Resumo

O rápido crescimento demográfico ao longo de regiões costeiras tem sido responsável pelo descarte inadequado de milhares de toneladas de contaminantes em oceanos e mares ao redor do mundo. A quantidade de resíduos produzidos e despejados no ambiente está diretamente relacionada ao crescimento populacional, ao grau de urbanização e ao padrão de consumo. Estima-se que mais de 100 mil compostos sintéticos diferentes tenham sido utilizados no último século, nos mais diversos bens de consumo. Entretanto, considerando todas as legislações vigentes em escala global, apenas uma fração dessas moléculas é de alguma forma gerenciada. Esse descompasso entre a diversidade de contaminantes lançados no ambiente e as legislações vigentes ocorre em parte devido ao desconhecimento dos níveis ambientais desses contaminantes (em escala espacial e historicamente acumulados). Adicionalmente, a avaliação da contaminação ambiental, bem como dos seus efeitos sobre a saúde humana e ambiental, frequentemente esbarra na superficialidade das abordagens realizadas. Em termos de níveis ambientais, a maioria dos estudos tem se preocupado em determinar concentrações dos contaminantes em uma única matriz, sem se preocupar com a infinidade de interações que estas podem apresentar com outros compartimentos ambientais. Além disso, abordagens temporais sobre níveis de contaminação, empregando testemunhos sedimentares datados, são ainda escassas na literatura científica especializada. Assim como, estudos ecotoxicológicos abordam em sua maioria, somente os efeitos da contaminação sobre uma ou mais espécies, deixando de lado os impactos sobre as comunidades humanas. Similarmente, investigações que integrem informações sobre níveis ambientais de contaminantes e o risco às populações humanas, que são expostas via dieta, praticamente não foram realizadas para muitos dos contaminantes avaliados nos estudos. Portanto, a presente proposta visa realizar um estudo integrado da contaminação e dos efeitos ambientais de grupos de moléculas atualmente relacionadas com graves impactos sobre o ambiente e a saúde humana (elementos inorgânicos (Ag, Al, As, Cd, Cu, Cr, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb, S, Se e Zn), hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs), bifenilas policloradas (PCBs), pesticidas organoclorados (Ocs), compostos butilestânicos (Bts), alquilfenois, etinilestradiol, triclosan e bisfenol-A). O estudo será realizado em três dos maiores adensamentos urbanos da costa brasileira (Baixada Santista, Baía de Guanabara e litoral de Recife), onde paralelamente a análise de sedimentos superficiais e testemunhos sedimentares a serem datados, será conduzido um estudo sobre a evolução das manchas urbanas nos últimos 100 anos. Esses dados permitirão compreender como o estabelecimento de grandes adensamentos urbanos litorâneos contribuem para o aporte de contaminantes na zona costeira. Adicionalmente, no que tange aos efeitos desses contaminantes, serão realizadas avaliações de risco ambiental em diferentes níveis de organização biológica e a saúde humana. Essas avaliações serão realizadas com base nos níveis de contaminação, que são detectados em amostras de sedimentos superficiais e em espécies de pescados frequentemente consumidas pela população. A integração entre os nívies ambientais e as referidas avaliações de risco, assim como a criação de um banco de dados e a modelagem matemática dos resultados, subsidiarão análises que poderão redundar em uma revisão profunda das legislações brasileiras pertinentes a contaminação ambiental. Tais revisões irão sugerir melhorias, modificações ou adequações a realidade nacional e conta com apoios já firmados de instiutições públicas estaduais, municipais e internacional (United States Environmental Protection Agency). Além disso, o presente INCT contemplará investigações com potencial para geração de produtos tecnológicos, uma vez que, técnicas de detecção eletroquímica e de remediação (química e microbiológica) para alguns desses contaminantes serão investigadas e desenvolvidas para possível aplicação nas áreas impactadas. Sendo assim, será obtida uma visão ampla e integrada da contaminação e da toxicidade dos mesmos nos ambientes estudados, permitindo avaliar, de forma inédita, o risco ambiental e humano relacionado a esses contaminantes nas

áreas de estudo. A presente proposta também contribuirá para formação de recursos humanos capacitados a lidar com diversos aspectos das avaliações de qualidade ambiental, com vistas à melhoria da qualidade de vida da população. Nesse aspecto, além de contribuir para formar graduados, mestres, doutores e pós-doutores, o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Análise Histórica Integrada de Poluição em Sistemas Aquáticos (INCT-AHIPSAQ) oportunizará a formação com qualidade e elevado nível de internacionalização, através de parcerias estabelecidas com renomados pesquisadores de várias universidades da América do Norte e da Europa. Finalmente, estão previstos a criação de um portal de internet sobre contaminação marinha, a produção de documentários sobre as diferentes etapas do projeto e ciclos de palestras, voltados para jovens em idade escolar e para sociedade civil organizada; que irá contribuir para uma melhoria na percepção pública da pesquisa em ciência e tecnologia, ainda bastante incipiente no Brasil. Dessa forma, a estruturação do INCT-AHIPSAQ fomentará desenvolvimento nacional impactando positivamente nos setores científico, tecnológico, social e educacional.

Abstract

The absence of urban planning due to the rapid population growth along coastal areas has been responsible for the inappropriate disposal of several tons of contaminants in oceans and seas worldwide. The amount of produced waste discharged in the environment is directly related to population growth, urbanization degree and consumption patterns. It has been estimated that more than 100 000 different synthetic compounds have been used in consumer goods during the last century. However, considering the prevailing legislation on a global scale, only a fraction of these molecules is in some way managed. This mismatch between the diversity of contaminants released into the environment and the laws in force occurs due to lack of knowledge on the environmental levels of these contaminants (in space and historically accumulated scale). Additionally, evaluation of environmental contamination and its effects on human and environmental health, often run over with the superficiality of the approaches used. Concerning environmental levels, most studies have focused on determining concentrations of contaminants in a single matrix neglecting the myriad of interactions that these may have with other environmental fields. Furthermore, chronological approaches to investigate contamination levels using dated sediment cores are scarce in the scientific literature. In the same way, most ecotoxicological studies address the effects of contamination on one or more species, ignoring the impacts on communities. In addition, investigations that integrate information about environmental levels of contaminants and the risk to human populations exposed via diet were still not performed, for many of the contaminants evaluated in this study. Therefore, the present proposal aims to carry out an integrated study of the contamination and its environmental effects of molecules groups currently related to severe impacts on the environment and human health (inorganic elements (Ag, Al, As, Cd, Cu, Cr, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb, S, Se and Zn), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), polychlorinated biphenyls (PCBs), organochlorine pesticides (OCs), butyltin compounds (Bts), alkylphenols, ethinylestradiol, triclosan and bisphenol-A) . The study will be conducted in three of the largest urban concentrations of the Brazilian coast (Baixada Santista, Guanabara Bay and the coast of Recife), where a study on the evolution of urban patches over the last 100 years will be conducted, in parallel to the analysis of surface sediments and dated sediment cores. These data will allow the understanding of the contribution of large coastal urban concentrations in the contaminants inputs in the coastal zone. Additionally, regarding the biological effects of these contaminants, a multilevel environmental risk assessment together with an evaluation of the threat to human health will be conducted. The latter will be performed based on contamination levels detected in samples of surface sediments and fish species commonly consumed by the population.

The integration of the environmental levels and the referred risk assessments, together with the creation of a databank and the mathematical modeling of the results, will give subsides to a detailed revisions of the Brazilian legislation in what concerns environmental contamination. These revisions will suggest improvements, modifications or adaptations to the national reality. Additionally, the proposed INCT will include investigations with the potential to generate technological products, since techniques of electrochemical detection and remediation (chemical and biological), for some of these contaminants, will be developed for possible applications in the impacted areas. Thus, a broad and integrated view of contamination and toxicity of the environmental contaminants study, which will allow the evaluation of environmental and human risk by these contaminants, in an unprecedented way, will be achieved. The proposed project will also contribute to training of human resources, with the capacity to deal with diverse aspects of environmental quality evaluation, therefore, aiming at better life quality to human populations. In this respect, in addition to contributing to undergraduate, master, doctorate and postdoctorate training, the National Institute of Science and Technology Historical Integrated Analysis of Pollution in Aquatic Systems (INCT-AHIPSAQ) will create opportunity to high quality training, with high level of internationalization, through collaborations with renowned researchers from various universities in North America and Europe. Finally, the creation of an internet portal on marine pollution, producing documentaries about the various project stages and cycles of lectures aimed at school youths and civil society; will contribute to an improvement in the public perception of science, still incipient in Brazil. As such, the structuring of INCT- AHIPSAQ will promote national development positively impacting the scientific, technological, social and educational areas.

Objetivos

Os objetivos gerais do presente INCT abrangem questões acadêmicas, tecnológicas, de extensão e ensino.

Objetivos gerais acadêmicos:

1) Avaliar temporalmente e espacialmente a influência da urbanização na contaminação de regiões costeiras e determinar os seus efeitos ambientais e na saúde humana;

2) Desenvolver técnicas de biorremediação que possam ser empregadas nas áreas estudadas;

3) Incrementar a infraestrutura analítica das instituições participantes;

4) Nuclear uma rede de intercâmbio científico entre os diversos grupos nacionais e internacionais participantes;

Tecnológicos:

5) Desenvolver novos sensores para detecção rápida e de baixo custo de contaminantes no ambiente marinho;

6) Desenvolver técnicas de biorremediação que possam ser empregadas para resolução de problemas de contaminação em sedimentos;

Ensino:

7) Formar pessoal de nível superior capaz de atuar em temas interdisciplinares, com inovações metodológicas e tecnológicas;

8) Fomentar a criação do projeto político pedagógico da pós-graduação em análise costeira integrada da UNIFESP, campus baixada santista;

Extensão:

9) Subsidiar ações de políticas públicas;

10) Melhorar a percepção pública de ciência através das atividades de divulgação cientifica.

Áreas de estudo

O instituto terá como áreas de estudo alguns dos maiores adensamentos urbanos brasileiros localizados na região costeira (Recife-PE, Baixada Santista-SP e Baía de Guanabara-RJ; Figura 2). Essas três metrópoles juntas somam mais de 15 milhões de habitantes e tem um histórico de urbanização desde a época do descobrimento do Brasil. Nessas três localidades serão realizadas as Etapas 1 e 2 do projeto (conforme descrito no item 5), referente ao crescimento da mancha urbana, histórico deposicional, níveis recentes de contaminação, análises ambientais ecotoxicológicas e de fauna e a modelagem estatística por equações estruturais. A Etapa 3 do projeto, referente às vias de transferência de contaminantes para populações humanas através do consumo de pescado, será realizada somente na região da Baixada Santista. Essa limitação deve-se a dificuldade nas obtenções de amostras de seres humanos.

A escolha das áreas de estudo contempladas pela presente proposta levou em consideração diversas particularidades de cada região e das instituições envolvidas na proposta. As três áreas são grandes centros urbanos que possuem um histórico centenário de urbanização. Todas as metrópoles investem em atividades econômicas que muitas vezes geram conflitos de interesse, como o turismo às praias, o desenvolvimento dos terminais portuários, o crescimento de áreas urbanas e industriais. Devido à falta de planejamento urbano, as três localidades possuem áreas costeiras em franco processo de degradação. Além disso, nas regiões residem populações de baixa renda habitando áreas marinhas alagadas (manguezais) e portanto, irregulares para moradia. A falta de saneamento e o consumo de peixes, moluscos e caranguejos locais, tornam essas populações as mais expostas aos contaminantes.

A Baixada Santista, composta pelos municípios de Bertioga, Cubatão, Guarujá, Itanhaém, Mongaguá, Peruíbe, Praia Grande, Santos e São Vicente, possui características geográficas peculiares de formação e de uso da terra marcada por explosão imobiliária devido ao turismo, acompanhada diretamente por forte crescimento populacional nos últimos anos. Localizada na região central do litoral paulista, esta região foi escolhida devido ao fato de historicamente possuir zonas costeiras sob forte impacto de processos de urbanização e industrialização. A região também abriga terminais de pescas industriais e inúmeras cooperativas de pescadores artesanais. Além disso, nesta região está o maior porto da América Latina, o qual realiza dragagens periódicas para o aprofundamento do seu canal de acesso.

A Baía de Guanabara com aproximadamente 380 km2 de área, é margeada por uma região extremamente populosa e industrializada do estado do Rio de Janeiro pertencente a 15 diferentes municípios. No interior da baía existem manguezais submetidos diretamente às ações humanas e efluentes de origem urbana e industrial. Além disso, a existência de áreas agrícolas, a construção do complexo Petroquímico COMPERJ, a presença de um dos mais movimentados terminais portuários do Brasil e a refinaria de Duque de Caxias contribuem com aportes frequentes de compostos orgânicos sintéticos e metais para região.

A região metropolitana de Recife (RMR) é o segundo maior centro urbano da Região Nordeste e a terceira maior densidade populacional do Brasil, sendo formada por 14 municípios, com uma população estimada em 3,7 milhões de habitantes (IBGE, 2010). Esta região abriga o complexo estuarino da Bacia do Pina - Bacia Portuária que, devido ao desenvolvimento urbano e à ocupação desordenada de suas margens, resultaram em um sistema completamente alterado em relação às suas características iniciais. Os rios que formam a Bacia do Pina consistem basicamente da drenagem urbana da RMR, fazendo da região o corpo receptor de efluentes industriais e domésticos não tratados. Contraditoriamente, dois dos rios formadores desta Bacia, os rios Jordão e Pina, atravessam uma área de manguezal de 225 ha, que é enquadrada como Área de Proteção Ambiental, mas está encravada no meio da cidade de Recife, sendo considerada a maior floresta de mangue urbano do Brasil. A Bacia do Pina conflui para o baixo estuário do Rio Capibaribe, onde ocorre a zona portuária (Porto do Recife), até sua desembocadura no Oceano Atlântico. Nesta área as obras de dragagem para as operações portuárias são frequentes. Além disto, todo o complexo Bacia do Pina - Bacia portuária sofre uma grande pressão antrópica devido ao intenso tráfego de embarcações, sejam de pequeno ou grande porte.