.8.3 Espectrometria de Absorção Atômica com Forno de Grafite (GFAAS)

Esta técnica analítica é baseada na medição da absorção da intensidade da radiação

eletromagnética por átomos gasosos no estado fundamental a partir da atomização em alta

temperatura em forno de grafite. A Espectrometria Absorção Atômica é bastante utilizada

para a quantificação de elementos químicos, podendo ser empregada em diversas matrizes

ambientais como os tecidos e fluídos, água, solo, sedimentos, plantas e alimentos (WELZ;

SPERLING, 1999).

Para que ocorra a análise, existe um espectrômetro, o qual é formado principalmente

por um sistema de atomização, uma fonte de radiação, um conjunto monocromador e um

detector. A presença do atomizador é essencial, devido a sua função durante a produção dos

átomos gasosos no estado fundamental, os quais absorvem a radiação de comprimento de

onda característico da fonte de radiação (lâmpada de cátodo oco), permitindo a determinação

da concentração do elemento químico a partir de uma curva analítica construída por meio de

padrões internos (LAJUNEN, 1992).

A Espectrometria de Absorção Atômica com Forno de Grafite (GFAAS), mesmo

sendo sensível e versátil, está exposta a alterações decorrentes das variações de temperatura,

da taxa de aquecimento do tubo de grafite, do volume injetado de amostra, da radiação

emitida da fonte, dos modificadores de matriz e das diluições, assim como das correções

aplicadas durante a análise, como, por exemplo, o efeito Zeeman que suprime interferentes

(BUTCHER; SNEDDON,1998).

As principais fontes de radiação utilizadas para a excitação dos elementos químicos

presentes nas amostras são as lâmpadas de cátodo oco, capazes de emitir radiação nas regiões

visível e ultravioleta do espectro eletromagnético. São construídas em um tubo de vidro

preenchido com gás inerte, com eletrodos posicionados em uma das extremidades (Figura 7).

O cátodo é confeccionado ou revestido com o próprio elemento químico de interesse,

37

enquanto o ânodo é constituído por um bastão de zircônio ou tungstênio (WELZ;

SPERLING,1999).

Figura 7 – Esquema de uma lâmpada de cátodo oco

Fonte: Varian (2001).

Nesta técnica, a solução da amostra a ser analisada, junto com possíveis modificadores

de matriz, é transferida para o forno de grafite, nos quais uma rampa de temperatura é

aplicada. Na temperatura de até 2.600 oC, dependendo do elemento químico, o solvente é

evaporado, as partículas formadas são fundidas e atomizadas. A radiação de um elemento

químico a ser determinado cruza o sistema de atomização, no qual uma parcela da luz é

absorvida pelos átomos do analito de acordo com a Lei de Lambert – Beer. O espectro a ser

lido é separado por um monocromador, o qual é composto por uma célula fotomultiplicadora

que é responsável por registrar o sinal (VOGEL, 1986).

GFAAS possui alta sensibilidade e a energia necessária para atomização é alcançada

quando uma corrente elétrica passa pelo tubo de grafite em que a solução da amostra é

depositada (Figura 8). O forno encontra-se alinhado na posição do espectrômetro para que a

luz da fonte passe no centro do tubo e a nuvem de átomos gerada pela amostra absorvam a luz

emitida pela lâmpada de cátodo oco (VOGEL, 1986).

Contatos para o código do

elemento químico Invólucro de Pyrex

Janela de quartzo

Ânodo

Cátodo

Isolante

Contatos

elétricos Pino de alinhamento

38

Figura 8 – Funcionamento do Espectrômetro de Absorção Atômica com

Forno de Grafite

Fonte: Krug et al. (2004).

GFAAS pode teoricamente determinar quaisquer elementos químicos presentes em

diversas matrizes ambientais, em concentrações da ordem de µg kg-1. GFAAS apresenta

outras vantagens devido à sua versatilidade, à obtenção de excelentes limites de detecção,

separação do analito da matriz no reator, à utilização de pequenos volumes de amostra, ao

caráter multielementar, à rapidez e ao espectro simples (OLIVEIRA et al., 2005).

Monocromador Detector

Câmara de atomização (Forno de grafite) Lâmpada

de cátodo

Injetor de amostras

39

3 MATERIAL E MÉTODOS

3.1 DESCRIÇÃO DAS ÁREAS DE ESTUDO

A seleção das áreas de estudos foi baseada em critérios, como a facilidade de acesso às

regiões e a condição de impactos resultantes de atividades antrópicas. Foram escolhidas três

áreas na Região Metropolitana do Recife; a primeira foi o manguezal urbano do Parque

Memorial Arcoverde, no qual as coletas foram realizadas em novembro de 2014, o segundo

local escolhido foi a Reserva Mata do Frio em que a amostragem foi realizada em abril de

2015 e a terceira área escolhida refere-se ao Campus Tecnológico do Nordeste, no qual a

coleta dos invertebrados ocorreu em julho de 2015 (Figura 9).

Figura 9 – Localização das áreas de coleta dos invertebrados terrestres. (1) Campus

Tecnológico do Nordeste (2) Manguezal Parque Memorial Arcoverde (3) Reserva Mata do Frio

Fonte: Adaptado do Google Earth.

40

3.1.1 Manguezal do Parque Memorial Arcoverde

Localizado entre os limites dos municípios de Recife e Olinda (coordenadas

geográficas: 08º01’37”S; 34º51’44,03”W), este manguezal é uma das quatro ilhas de mangues

do Complexo do Salgadinho. O mangue teve sua área reduzida em decorrência da construção

de residências às margens dos rios, implantação de indústrias e exploração da fauna por meio

da pesca predatória e da flora pelas atividades extrativas ilegais (FIGUEIREDO et al., 2003).

O Parque Memorial Arcoverde com uma área total próxima de 82.000 m2 foi

idealizado como uma área de preservação ambiental da zona estuarina do Beberibe e do cone

de visibilidade do sítio histórico de Olinda. Desde sua implantação em 1991, carece com a

falta de infraestrutura e de paisagismo (SOUZA, 2006). Atualmente esta área encontra-se

altamente poluída por diversos tipos de resíduos, principalmente decorrentes das atividades

industriais.

O clima da região é litorâneo úmido, do tipo As segundo a classificação de Köppen,

com influência de massas tropicais marítimas, apresentando altas temperaturas, com média

anual máxima de 29,1 °C e mínima de 21,9 °C, e umidade relativa oscilando entre 74% e

86%, com média anual de 80% e pluviosidade média anual de cerca de 1.820 mm

(FIGUEIREDO et al., 2003; SOUZA, 2006; RODRIGUES; FARRAPEIRA, 2008).

A coleta dos invertebrados do Manguezal do Parque Memorial Arcoverde foi realizada

em uma área de aproximadamente 8 m2, situada às margens do Rio Beberibe, na qual foram

relacionados 30 pontos de coleta dos invertebrados, metade deles distribuídos ao longo do rio,

e a outra metade distribuídos à uma distância de 10 metros das margens do rio para evitar que

as amostras fossem levadas pela maré. O local de coleta situa-se em uma área extremamente

contaminada com resíduos domésticos, além de encontrar-se próxima à rodovia, sofrendo

influência de particulados atmosféricos de origem automotiva. Embora insalubre, observou-se

que esta área é utilizada pela população de seu entorno como fonte de alimentos, como

caranguejos. Contudo, com as atividades desassoreamento do rio, as áreas foram atualmente

comprometidas.

41

3.1.2 Reserva Ecológica Mata do Frio

A Reserva Ecológica Mata do Frio constitui um fragmento de Mata Atlântica inserido

no trecho central da cidade Paulista, Pernambuco. Esta reserva foi transformada no Parque

Municipal da Mata do Frio, cuja formação florestal é considerada um dos “pulmões” da

cidade pela sua localização central. A criação do Parque, o qual será utilizado pela população

na prática de atividades de lazer e esportes, indica um impulso para restauração do

ecossistema, além de refletir positivamente para a qualidade de vida dos 320 mil moradores

da região.

Esta Reserva ocupa uma área total de 46 ha com coordenadas geográficas 7º56’.

3532”S e 34º52’53. 67” W e com vegetação de características de Floresta Ombrófila de

Terras Baixas (IBGE, 1992). O clima é classificado em As’ de acordo com a classificação de

Köppen, sendo tropical chuvoso com verão seco. A precipitação média anual chega a alcançar

cerca de 2.000 mm com temperaturas médias de 25ºC.

A coleta dos invertebrados da Reserva da Mata do Frio foi realizada às margens de um

riacho, no qual foram posicionados 15 pontos de coleta dos invertebrados, cada ponto com os

três tipos de iscas diferentes, perfazendo um total de 45 armadilhas instaladas.

3.1.3 Campus Tecnológico do Nordeste

Criado pelo Ministério da Ciência e Tecnologia-MCT, o Campus Tecnológico do

Nordeste foi instituído em 2006 como um complexo de centros de pesquisa, de inovação

tecnológica e de difusão de tecnologias. É constituído pela Representação Regional do MCT

no Nordeste-ReNE/MCT, pelo Centro de Tecnologias Estratégicas do Nordeste-CETENE -

instituído como divisão do Instituto Nacional de Tecnologia-INT, o qual é uma das unidades

de pesquisa do MCT, e pelo Centro Regional de Ciências Nucleares do Nordeste-CRCN-NE,

pertencente à Comissão Nacional de Energia Nuclear-CNEN, autarquia do MCT.

A região tem um clima tropical úmido (tipo As' na classificação climática de Köppen-

Geiger), típico do litoral leste nordestino, com temperaturas médias mensais, baixas

amplitudes térmicas e precipitações ao longo do ano. A temperatura média anual é de 25,5 °C

(INSTITUTO NACIONAL DE METEREOLOGIA, 1990), chegando a 30 °C no verão. O

Campus Tecnológico do Nordeste possui uma área de 624 m2 com coordenadas geográficas

de 8º 3’28. 95”S e 34º56’57. 98”W.

42

A coleta dos invertebrados foi realizada próximo ao abrigo de lixo comum do Campus

Tecnológico do Nordeste, o qual se localiza frente a uma avenida e comércio de alimentos,

possuindo um fluxo de pedestres contínuo no local. Foram selecionados 5 pontos de coleta,

perfazendo um total de 15 armadilhas instaladas.

3.2 AMOSTRAGEM DOS INVERTEBRADOS

3.2.1 Tipos de armadilhas utilizadas

Os invertebrados foram coletados por meio de armadilhas de queda modificada

(Figura 10), denominadas “pitfall” (AQUINO et al., 2006). Recipientes de polietileno de 400

ml contendo uma solução de água destilada e detergente alcalino Extran a 5% para quebra da

tensão superficial, foram colocados nos galhos das árvores do manguezal, no solo abaixo das

projeções das copas da Mata do Frio, e no solo próximo ao abrigo de resíduos domésticos

Centro Regional de Ciências Nucleares do Nordeste. Dentro dos recipientes foi disposta uma

armação de arame, na qual foram posicionadas as iscas (Figura 10). Foram utilizadas três

tipos de iscas: mel, sardinha e laranja para atrair animais com hábitos alimentares

diferenciados. As armadilhas com as iscas foram alocadas uma ao lado das outras.

Figura 10 - Armadilhas do tipo “pitfall” utilizadas para a coleta dos invertebrados

Fonte: A autora.

43

Durante a permanência por 72 horas em campo, foi realizada manutenção das

armadilhas durante três dias, em que eram recolhidos os invertebrados capturados e trocadas

às iscas por outras mais frescas. Após o período de armadilhas em campo, as amostras foram

encaminhadas para preparação dos invertebrados no Laboratório de Preparo de Amostras

Biológicas do CRCN-NE. A separação e identificação dos indivíduos ocorreram em nível de

ordem. O número de dias de coleta foi ajustado de acordo com a quantidade de animais

capturados.

Outra armadilha utilizada para captura de invertebrados, principalmente dípteros, foi

feita de garrafa PET de 2 litros, nas quais foram confeccionadas duas aberturas 5x5 cm, sendo

uma em cada lado (Figura 11). As armadilhas foram instaladas a 1,5 m do solo, suspensas nos

galhos das árvores. Foram instaladas 3 armadilhas em cada árvore, perfazendo um total de

27 garrafas distribuídas em 9 unidades amostrais. O tempo de permanência em campo foi

72 horas. O tipo de isca utilizado foi carne de frango apodrecida. A manutenção da isca

ocorreu durante o tempo de permanência na área de coleta para as do tipo “pitfalls”.

Esta armadilha foi utilizada apenas na área de estudo do manguezal Parque Memorial

Arcoverde para aumentar o sucesso de captura para alados, uma vez que as margens do

manguezal são constantemente inundadas com a maré.

Figura 11 – Armadilha confeccionada com garrafa PET para captura de dípteros

Fonte: A autora.

44

3.2.2 Preparação das amostras

Cerca de 7.000 invertebrados das ordens Hymenoptera, Diptera, Coleoptera,

Orthoptera, Blattodea, Opiliones, Plasmatodea, Craterostigmomorpha, Odonata e Lepdoptera,

foram inicialmente lavados em água destilada para retirada de material externo, fragmentos de

vegetais e partículas de terra. Em seguida, os animais foram separados e classificados nas

ordens com auxílio de lupa com ampliação em oito vezes. Posteriormente, as amostras

compostas de indivíduos da mesma ordem foram congeladas a temperatura de -4 oC e

liofilizadas até peso constante (aproximadamente 48 horas). Após essa etapa, as amostras

foram homogeneizadas com pistilo e maceradas no almofariz de vidro (Figura 12), para evitar

contaminação com elementos químicos, até a obtenção de partículas de tamanho máximo de

18 Mesh (1 mm). Em seguida, as amostras foram encaminhadas para análise por EDXRF,

ICP-MS e GFAAS.

Figura 12 – Aparato de moagem sem contaminação metálica: almofariz e pistilo de vidro.

Detalhe da amostra homogeneizada na cápsula de porcelana (à direita).

Fonte: A autora.

3.3 ANÁLISE QUÍMICA

A análise química compreendeu a decisão de quais amostras seriam analisadas por

cada técnica analítica utilizada. Com a ajuda de colimadores de até 3 mm, todas as amostras

foram analisadas por EDXRF. Contudo, amostras do manguezal do Parque Memorial

Arcoverde como Brachyura, Coleoptera e Blattodea e da Reserva da Mata do Frio como

45

Blattodea, Phasmatodea, Orthoptera, Opiliones, Lepidoptera, Odonata e Coleoptera não

puderam ser analisadas por ICP-MS e GFAAS devido às pequenas quantidades de amostras

coletadas.

Para espécies da mesma ordem, amostras compostas foram obtidas para resultar em

massa de, no mínimo, 0,1 g, possibilitando a análise por ICP-MS e GFAAS. Além das

amostras dos invertebrados, foram analisadas porções-teste (massa mínima de acordo com

cada certificado de análise) dos materiais de referência RM 8414 Bovine Muscle Powder, e

SRM 1547 Peach Leaves produzido pelo National Institute of Standards and Technology –

NIST, e IAEA 336 Trace Elements in Lichen, produzido pela Agência Internacional de

Energia Atômica – AIEA. Brancos analíticos contendo os reagentes utilizados também foram

analisados conjuntamente às amostras e materiais de referência.

3.3.1 Tratamento químico para análises químicas por ICP-MS e GFAAS

Para realização das análises em ICP – MS e GFAAS, todas as amostras passaram pelo

tratamento químico com o auxílio de um banho de ultrassom (Figura 13). Foi adicionado

peróxido de hidrogênio – H2O2 para ajudar na decomposição da matéria orgânica, impedindo

a quelação de elementos químicos de interesse.

Figura 13 – Detalhe de amostras tratadas quimicamente com o auxílio de um banho

de ultrassom

Fonte: A autora

46

O tratamento químico foi adaptado a partir do LCA - Universidade de Aveiro (2014)

para amostras de tecidos animais. O banho de ultrassom foi utilizado para otimizar o processo

de decomposição das amostras, que consistiu em:

• Pesagem das porções analíticas;

• Adição de 2 ml de HNO3 p.a. ultra puro (~65%) destilado para cada 100 mg

de amostra;

• Repouso durante 24 horas em capela de fluxo laminar;

• Movimentação da solução para evitar a adesão das partículas às paredes

do tubo;

• Aquecimento no banho de ultrassom até 80°C. Após estabilização da

temperatura, as amostras permaneceram durante 1 hora no banho de ultrassom;

• Repouso em capela de fluxo laminar até atingir o equilíbrio térmico à

temperatura ambiente;

• Adição de 0,2 ml de peróxido de hidrogênio para cada 100 mg de amostra;

• Aquecimento no banho de ultrassom até 80°C. Após estabilização da

temperatura, permanência das amostras durante 1 hora no banho de ultrassom;

• Adição de 0,2 ml de peróxido de hidrogênio para cada 100 mg de amostra e em

seguida leva-se ao banho de ultrassom por 1 hora;

• Adição de água ultrapura (Milli-Q) até o volume de 30 ml de solução.

Em todas as etapas de tratamento das amostras, foram utilizados ácidos ultrapuros e

água padrão Milli-Q (resistividade maior que 18,2 MΩ.cm a 25 °C). Os reagentes utilizados

foram de nível metrológico elevado e o ácido nítrico usado para o tratamento químico foi

destilado para reduzir o risco de contaminação com elementos químicos. As soluções foram

preparadas com auxílio de uma micropipeta automática calibrada (desvio de 0,2%), com

ponteiras descartáveis, e manuseadas em capela de fluxo laminar. As pesagens foram feitas

em balança analítica com precisão de 0,00001 g.

Os materiais utilizados, como vidrarias e frascos de plásticos para armazenar as

soluções, foram descontaminados por imersão em solução detergente de Extran alcalino a 5%

por 8 horas. Posteriormente, o material foi enxaguado com água abundante, e imerso em

solução de ácido nítrico 10% por 12 horas; enxaguados novamente e secos em capela de fluxo

laminar.

47

Foram utilizadas porções-teste independentes de até 0,5 g das amostras (se disponível)

e dos materiais de referência para o cálculo do teor de água (umidade) e posterior correção

dos resultados em peso seco.

3.3.2 Fluorescência de Raios-X por Dispersão de Energia (EDXRF)

O equipamento utilizado para análises por EDXRF foi o espectrômetro modelo EDX

720 da Shimadzu (Figura 14). As amostras foram analisadas em porções que variaram de

0,01 a 0,5 g, acondicionadas em tubos de polietileno, vedados na parte superior e inferior com

filme de polipropileno.

Figura 14 – Equipamento EDXRF, modelo EDX–720 da Shimadzu

Fonte: A autora.

As análises foram realizadas em atmosfera com pressão menor que 30 Pa, com tempo

de detecção de 100 segundos, e tempo morto de, no máximo, 35% para cada grupo analítico.

As tensões utilizadas foram, respectivamente, 15 kV para elementos químicos de número

atômico menor que 22, e 50 kV para os demais (Tabela 2). Considerando a diferença de

massas entre as diversas amostras, algumas análises utilizaram colimadores de diâmetros de

1 mm, 3 mm ou 5 mm.

48

Tabela 2 - Condições analíticas para a quantificação de elementos químicos por EDXRF

Analito Tensão (kV) Corrente elétrica

(µA)

Energia do

fotopico (keV)

Filtro

Cloro 15 1000 2,62 Alumínio

Cobre 50 50 8,02 Nenhum

Ferro 50 80 6,40 Titânio

Enxofre 15 1000 2,31 Nenhum

Fósforo 15 300 2,01 Nenhum

Manganês 50 80 5,90 Titânio

Zinco 50 635 8,64 Prata

Fonte: Sousa et al. (2013)

Previamente às análises químicas, foi realizada a calibração em energia e resolução

utilizando o padrão A-750, fornecido com o equipamento. Esse padrão interno é uma liga

metálica composta por alumínio, estanho, magnésio, ferro e cobre, tornando possível a

calibração em diversas regiões do espectro de raios-X. Como controle interno foi utilizado o

padrão SUS, que é uma liga composta pelos elementos químicos Cr, Fe, Mn, Mo e Ni,

também fornecido pelo fabricante, para verificar a calibração anteriormente realizada.

Materiais de referência, produzidos pelo National Institute of Standard and Technology-NIST

e pela Agência Internacional de Energia Atômica-IAEA, foram utilizadas para a confecção da

curva analítica (SOUSA et al., 2013).

Devido à ausência de materiais de referência para a matriz biológica insetos, foram

utilizados os materiais de referência SRM 1547 - Peach Leaves, RM 8415 - Whole Egg

Powder e SRM 2976 - Mussel Tissue. Todas as análises foram realizadas em triplicata.

3.3.3 Espectrometria de Massas com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-MS)

A análise química foi realizada por meio do equipamento NexION 300D da

PerkinElmer, instalado no Serviço de Análises Ambientais (SEAMB). Este equipamento

possui uma interface tripla de cones que proporciona a focalização do feixe de íons, três

quadrupolos e três modos de operação: padrão, colisão, em que a energia cinética dos íons

incidentes é reduzida, possibilitando a diferenciação das espécies químicas; e modo de reação,

no qual o quadrupolo é rastreado para que apenas os íons de interesse sejam processados pelo

detector. Estas particularidades propiciam uma maior estabilidade, sensibilidade e

flexibilidade das análises realizadas.

49

Para realização da análise foi empregada uma solução de 1 µg.L-1 de berílio, cério,

ferro, índio, lítio, magnésio, chumbo e urânio para configuração do equipamento, referente

aos seguintes parâmetros: potência, fluxo do gás de nebulização, do gás auxiliar e do gás

refringente, temperatura de resfriamento e de aquecimento, potencial de viés do quadrupolo,

voltagem do multiplicador, fluxo do gás hélio e o tempo de retenção (Tabela 3). Juntamente a

esse procedimento, o aparelho verifica a razão CeO/Ce, que deve atingir um valor até 2,5%

para garantia da operacionalidade do sistema de quantificação.

As soluções das amostras de insetos tratadas foram analisadas pelo ICP-MS para a

quantificação de Cd, Mo, Sb, Th e U, assim como as soluções dos materiais de referência

certificados, as soluções padrão multielementares e o branco analítico. As análises foram

realizadas em triplicata com alíquota de 20 µL. O equipamento foi calibrado empregando-se

soluções-padrão (Merck) multielementares de concentrações conhecidas para cada elemento

químico a ser analisado (Tabela 4).

Tabela 3 - Condições operacionais do ICP-MS

Parâmetros Valores

Nebulizer gas flow 1,095 L min-1

Auxiliary gas flow 1,20 L min-1

Plasma gas flow 18,00 L min-1

ICP RF Power 1470 W

Analog stage voltage -1642 V

Pulse stage voltage 848 V

Sweeps/Reading 60

Readings/replicates 1

Replicates 3

Detector Analogic

Scanning mode Peak hopping

Fonte: A autora.

50

Tabela 4 - Elementos químicos determinados por ICP-MS

Analito Isótopo Abundância

(%)

Possíveis

interferências

Cd Cd-111 12,86 -

Cd-113 12,34 In-113

Mo Mo-92 15,05 Zr-92

Mo-98 24,00 Ru-98

Sb Sb-121 57,25 -

Th Th-232 100,0 -

U U-238 99,28 -

Sn Sn-116

Sn-120

14,54

32,58 -

Fonte: Perkin Elmer Sciex (2015).

3.3.4 Espectrometria de Absorção Atômica com Forno de Grafite (GFAAS)

As concentrações dos elementos químicos foram determinadas por meio do

espectrômetro Varian AAS 240 ZEEMAN com forno de grafite GTA 120. Antes da

realização das análises, foram realizadas curvas analíticas com a utilização de soluções-

padrão (Merck) de concentrações conhecidas para cada elemento químico a ser analisado. O

sistema foi otimizado com relação ao ganho das lâmpadas de cátodo oco e à condição do tubo

de grafite.

As análises aconteceram nas condições apresentadas na Tabela 5. Todas as medições

foram baseadas em valores de absorbância integrada. O gás de arraste e proteção utilizado foi

argônio analítico 5.0.

51

Tabela 5 - Parâmetros utilizados nas análises por GFAAS

Analito Comprimento de

onda (nm)

Modificador de

matriz

Amostra

(µL)

Temperatura de

atomização e leitura

(°C)

As 193,7 Ácido ascórbico;

solução de Pd 18 2600

Cu 324,8 - 7 2300

Cr 279,5 Ácido ascórbico;

solução de Pd 8 2300

Pb 283,3 - 10 2100

Co 307,6 - 12 1900

Fonte: A autora.

3.4 ANÁLISE DOS RESULTADOS

3.4.1 Incerteza analítica

A incerteza analítica dos resultados obtidos pelas diversas técnicas analíticas utilizadas

foi estimada a partir da combinação das incertezas individuais relativas à precisão (repetições

analíticas) e à exatidão (desvio com relação aos materiais de referência analisados), conforme

o EURACHEM/CITAC Guide CG (ELLISON; WILLIAMS, 2012). As incertezas analíticas

foram expandidas em nível de 95% de confiança (k = 2).

3.4.2 Número En

Para validação do procedimento analítico, foram empregados os cálculos referentes ao

Número En, definido como a diferença entre o valor obtido na análise da amostra e o valor

certificado, dividido pela raiz quadrada da soma quadrática das incertezas analíticas

expandidas conforme a Equação 1. Em nível de confiança de 95%, a faixa adequada para os

resultados de Número En dos materiais de referência foi entre -1 e 1, conforme recomendação

da ISO 13528:2005 (ISO, 2005).

52

(1)

em que,

= valor observado

= valor certificado para o material de referência

= incerteza analítica expandida em nível de 95% de confiança para o valor

observado

= incerteza analítica expandida em nível de 95% de confiança do valor certificado

para cada material de referência

3.4.3 Análise estatística

3.4.3.1 Estatística descritiva

Para a descrição das concentrações dos elementos químicos encontrados nos

invertebrados terrestres das áreas urbanas estudadas e comparação com valores de referência

foi empregada estatística descritiva a partir dos cálculos de média, desvio padrão e coeficiente

de variação.

3.4.3.2. Matriz de correlação

Após a padronização das variáveis (elementos químicos) e verificação da normalidade,

a matriz de correlação de Pearson foi obtida a partir do programa de computador

STATISTICA (STATSOFT, 2004). Valores significativos foram avaliados em nível de 95%

de confiança.

53

3.4.3.3 Análise por Componentes Principais

Após a normalização dos dados com a utilização do teste Shapiro-Wilk, foi necessária

a transformação dos dados, empregando-se a raiz quinta. Com a conseguinte padronização

(média igual a 0 e a variação igual a 1), realizou-se a análise de componentes principais

(PCA) a partir do programa de computador STATISTICA (STATSOFT, 2004). Devido à

quantidade dos dados obtidos, foi computada a matriz de covariâncias generalizada para o

cálculo das componentes principais. O número de componentes principais foi ajustado para o

cômputo de, no mínimo, 70% da variação total.

3.4.3.4 Dendrograma

Por meio do programa de computador STATISTICA (STATSOFT, 2004), foi

construído dendrograma a partir dos resultados da PCA. Diversos métodos de amalgamação e

de cálculos de distâncias foram estudados para agrupar as amostras das áreas estudadas.

54

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 SUCESSO DE CAPTURA DOS INVERTEBRADOS

Para realização da coleta dos invertebrados das regiões selecionadas para estudo,

foram utilizados dois tipos de armadilhas. A primeira seguiu a metodologia de Aquino (2001),

correspondendo a uma armadilha de queda modificada do tipo “pitfall”, que apresentou

grande sucesso de captura dos invertebrados. Esse tipo de armadilha propiciou quantidade

satisfatória de animais para o estudo de biomonitoração ambiental, corroborando o trabalho

de Fonseca (2010) que fez uso da mesma armadilha com objetivo semelhante.

A armadilha confeccionada com garrafa PET para captura principalmente de dípteros,

não obteve sucesso, pois durante o período de 72 horas, com a realização de manutenção

diária das iscas, nenhum invertebrado foi capturado. Os resultados deste trabalho diferiram

dos encontrados por Lima Filho et al. (2013), utilizando uma armadilha semelhante, para

coleta de insetos em uma floresta no Município de Princesa Isabel, Paraíba. Os autores

conseguiram coletar insetos das seguintes ordens: Diptera, Lepidoptera, Blattodea,

Neuroptera, Hemiptera e Hymenoptera, porém, foram utilizadas iscas diferentes das utilizadas

neste trabalho, como cerveja sem álcool, sucos de abacaxi, maracujá e caju. Uma hipótese

para a diferença entre os resultados deste trabalho e dos encontrado por

Lima Filho et al. (2013) é a escolha da isca de carne de frango apodrecida não ser tão atrativa

para os insetos quanto os sucos utilizados em seu trabalho.

4.2 DIVERSIDADE DE ORDENS DE INVERTEBRADOS

Durante o período deste estudo, foram coletadas espécimes pertencentes a 11 ordens

de invertebrados: Hymenoptera, Diptera, Decapoda, Blattodea, Coleoptera, Orthoptera,

Odonata, Opiliones, Phasmatodea, Lepidoptera e Araneae. A ordem Hymenoptera foi a mais

representativa com relação à frequência nas três áreas estudadas, seguida da ordem Diptera.

Na Figura 17 está representada a porcentagem das ordens de invertebrados coletadas

no manguezal Parque Memorial Arcoverde. A ordem Hymenoptera correspondeu a 98,04%

de todos os invertebrados coletados nesta área, seguida da Diptera (1,23%), Decapoda e

Coleoptera (0,25%, cada uma), Blattodea e Orthoptera, com 0,12% cada uma.

55

Esses dados mostraram-se característicos de manguezal ao comparar-se com outros

trabalhos como o de Almeida et al. (2011). Os autores estudaram a ocorrência de insetos em

manguezais urbanos do litoral Sul do Estado do Rio de Janeiro, como subsídio para

diagnóstico ambiental, encontrando maior número de indivíduos da ordem Coleoptera (73%)

diferentemente do manguezal Parque Memorial Arcoverde que obteve apenas 0,25% desta

ordem.

Figura 17 – Ordens de invertebrados encontradas no manguezal Parque Memorial Arcoverde

0,10% 1,00% 10,00% 100,00%

Hymenoptera

Diptera

Decapoda

Blattodea

Coleoptera

Orthoptera

Fonte: A autora.

A presença da ordem Hymenoptera em manguezais está relacionada com os hábitos

arborícolas desses animais (SANTOS et al., 2010). No manguezal Parque Memorial

Arcoverde, a comunidade vegetal facilita o acesso dos insetos à copa das árvores, aumentando

o sucesso de captura para esse grupo.

As ordens Blattodea, Decapoda, Coleoptera e Orthoptera apresentaram-se em menor

quantidade no manguezal do Parque Memorial Arcoverde quando comparadas a ordem

Hymenoptera. Este comportamento pode ser uma decorrência de impactos, que estão ligados

a mudanças nos fatores climáticos como a umidade, a radiação solar e o vento, e aos efeitos

biológicos diretos relacionados com alterações na distribuição e abundância das espécies.

A ordem Orthoptera apresentou apenas um indivíduo nesta região. Embora, os

indivíduos desta ordem sejam geralmente herbívoros não seletivos e migratórios, podendo ser

encontrados em qualquer ambiente em que houvesse condições mínimas para sua

56

sobrevivência, sua presença é reduzida em ambientes extremamente modificados

(BARETTA, 2003).

Com relação à ordem Hymenoptera, os representantes foram identificados como

formigas e vespas, enquanto a ordem Diptera foi representada por três diferentes espécies. A

Reserva da Mata do Frio obteve a maior diversidade em ordens amostradas (Figura 18), as

quais foram Blattodea, Phasmotodea e Craterostigmomorpha com 0,18% cada, Araneae,

Lepidoptera e Odonata com 0,35%, Coleoptera com 0,71%, Opiliones com 0,88% cada,

Diptera e Orthoptera com 1,77% cada, e Hymenoptera com 93,63%.

Figura 18 – Ordens de invertebrados encontradas na Reseva da Mata do Frio

0,10% 1,00% 10,00% 100,00%

HymenopteraDiptera

OdonataBlattodea

ColeopteraOrthoptera

OpilionesPhasmatodea

AraneaeCraterostigmomorpha

Lepidoptera

Fonte: A autora.

Esses dados corroboram as observações feitas por Ganho e Marinoni (2003) que

revelaram maior abundância de insetos em áreas mais abertas com relação às ambientes

florestais. Para Thomazini e Thomazini (2002), a variação na abundância entomológica destas

regiões pode estar relacionada à estrutura vegetal, pois, da mesma forma obtiveram maior

abundância de insetos em áreas de pastagem, que são mais abertas.

Segundo Silva et al. (2014), analisando comunidades de insetos em fragmento de

Floresta Atlântica no Rio Grande do Sul, as ordens Hymenoptera e Diptera também foram

consideradas predominantes por obterem os maiores números de indivíduos amostrados na

floresta nativa. Resultado semelhante foi verificado por Silva et al. (2010), em um

levantamento de insetos realizado no Cerrado, no qual entre as ordens Hymenoptera e a

Diptera foram as mais frequentes.

57

Segundo o levantamento de insetos realizado por Vasconcellos et al. (2010), na

Caatinga com armadilhas tipo “pitfall”, as ordens que apresentaram maior número foram

Hymenoptera, Diptera e Coleoptera. Assim, a composição de ordens de cada região deve ser

considerada também como uma decorrência da característica do método de coleta. Quanto às

ordens Blattodea, Craterostigmomorpha e Phasmatodea que obtiveram representatividade

mínima, podem também estar relacionadas com os impactos sofridos pela área estudada,

devido às atividades antrópicas realizadas nesta região.

De acordo com o número de espécies encontradas, foi possível subdividir as amostras

das ordens coletadas na Reserva da Mata do Frio em duas subamostras de grilo (ordem

Orthoptera) e duas subamostras de formigas (ordem Hymenoptera).

O Campus Tecnológico do Nordeste apresentou a menor diversidade de ordens de

invertebrados encontradas (Figura 19), que foram Hymenoptera com 97,87%, Blattodea e

Araneae com 0,47% cada, e Diptera com 0,47%; porém, apenas as ordens Blattodea e

Hymenoptera foram analisadas quanto à composição química para esta área, devido à

quantidade de massa das outras ordens terem sido insuficiente para análise.

A quantidade da massa mínima para análise neste estudo foi 0,1 g de peso seco dos

invertebrados. A menor diversidade de ordens de animais encontradas no Campus

Tecnológico pode ser devido à época de coleta que aconteceu no período chuvoso. Outra

explicação seria o fato desta área estar bem antropizada e próxima a rodovias, podendo

reduzir recursos alimentares.

Figura 19 – Ordens de invertebrados encontradas no Campus Tecnológico do Nordeste

0,10% 1,00% 10,00% 100,00%

Hymenoptera

Blattodea

Diptera

Araneae

Fonte: A autora.

58

Em pesquisas sobre a ocorrência da entomofauna em locais impactados por atividades

antrópicas, resultados variáveis têm sido encontrados com relação à diversidade dos insetos

em função de fragmentação, desmatamentos ou diferentes estágios de sucessão ecológica.

Esses distúrbios, em alguns estudos, estão associados à redução na diversidade de espécies de

insetos e, em outros casos, contrariamente, esses fatores estão associados até a um aumento na

diversidade local. No entanto, ainda não se pode generalizar quanto a esse aspecto

(THOMAZINI; THOMAZINI, 2000). Especulações sobre a ocorrência de insetos em função

da modificação dos ambientes, tais como o desmatamento do mangue, deposição de resíduos

tóxicos e urbanização podem ser feitas desde que se conheçam os recursos alimentares e

estratégias ecológicas características destes organismos.

4.3 CONTROLE DE QUALIDADE DO PROCEDIMENTO ANALÍTICO

Com o objetivo de estabelecer concentrações de elementos químicos determinados em

invertebrados de áreas urbanas, a garantia de qualidade do procedimento analítico foi

demonstrada a partir dos resultados dos materiais de referência analisados.

4.3.1 EDXRF

Os valores obtidos e certificados e suas respectivas incertezas expandidas em nível de

95% de confiança para os elementos químicos Cl, Fe, K, P, S e Zn determinados nos materiais

de referência SRM 1547, SRM 2976 e RM 8415 por EDXRF estão apresentados na Tabela 6.

Os valores do número En estiveram no intervalo entre -1 e 1, demonstrando a qualidade do

procedimento analítico em nível de 95% de confiança (ISO 13528, 2005).

A qualidade do procedimento analítico da técnica de EDXRF é dependente da matriz

a ser analisada, por isso a necessidade da demonstração da qualidade do procedimento

analítico para diferentes matrizes. Os materiais de referência empregados na construção da

curva analítica foram de diversas matrizes, incluindo tecidos de animais e plantas

(SOUSA et al., 2013), corroborando os resultados obtidos para a determinação de Cl, Fe, K,

P, S e Zn nas amostras de insetos.

59

Tabela 6 - Valores obtidos e certificados da concentração de elementos químicos e

suas respectivas incertezas analíticas em nível de 95% de confiança para os materiais de

referência analisados por EDXRF. Valores do Número En. n = número de repetições

Para a determinação do elemento químico fósforo pela técnica EDXRF, não foi

possível calcular o número En devido à ausência de incerteza analítica no certificado de

análise do material SRM 2976. No entanto, ao considerar-se uma incerteza analítica

expandida de 20%, valor máximo admitido para a maior parte dos elementos químicos

constantes dos certificados de análise dos materiais de referência, para o valor certificado de

8.300 mg kg-1, este resultado estaria no intervalo esperado para o valor de En (entre -1 e 1),

comprovando a qualidade do procedimento analítico para este elemento químico. Assim,

optou-se pela apresentação dos resultados de P para as amostras de invertebrados analisadas

por EDXRF.

As incertezas analíticas expandidas em nível de 95% de confiança foram superiores

para Fe, K e Zn quando comparadas àquelas dos materiais de referência. Contudo, produziu-

se valor de incerteza analítica compatível, senão melhor para Cl. Considerando a importância

Analito SRM 2976 - Mussel Tissue

Valor obtido (mg.kg-1)

Valor certificado (mg.kg-1)

Número En N

Cl 57000 ± 1800 57000 ± 5000 0,0 3 Fe 170 ± 33 171 ± 4,9 0,0 3 P 9400 ± 410 8300* - 3

Zn 119 ± 27 137 ± 13 -0,5 3

Analito RM 8415 - Whole Egg Powder

Valor obtido ( mg.kg-1)

Valor certificado ( mg.kg-1)

Número En N

S 5200 ± 530 5120 ± 500 0,0 3

Analito SRM 1547 – Peach Leaves

Valor obtido ( mg.kg-1)

Valor certificado ( mg.kg-1)

Número En N

Ca 15100 ± 830 15600 ± 200 -0,5 3 Fe 250 ± 35 218 ± 14 0,8 3 P 1330 ± 310 1370 ± 70 -0,1 3 K 24800 ± 1200 24300 ± 300 0,4 3

*Valor informativo Fonte: A autora

60

do conhecimento da composição química de macroelementos como Cl, foi obtido resultado

satisfatório mesmo levando em conta as limitações analíticas da técnica com relação aos altos

limites de detecção (SOUSA et al., 2013).

4.3.2 Qualidade do procedimento analítico para GFAAS e ICP-MS

Na Tabela 7 são apresentados os valores obtidos e certificados e suas respectivas

incertezas analíticas expandidas em nível de 95% de confiança para cada elemento químico

quantificado no material de referência RM 8414, assim como os valores de Número En.

Para este material de referência, foi possível comprovar a qualidade do procedimento

analítico para os elementos químicos Cd, Cu, Mo e Pb, cujos valores de Número En estiveram

dentro do intervalo de -1 a 1 para todos os lotes de análise.

Tabela 7-Valores obtidos e certificados e suas respectivas incertezas expandidas em nível de

95% de confiança para a análise do material de referência RM 8414 (Bovine Muscle Powder)

por GFAAS e ICP-MS. Valores do Número En. Número de repetições por lote = 3

Analito Lotes Valor obtido

(mg.kg-1)

Valor certificado

(mg.kg-1) Número En

Cu*

Lote 1 2,4 ± 0,61

2,84 ± 0,45

-0,6

Lote 2 3,0 ± 0,53 0,2

Lote 3 2,9 ± 0,22 0,1

Pb*

Lote 1 0,31 ± 0,14

0,38 ± 0,24

-0,3

Lote 2 0,39 ± 0,14 0,0

Lote 3 0,45 ± 0,12 0,2

Lote 1 0,012 ± 0,22 -0,1

Cd** Lote 2 0,013 ± 0,21 0,013 ± 0,01 0,1

Lote 3 0,012 ± 0,22 -0,6

Lote 1 0,088 ± 0,15 -0,2

Mo** Lote 2 0,08 ± 0,21 0,08 ± 0,06 -0,3

Lote 3 0,088 ± 0,15 0,1

* GFAAS ** ICP-MS

Fonte: A autora

61

Na Tabela 8 são apresentados os valores do número En calculados para o material de

referência IAEA 336, a partir dos valores obtidos e certificados para cada elemento químico

quantificado, e suas respectivas incertezas analíticas expandidas em nível de 95% de

confiança. Os elementos químicos As, Cd, Co, Cr, Cu, Pb, Th e Sb quantificados tiveram a

qualidade do procedimento analítico comprovada, pois os valores calculados do número En

encontraram-se no intervalo de -1 e 1.

Tabela 8 - Valores obtidos e certificados e suas respectivas incertezas expandidas em nível de

95% de confiança para a análise do material de referência IAEA 336 (Lichen) por GFAAS e

ICP-MS. Valores do Número En. Número de repetições por lote = 3

Analito Repetição Valor obtido

(mg.kg-1)

Valor certificado


Lote 1 0,65 ± 0,18 0,0

As* Lote 2 0,53 ± 0,13 0,6 ± 0,08 -0,6

Lote 3 0,63 ± 0,12 -0,1

Lote 1 0,31 ± 0,12 0,2

Co* Lote 2 0,36 ± 0,12 0,3 ± 0,05 0,2

Lote 3 0,29 ± 0,10 -0,3

Cr*

Lote 1 0,96 ± 0,13

1,06 ± 0,17

-0,4

Lote 2 1,1 ± 0,3 0,6

Lote 3 1,2 ± 0,4 0,2

Cu*

Lote 1 2,8 ± 0,6

3,6 ± 0,50

-0,8

Lote 2 3,6 ± 0,56 -0,5

Lote 3 3,5 ± 0,3 -0,2

Pb* Lote 1 5,0 ± 0,9 4,9 ± 0,60 0,4

Lote 2 4,2 ± 1,2 -0,5

Lote 3 4,9 ± 1,2 -0,7

Cd**

Lote 1 0,12 ± 0,01

0,12

±

0,03

-0,8

Lote 2 0,11 ± 0,01 -0,2

Lote 3 0,38 ± 0,11 -0,2

Lote 1 0,08 ± 0,03 0,8

Sb** Lote 2 0,08 ± 0,02 0,07 ± 0,01 0,2

Lote 3 0,070 ± 0,10 0,2

Lote 1 0,15 ± 0,05 0,8

Th** Lote 2 0,11 ± 0,02 0,14 ± 0,04 -0,5

Lote 3 0,13 ± 0,03 -0,4

* GFAAS ** ICP-MS

Fonte: A autora

62

Na Tabela 9, estão descritos os valores obtidos e certificados para cada elemento

químico quantificado no material de referência SRM 1547, assim como suas respectivas

incertezas analíticas expandidas em nível de 95% de confiança e os valores de En.

Tabela 9 - Valores obtidos e certificados e suas respectivas incertezas expandidas em nível de

95% de confiança para a análise do material de referência SRM 1547 (Peach Leaves) por

GFAAS e ICP-MS. Valores do Número En. Número de repetições por lote = 3

Analito Repetição Valor obtido

(mg.kg-1)

Valor certificado


Lote 1 0,060 ± 0,010 -0,3

As* Lote 2 nd 0,06 ± 0,02 -

Lote 3 nd -

Lote 1 nd -

Co* Lote 2 0,08 ± 0,03 0,07 ± 0,01 -0,5

Lote 3 nd -

Cr*

Lote 1 1,1 ± 0,3

1,0 ± 0,20

0,3

Lote 2 1,9 ± 0,2 0,3

Lote 3 0,9 ± 0,3 -0,3

Lote 1 3,8 ± 0,2 3,7 ± 0,4 0,1

Cu* Lote 2 4,1 ± 1,0 0,3

Lote 3 3,8 ± 0,5 0,1

Lote 1 1,14 ± 0,18 0,87 ± 0,03 0,9

Pb* Lote 2 0,83 ± 0,11 -0,2

Lote 3 1,0 ± 0,3 0,1

Cd**

Lote 1 0,030 ± 0,03

0,03

±

0,03

0,3

Lote 2 0,030 ± 0,04 0,4

Lote 3 nd -

Lote 1 0,08 ± 0,02 0,9

Mo** Lote 2 0,050 ± 0,010 0,06 ± 0,01 -0,7

Lote 3 0,060 ± 0,010 -0,2

Lote 1 nd -

Sb** Lote 2 0,020 ± 0,01 0,02 ± 0,04 0,3

Lote 3 nd -

nd = não determinado * GFAAS ** ICP-MS

Fonte: A autora

63

Para SRM 1547, todos os valores calculados do número En encontraram-se no

intervalo de -1 a 1, indicando qualidade do procedimento analítico. De modo geral, observou-

se dificuldade na determinação de As, Co e Sb para esse material por GFAAS e ICP-MS,

provavelmente devido a problemas no tratamento químico e/ou interferências, como

oscilações nas correntes elétricas do laboratório durante as análises.

De modo geral, a qualidade do procedimento analítico foi satisfatória para a

quantificação de 16 elementos químicos nas amostras de invertebrados e materiais de

referência.

4.4 VARIABILIDADE INTRA-AMOSTRA

Uma das grandes dificuldades para a análise química é a estimativa do componente

referente à variabilidade intra-amostra para a estimativa de incerteza analítica, que, muitas

vezes, não pode ser avaliada (FRANÇA et al., 2010). A variabilidade intra-amostra pode

invibializar a expressão dos resultados na análise química por aumentar a incerteza analítica

devido à contaminação das amostras, principalmente ao tratar-se de matrizes complexas como

é o caso de invertebrados terrestres (FONSECA et al., 2010). Para métodos que necessitam de

tratamento químico, a avaliação da variabilidade intra-amostra também indica a qualidade do

tratamento empregado, pois nem todo elemento químico pode ser analisado para um único

tratamento químico de amostra.

A maneira encontrada para a avaliação da variabilidade intra-amostra neste trabalho

foi basear-se na padronização dos resultados das repetições intra-amostras a partir da média.

Os gráficos a seguir mostram a variabilidade dos elementos químicos Cd, Mo, Sb, Th e U em

duas amostras analisadas em triplicatas e uma amostra analisada em duplicata. Na Figura 20

pode-se verificar que, para quase todas as amostras, as replicatas analisadas para o Cd não

variaram significativamente, ficando apenas a amostra 3.2 com variação de 10% com relação

à média. Contudo, tal variação está de acordo com a respectiva incerteza analítica expandida

em nível de 95% de confiança.

64

Figura 20 – Variabilidade intra-amostra da concentração de Cd determinada nas amostras de

invertebrados. As barras de erro referem-se às respectivas incertezas analíticas expandidas em

nível de 95% de confiança

Cd

Fonte: A autora.

Para as mesmas repetições, a Figura 21 mostra a variabilidade intra-amostra dos

resultados de Mo. Pôde-se verificar que as repetições 2.1; 2.2 e 3.3 apresentaram variações

significativas quanto às respectivas médias, alcançando 30% (valores do desvio normalizado

em torno de 0,7 e 1,3). Isto indicou, principalmente, problemas de variabilidade para a

amostra 2, em que as duas repetições discordaram substancialmente do valor médio, podendo

a variação ser explicada pelo tratamento químico utilizado.

65

Figura 21 – Variabilidade intra-amostra da concentração de Mo determinada em diversas

amostras de invertebrados. As barras de erro referem-se às respectivas incertezas analíticas

expandidas em nível de 95% de confiança

Mo

Fonte: A autora.

Contudo, diversos tratamentos químicos para cada amostra tornam-se inviáveis para

estudos dessa categoria. Cabe ressaltar que a amostra 2, por ser uma amostra composta, acaba

tendo diferentes matrizes complexas. A mesma dificuldade foi encontrada para as análises de

Sb de acordo com a Figura 22, corroborando problemas de heterogeneidade da concentração

de Mo e Sb e/ou de tratamento químico.

66

Figura 22 – Variabilidade intra-amostra da concentração de Sb determinada em invertebrados

terrestres. As barras de erro referem-se às respectivas incertezas analíticas expandidas em nível

de 95% de confiança

Sb

Fonte: A autora.

Para os elementos químicos Th (Figura 23) e U (Figura 24), as repetições não

apresentaram valores discrepantes com relação às respectivas concentrações médias,

principalmente ao considerar-se a incerteza analítica expandida em nível de 95% de

confiança.

67

Figura 23 – Variabilidade intra-amostra da concentração de Th determinada em invertebrados

terrestres. As barras de erro referem-se às respectivas incertezas analíticas expandidas em nível

de 95% de confiança

Th

Fonte: A autora.

Figura 24 – Variabilidade intra-amostra da concentração de U determinada em invertebrados

terrestres de Pernambuco. As barras de erro referem-se às respectivas incertezas analíticas

expandidas em nível de 95% de confiança

U

Fonte: A autora.

68

4.5 ELEMENTOS QUÍMICOS EM INVERTEBRADOS DE ÁREAS

URBANAS

4.5.1 Espécies de invertebrados analisadas por EDXRF

Considerando as características da técnica EDXRF, a quantificação de elementos

químicos pode ser realizada em nível de espécies. A seguir, são reportados os resultados das

amostras analisadas, devido à massa das amostras ter sido insuficiente (menor que 100 mg)

para utilização no processo de tratamento químico empregado para solubilização das

amostras. Na Tabela 10 são apresentadas as concentrações dos elementos químicos

quantificados por EDXRF nas amostras de invertebrados de diversas espécies coletadas nas

áreas urbanas manguezal Parque Memorial Arcoverde e Reserva Mata do Frio.

Tabela 10 – Concentrações em mg kg-1 de P, Cl, Fe, Cu, Zn, S e K quantificadas por EDXRF em amostras individuais de alguns invertebrados do Parque Memorial Arcoverde e Reserva

Mata do Frio

Local Espécies Incerteza P Cl Fe Zn S K

Manguezal Memorial Arcoverde

Diptera1 7100 <1000 <100 60 3400 <1700 U% 4 24 17

Brachyura1 15300 <1000 880 370 3400 <2000 U% 3 6 10 31

Coleoptera1 17400 <1000 410 340 3300 <2000 U% 2 8 10 17

Blattodea1 15100 2800 840 190 4700 5900 U% 3 29 4 14 12 20

Reserva Mata do

Frio

Blattodea2 3600 <1000 176 160 2500 <1000 U% 8 14 15 23

Phasmatodea1 9200 6800 <100 180 2600 10600 U% 4 14 14 22 11

Orthoptera 2 7800 <2000 164 220 3800 5300 U% 4 16 13 15 22

Opiliones1 3400 5850 417 750 2100 <1200 U% 8 15 9 7 27

Lepidoptera1 11600 2600 <100 170 6100 11300 U% 3 32 15 5 10

Odonata1 10600 2350 73 170 6900 7000 U% 3 35 33 15 8 17

Coleoptera1 7700 <1300 138 260 2700 4800 U% 4 20 12 20 20

Fonte: A autora.

69

Para o Manguezal do Parque Memorial Arcoverde, das espécies analisadas, a da

ordem Coleoptera apresentou maior acumulação de P com 17.400 mg.kg-1. A espécie da

ordem Blattodea do Parque Memorial Arcoverde alcançou concentrações de Cl, S, e K de

2.800 mg.kg-1, 4.700 mg.kg-1 e 5.900 mg.kg-1, respectivamente. A espécie da infraordem

Brachyura apresentou as maiores concentrações de Zn (370 mg.kg-1) e Fe (880 mg.kg-1).

Potássio só foi encontrado em quantidades consideráveis nas espécies coletadas na

Reserva Ecológica Mata do Frio (Tabela 10). Das espécies analisadas da Reserva Mata do

Frio, indivíduo da ordem Lepidoptera acumulou P e K em maior quantidade, atingindo

11.600 mg.kg-1 e 11.300 mg.kg-1, respectivamente. Os indivíduos da ordem Opiliones

obtiveram as maiores concentrações de Fe e Zn, isto é, 417 mg.kg-1 e 750 mg.kg-1,

respectivamente. A espécie da ordem Phasmatodea apresentou maiores concentrações de Cl,

alcançando 6.800 mg.kg-1. As concentrações de S variaram de 2.300 mg.kg-1 a 6.900 mg.kg-1

nas espécies independente das áreas de coleta.

As concentrações elevadas dos elementos químicos Zn, Cl, K e S quantificadas pela

técnica EDXRF, foram das espécies da Reserva Ecológica Mata do Frio com relação aos

elementos químicos determinados no Manguezal do Parque Memorial Arcoverde.

4.6 AVALIAÇÃO DA QUALIDADE AMBIENTAL DE ÁREAS

URBANAS

Esta seção mostra a análise de todos os resultados obtidos para os elementos químicos

quantificados por EDXRF, GFAAS e ICP-MS das três áreas urbanas investigadas, ou seja, o

manguezal Parque Memorial Arcoverde, a Reserva Ecológica Mata do Frio e o Campus

Tecnológico do Nordeste. As concentrações obtidas dos elementos químicos foram

comparadas com padrões de referência para estudos ambientais utilizando invertebrados

obtidos por Magalhães (2015) no Refúgio Ecológico Charles Darwin.

70

4.6.1 Comparação das concentrações dos elementos químicos quantificados em

invertebrados terrestres com padrões de referência para estudos ambientais

Devido à inexistência de padrões específicos para invertebrados na Legislação

Brasileira, os valores das concentrações dos elementos químicos determinados nas áreas

estudadas foram comparados às faixas de concentração obtidas no fragmento florestal

Refúgio Ecológico Charles Darwin (MAGALHÃES, 2015) e a outros trabalhos utilizando

invertebrados terrestres.

Nas Figuras 25, 26 e 27 estão mostradas as concentrações dos elementos químicos As,

Cu e Zn determinadas em invertebrados terrestres nas áreas urbanas estudadas. O arsênio,

considerado tóxico aos seres vivos (TAO et al., 2014), apresentou concentrações na faixa de

valores de referência estabelecidos por Magalhães (2015) em todas as regiões estudadas.

França et al. (2015a) verificou em espécies da ordem Coleoptera de áreas agrícolas

concentrações de 20 mg.kg-1 de As, demonstrando a capacidade de acumulação de altos teores

deste elemento químico em invertebrado.

As concentrações de As foram semelhantes às de Cu na região do manguezal urbano

do Parque Memorial Arcoverde, porém, para o Campus Tecnológico e a Mata do Frio, Cu

apresentou tendência de teores abaixo dos valores padrão estabelecidos por Magalhães

(2015). Trabalhos realizados por Talarico et al. (2014) em regiões poluídas com metais

pesados, apresentaram acúmulo de Cu em concentrações de 10 mg.kg-1 em Coleoptera.

Karadjova e Markova (2009) encontraram cerca de 21 mg.kg-1 a 40 mg.kg-1 deste metal em

Orthoptera, indicando que a área do Refúgio Ecológico escolhida como referência pode estar

sofrendo impacto com relação a esse elemento químico. Apenas os invertebrados das ordens

Blattodea do Campus Tecnológico e Craterostigmomorpha da Mata do Frio estiveram dentro

da faixa de concentrações de referência (MAGALHÃES, 2015).

Com relação a Zn, foram obtidas concentrações acima dos valores de referência

estabelecidos por Magalhães (2015) nas ordens Craterostigmomorpha na Mata do Frio e

Diptera do manguezal Arcoverde. Mélo (2014), avaliando moluscos terrestres deste

manguezal urbano, também encontrou concentrações elevadas de zinco nos espécimes

coletados. Zinco é um elemento químico essencial aos organismos, estando presente em mais

de setenta enzimas, responsável pelo metabolismo de carboidratos, proteínas, lipídeos e

ácidos nucléicos (YU et al., 2014), todavia, quando em quantidades elevadas, pode ser tóxico

aos indivíduos (MORAES et al., 2009).

71

Figura 25 – Comparação entre as concentrações de As determinadas nas amostras de

invertebrados terrestres e valores de padrões de referência de estudos ambientais empregando

insetos do Refúgio Ecológico Charles Darwin. CMD=Concentração mínima determinada.CT=Campus

Tecnológico. CH=Composta Hymenoptera. D=Diptera. H=Hymenoptera. B= Blattodea. C=Craterostigmomorpha.

O=Orthoptera

Fonte: A autora.

Figura 26– Comparação entre as concentrações de Cu determinadas nas amostras de




O=Orthoptera

Fonte: A autora.

72

Figura 27 – Comparação entre as concentrações de Zn determinadas nas amostras de




O=Orthoptera

Fonte: A autora.

As Figuras 28, 29 e 30 apresentam as concentrações químicas de Fe, Cl e P

determinadas em invertebrados terrestres das áreas urbanas. Ferro apresentou concentrações

acima da faixa de valores de referência determinados por Magalhães (2015) na área do

manguezal Arcoverde, assim como o cloro e o fósforo. Apenas na ordem Hymenoptera 3 os

valores encontrados estiveram na faixa de concentração para este elemento químico

(MAGALHÃES, 2015). Esses valores de Fe observados (FERRARI et al., 2006) nos

invertebrado podem estar relacionados à contaminação das amostras com solo. Com relação

ao cloro, as concentrações obtidas acima da faixa de referência adotados podem estar

relacionadas à proximidade do oceano, pois se trata de uma zona litorânea, diferindo da área

estudada por Magalhães (2015) que não sofre grande influência do “spray” marinho.

73

Figura 28 – Comparação entre as concentrações de Fe determinadas nas amostras de




O=Orthoptera

Fonte: A autora.

Figura 29 – Comparação entre as concentrações de Cl determinadas determinadas nas amostras

de invertebrados terrestres e valores de padrões de referência de estudos ambientais

empregando insetos do Refúgio Ecológico Charles Darwin. CMD=Concentração mínima

determinada.CT=Campus Tecnológico. CH=Composta Hymenoptera. D=Diptera. H=Hymenoptera. B= Blattodea.

C=Craterostigmomorpha. O=Orthoptera

Fonte: A autora.

74

Figura 30 – Comparação entre as concentrações de P determinadas nas amostras de




O=Orthoptera

Fonte: A autora.

Nas Figuras 31, 32 e 33 estão representadas as concentrações obtidas dos elementos

químicos Cd, S e Sb em invertebrados terrestres. Nos invertebrados do manguezal Arcoverde,

as concentrações obtidas de Cd e S em amostras de Hymenoptera mostraram-se acima dos

valores estimados como referência por Magalhães (2015). A faixa de concentração de Cd para

invertebrados pode ter sido uma característica do Refúgio Ecológico Charles Darwin, uma

vez que Silva Neto (2015) também encontrou Cd na vegetação dessa unidade de conservação.

A concentração 0,3 mg.kg-1 de Cd obtida de invertebrados está de acordo com a faixa

de 0,03-0,5 mg.kg-1 estabelecida para plantas. Vale ressaltar que a preocupação com acúmulo

deste elemento químico por organismos vivos merece atenção diante da toxicidade do Cd, o

qual é reconhecidamente prejudicial ao funcionamento de órgãos como rins e fígado em seres

humanos (PAYLISS et al., 2015).

Para o Campus Tecnológico, as concentrações obtidas de Cd, S e Sb estiveram dentro

dos valores de referência de Magalhães (2015), com exceção das amostras de Hymenoptera.

Amostras de invertebrados das ordens Craterostigmomorpha e Orthoptera da Reserva

Ecológica Mata do Frio apresentaram valores inferiores à faixa de concentração química

estabelecida por Magalhães (2015) para o Cd e S. Na Figura 33, pode ser verificada a

75

variabilidade das concentrações de S nos invertebrados com relação ao padrão de referência

obtido por Magalhães (2015).

Com relação ao elemento químico Sb (Figura 33) na área do manguezal urbano,

apenas a amostra da ordem composta de Hymenoptera esteve dentro da faixa de referência, as

demais amostras obtiveram valores acima, indicando claramente impactos antropogênicos, no

manguezal Arcoverde. Antimônio é utilizado, principalmente, em atividades industriais e

pode ser potencialmente tóxico aos seres vivos, podendo provocar uma série de danos aos

indivíduos, como problemas cardíacos, na reprodução e até causar câncer (SUN et al., 2016).

Figura 31 – Comparação entre as concentrações de Cd determinadas nas amostras de




O=Orthoptera

Fonte: A autora.

76

Figura 32 – Comparação entre as concentrações de S determinadas nas amostras de




O=Orthoptera

Fonte: A autora.

Figura 33– Comparação entre as concentrações de Sb determinadas nas amostras de




O=Orthoptera.

Fonte: A autora.

77

As Figuras 34, 35 e 36 apresentam os valores obtidos de Mo, Pb e Th nos

invertebrados terrestres das áreas estudadas. É visível a falta de congruência dos valores

propostos por Magalhães (2015). Porém, a amostra referente à ordem Hymenoptera2 do

manguezal Arcoverde obteve concentração química superior ao valor padrão estipulado por

Magalhães (2015). O elemento químico Pb apresentou também para Hymenoptera2,

concentração na faixa padrão. Estudos realizados em áreas impactadas por

Talarico et al. (2014) e Karadjova e Markova (2009) apresentaram concentrações de

1 mg.kg1 que corroboram com às obtidas por Magalhães (2015), demonstrando uma possível

contaminação ambiental no Refúgio Ecológico Charles Darwin. A região é conhecida como

limítrofe da ocorrência do fosforito uranífero, que pode contribuir para o enriquecimento de

alguns elementos químicos associados ao mineral (SOUZA, 2006).

Para as demais ordens de invertebrados, os valores médios de Mo, Pb e Th nas regiões

avaliadas apresentaram-se abaixo da referência (MAGALHÃES, 2015). Apenas a amostra

Hymenoptera do Campus tecnológico, apresentou concentração de Th no limite de valores de

referência.

Figura 34 – Comparação entre as concentrações de Mo determinadas nas amostras de




O=Orthoptera

Fonte: A autora.

78

Figura 35 – Comparação entre as concentrações de Pb determinadas nas amostras de




O=Orthoptera

Fonte: A autora.

Figura 36-Comparação entre as concentrações de Th determinadas nas amostras de




O=Orthoptera

Fonte: A autora.

79

As concentrações químicas obtidas para Co, Cr, K e U em invertebrados terrestres nas

áreas de estudo estão respectivamente nas Figuras 37, 38, 39 e 40. Foram encontradas

concentrações do elemento químico Co apenas no manguezal urbano, sendo que nas demais

áreas estudadas as amostras de invertebrados terrestres apresentaram valores inferiores ao

limite de detecção das técnicas analíticas empregadas.

Pequena variabilidade da concentração de K foi encontrada, contudo, os valores desse

elemento químico foram representativos para a Reserva Ecológica Mata Frio, devido

apresentarem uma concentração semelhante para as três áreas estudadas. Tal fenômeno pode

ser explicado pelas atividades agrícolas encontradas na região, aumentando a disponibilidade

de K para os insetos. Observou-se que há evidência clara das maiores concentrações de Co,

Cr e U no manguezal Arcoverde, indicando possível impacto antropogênico na região.

Figura 37 – Comparação entre as concentrações de Co determinadas nas amostras de




O=Orthoptera

Fonte: A autora.

80

Figura 38 – Comparação entre as concentrações de Cr determinadas nas amostras de




O=Orthoptera

Fonte: A autora.

Figura 39 – Comparação entre as concentrações de K determinadas nas amostras de




O=Orthoptera.

Fonte: A autora.

81

Figura 40 – Comparação entre as concentrações de U determinadas nas amostras de




O=Orthoptera

Fonte: A autora.

4.6.2 Resolução das fontes de elementos químicos para invertebrados terrestres

A fim de avaliar as correlações entre os elementos químicos determinados nos

invertebrados terrestres, foi obtida a matriz de correlação de Pearson para os invertebrados

(Tabela 11). A análise bivariada demonstrou correlações significativas, destacadas em

vermelho. Altas correlações (r > 0,8) foram observadas para As, Cl, Co, Cu, Fe, Mo, P e Sb.

Os resultados ressaltam, em nível de 95% de confiança, a complexidade da composição de

elementos químicos obtidos apresentados na seção anterior, em que as ordens de

invertebrados são diferenciados quanto à acumulação dos elementos químicos avaliados.

Há evidências de correlação significativa em nível de 95% de confiança entre os

elementos químicos em todos os locais. Para os invertebrados terrestres (Tabela 11), as

correlações mais relevantes foram entre As e Cd (p=0,88), Cl e Cu (p=0,79), Co e Sb

(p=0,75), Co e U (p=0,81), Cu e Fe (p=0,82), Fe e Sb (p=0,73), Fe e U (p=0,81), Mo e Sb

(p=0,79), P e S (p=0,86) e Sb com U (p=0,87).

82

Tabela 11 – Matriz de correlação de Pearson das concentrações de elementos químicos

determinados em invertebrados terrestres das áreas urbanas estudadas. Valores em destaque

significativos em nível de 95% de confiança

Fonte: A autora.

A Análise por Componentes Principais (PCA) foi empregada para verificar as

correlações entre os elementos químicos por meio das componentes principais 1, 2 e 3. Como

resultado da PCA, a Componente Principal 1 explicou 35,02 %, a Componente Principal 2,

19,80 % e, finalmente, a Componente Principal 3 refletiu 17,23% da variância total. Para essa

análise, foram escolhidas três componentes principais que levaram a explicação de 72% da

variância total dos dados.

Na Figura 41 estão representadas as relações entre as componentes principais CP 1 x

CP 2 (41A), CP 1 x CP 3 (41B) e CP 2 x CP 3 (41C), demonstrando a associação entre os

elementos químicos quantificados nos invertebrados terrestres das áreas urbanas investigadas.

De acordo com a análise grupos de elementos químicos foram identificados como As-Cd-Mo-

P-S na Figura 41A, Cd-Fe-Sb-U na Figura 41B e Cl, Cu, Fe e Zn na Figura 41C. Cabe

ressaltar que as relações entre elementos químicos foram consideradas complexas. Alguns

agrupamentos não puderam ser explicados, como é o caso de K-Th-Pb na Figura 41C.

As Cd Cl Co Cr Cu Fe K Mn Mo P Pb S Sb Th U Zn As 1

Cd 0,88 1

Cl 0,11 -0,22 1

Co 0,13 0,29 0,22 1

Cr 0,48 0,33 0,18 0,13 1

Cu 0,08 -0,07 0,79 0,57 0,17 1

Fe 0,41 0,34 0,63 0,57 0,34 0,82 1

K -0,45 -0,33 -0,18 -0,01 -0,27 -0,27 -0,32 1

Mn -0,06 -0,08 0,56 0,47 -0,26 0,49 0,45 -0,08 1

Mo 0,46 0,69 -0,16 0,68 -0,17 0,14 0,33 0,05 0,28 1

P 0,58 0,50 -0,08 0,20 0,01 -0,08 0,14 -0,17 -0,05 0,55 1

Pb -0,30 -0,03 -0,13 0,22 -0,64 0,13 0,06 0,50 0,25 0,43 -0,28 1

S 0,66 0,55 0,05 0,05 -0,12 -0,02 0,17 -0,36 0,10 0,54 0,86 -0,19 1

Sb 0,57 0,58 0,29 0,75 0,17 0,60 0,73 -0,20 0,27 0,79 0,59 0,14 0,56 1

Th 0,08 0,35 -0,13 0,42 0,28 0,00 0,28 0,33 0,13 0,29 -0,33 0,37 -0,46 0,10 1

U 0,56 0,65 0,21 0,81 0,38 0,55 0,81 -0,20 0,31 0,70 0,37 0,12 0,25 0,87 0,50 1

Zn -0,08 -0,38 0,60 -0,32 0,04 0,55 0,26 -0,22 -0,11 -0,52 -0,33 -0,02 -0,17 -0,07 -0,39 -0,21 1

83

Figura 41 – Agrupamentos das variáveis a partir da Análise por Componentes Principais.

A.Valores das componentes principais 1 e 2. B. Valores das componentes principais 1 e 3.

C. Valores das componentes principais 2 e 3

A B

C

Fonte: A autora.

Com os resultados obtidos da Análise de Componentes Principais, foi possível

elucidar os resultados da matriz de correlação de Pearson do ponto de vista multivariado

(Tabela 11). De acordo com o agrupamento das amostras obtido pelo dendrograma da

Figura 42, foi possível corroborar a hipótese do impacto ambiental na unidade amostral de

área urbana AV, manguezal Parque Memorial Arcoverde.

Existe um agrupamento visível das unidades amostrais da Mata do Frio (MF), sendo

que o MF1 não apresentou semelhança para as concentrações de elementos químicos como as

demais amostras. Quanto às unidades amostrais do Campus Tecnológico, ambas as amostras

84

foram classificadas no mesmo grupo da Reserva Ecológica Mata do Frio. Porém, não pode ser

descartado nessas áreas impacto antropogênico. Estas ligações pelo dendrograma reforçam a

utilização de invertebrados terrestres para estudos de impactos ambientais, como os estudos

realizados por Karadjova e Markova (2009), Talarico, et al. (2014) e Mélo (2014) que

demonstram que o emprego dos invertebrados como biomonitores é viável devido sua

capacidade de acumular elementos químicos, podendo permitir a caracterização química de

ecossistemas urbanos.

Figura 42 – Dendrograma dos valores das componentes principais das concentrações de

elementos químicos determinadas nos invertebrados terrestres das áreas urbanas estudadas

Fonte: A autora.

85

5. CONCLUSÕES

A partir do emprego de invertebrados terrestres das áreas urbanas estudadas para

quantificar concentrações de elementos químicos para análise de qualidade ambiental,

conclui-se que:

1. A ordem Hymenoptera foi apresentada como a mais abundante das áreas urbanas da

Região Metropolitana do Recife.

2. A armadilha do tipo “pitfall” foi a mais eficiente para coleta de invertebrados

terrestres nas condições desse trabalho.

3. Com a aplicação das técnicas analíticas EDXRF, GFAAS e ICP-MS, dezesseis

elementos químicos foram quantificados nos tecidos dos invertebrados terrestres

pertencentes às ordens Hymenoptera, Orthoptera, Blattodea, Craterostigmomorpha e

Diptera.

4. A Reserva Mata do Frio aparentou possuir maior diversidade de ordens de

invertebrados terrestres que o manguezal Parque Memorial Arcoverde e Campus

Tecnológico.

5. Das áreas urbanas investigadas, o manguezal Parque Memorial Arcoverde apresentou

maiores características de ambiente impactado, devido às maiores concentrações de

elementos tóxicos como Co, Cu, Mo, S, Sb, Zn e Cd.

6. A execução da metodologia deste trabalho mostrou-se nos padrões de qualidade de

acordo com os resultados de variabilidade intra-amostras. Sb e Mo apresentaram

variabilidade.

7. De modo geral, não foi observada variabilidade entre as amostras, como também os

resultados deste trabalho mostraram não ter havido problemas no procedimento de

preparação das amostras.

8. Por meio da análise EDXRF foi observado que os invertebrados da Reserva Mata do

Frio acumularam maiores concentrações dos elementos químicos Cl, Zn, Cu, K e S.

9. A resolução das fontes de elementos químicos mostrou-se bastante complexa, contudo

grupos de elementos químicos puderam ser identificados, principalmente entre

elementos tóxicos como Cd e Sb.

10. A correlação entre elementos químicos contribuiu para a separação das áreas do ponto

de vista de avaliação da qualidade ambiental, comprovando a utilização de

invertebrados como biomonitores.

86

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO … · A coleta dos invertebrados para realização do estudo...

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