Avaliação da toxicidade de nanopartículas de óxido de cobre através de macrófitas da especie Landoltia punctata

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2014.

O uso e aplicabilidade das nanopartículas de óxido de cobre (NPCuO) tem aumentado consideravelmente nos dias atuais principalmente no campo da ciência e das indústrias. A NPCuO é bastante utilizada principalmente como componente em tinta anti-incrustante de embarcações. Embora se verifique uma utilização crescente desta partícula, estudos desenvolvidos para avaliar seus potenciais impactos ao meio ambiente ainda são escassos. Assim sendo o presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos tóxicos da NPCuO utilizando macrófitas aquáticas da espécie Landoltia punctata como organismo- teste. A metodologia utilizada para os ensaios teve como base as normatizações ISO 20079 e da OECD 221, porém com adaptações. Com o objetivo de avaliar a estabilidade, tamanho e forma da NPCuO foram realizados procedimentos para a sua caracterização através de microscopia eletrônica de transmissão (MET), análise de área superficial e análise do potencial Zeta. O delineamento experimental se deu pela exposição do organismo-teste a três diferentes concentrações da NPCuO, além do grupo controle, sendo 0.1, 1.0 e 10.0 g.L-1. Cada tratamento se deu em seis repetições totalizando 24 unidades experimentais utilizadas em testes com duração de sete dias. No ensaio foi avaliada a taxa de crescimento, alterações na organização ultraestrutural e morfológica e, conteúdo de pigmentos fotossintetizantes. Além dos procedimentos normatizados foram realizadas análises microscópicas para avaliar possíveis alterações citológicas após a exposição. Diferentemente do esperado não foram observados efeitos significativos p<0,05 na taxa de crescimento dos organismos expostos as diferentes concentrações. Essa premissa é comprovada ao se verificar no máximo a CE20 na máxima concentração de NPCuO. Os danos sobre a ultraestrutura e conteúdo de pigmentos fotossintetizantes foram bastante expressivos e não foram encontradas nanopartículas no interior das macrófitas durante a microscopia. Isto remete a hipótese de que com o aumento do período de exposição os efeitos de inibição de crescimento poderiam aumentar. O acúmulo de Cu2+ pela planta denota que a toxicidade pode ter sido provocada pelos íons liberados na amostra. A bioacumulação apresentada pela planta pode provocar efeitos tóxicos nos níveis mais altos da cadeia trófica indicando a necessidade de avaliar a bioamplificação dos efeitos dos íons da NPCuO.<br>

Abstract : The use and applicability of copper oxide nanoparticles (NPCuO) has increased substantially today mainly in the fields of scientific and industry. The NPCuO is widely used mostly as a component of antifouling paints in ships. Although there is an increasing use of this particle, studies developed to evaluate the potential environmental impacts are scarce. Thus the present study has aimed to evaluate the toxic effects of NPCuO on the duckweed Landoltia punctata sp. The test methodology used was OECD and ISO/DIS 20079 normalizations with some adaptations. For a better understanding of the effects and to complement this research, microscopic analysis was done to assess the physiological implications inside the cells of L. punctata and at the same time the uptake of copper ions by the duckweed. Also the characterization of the nanoparticle in this study by Transmition Electronic Microscopy (TEM), superficial area analysis and Zeta potential analysis was done. The experimental procedure was by exposure of the test-organism to three different concentration of NPCuO, above the control group, being 0.1, 1.0 and 10.0 g.L-1. Each treatment was done in six replicates totaling 24 experimental units used in assay with lasting seven days. In the test the growth rate, morphological and cytological alterations and photosynthetic pigments were evaluated. In addition to the standardized procedures microscopic analyzes were performed to assess possible cytological changes after exposure. Contrary to expected results haven't been observed meaning effects p<0,05 in the growth rate of organisms exposed to concentrations of nanoparticle. This fact is proven EC20 in at most a very high concentration of NPCuO. The damage on the morphology and photosynthetic material were quite significant and the nanoparticles were not observed in the cells during the microscopy. This leads to the conclusion that with the increase of the exposure period the growth inhibitory effects could increase. The accumulation of Cu2+ by the plant indicates that toxicity can be caused by ions released in the sample. The bioaccumulation presented by the plant can cause toxic effects on higher trophic levels indicating the need to evaluate the effects of biomagnifications of ions NPCuO.