O impacto de metais tóxicos na produtividade agrícola

01 de fevereiro de 2016

José Tadeu Arantes | Agência FAPESP – A contaminação do solo e da água por metais tóxicos constitui um grave problema para a agricultura, prejudicando os produtores, com a perda de produtividade das plantas afetadas; e os consumidores, com efeitos danosos que o consumo dessas plantas pode acarretar para a saúde.
As várias facetas do problema foram estudadas em profundidade pelo projeto temático “Estresse oxidativo induzido por metais: novas abordagens”. Desenvolvida ao longo de cinco anos, de 2010 a 2015, a pesquisa teve o apoio da FAPESP.
“Os dois metais que estudamos foram o alumínio e o cádmio. E a planta eleita para a nossa investigação foi o tomateiro”, disse à Agência FAPESP o pesquisador responsável pelo projeto, Ricardo Antunes de Azevedo, professor titular da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz da Universidade de São Paulo (Esalq-USP).
“Diferentemente do que ocorre com o zinco, o níquel e outros metais, o alumínio e o cádmio não são utilizados pelos seres vivos como nutrientes”, afirmou o pesquisador. “Ao contrário, sua toxicidade prejudica as plantas de várias maneiras – por exemplo, inibindo o desenvolvimento radicular e, assim, rebaixando a absorção de água e nutrientes pelas raízes. As consequências podem ir da diminuição da produtividade da lavoura até a morte das plantas.”
A grande quantidade de alumínio é uma característica natural da crosta terrestre. Ele é, de fato, o elemento metálico mais abundante da crosta. Como a hidrólise do alumínio produz íons de hidrogênio, a forte presença desse metal constitui um dos principais fatores de acidificação do solo. “Em pH neutro, o alumínio é geralmente inofensivo, mas, em solos ácidos, pode ter um impacto muito negativo no desenvolvimento das plantas”, informou Azevedo.

O cádmio também é encontrado, porém, em quantidade muito menor. Nesse caso, sua presença se deve principalmente à poluição ambiental decorrente de fatores antrópicos, como, por exemplo, a mineração desse metal e a fabricação e descarte de produtos derivados, como pilhas de níquel-cádmio, pigmentos etc.
“O grande problema em relação ao cádmio, que pode estar presente no solo ou na água de irrigação, decorre do fato de que ele é facilmente absorvido e acumulado pela planta mesmo quando em concentrações muito baixas no ambiente. E, se essa planta vier a ser utilizada por animais ou seres humanos, o metal tóxico poderá eventualmente chegar ao organismo do consumidor”, informou o pesquisador.
Um aspecto muitas vezes negligenciado da questão e apontado pelo estudioso é que a contaminação por cádmio pode ocorrer mesmo quando a planta não é diretamente ingerida. É o caso, por exemplo, do tabaco. As folhas da planta acumulam cádmio e, durante a queima, o metal é eventualmente transferido ao consumidor por meio do sistema respiratório. Pesquisas demonstraram que a concentração de cádmio tende a ser maior em fumantes do que em não fumantes.

Produtividade da lavoura

Além dos danos potenciais à saúde dos consumidores, a contaminação por cádmio pode comprometer também a produtividade da lavoura, devido principalmente ao estresse causado nas plantas. “As plantas sofrem dois tipos de estresses: abióticos, provocados por metais, falta de água, excesso de temperatura etc.; e bióticos, provocados por patógenos. Faz parte do metabolismo celular normal a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs). Mas há um mecanismo de autorregulação que mantém essa produção abaixo do patamar crítico. Em situação de estresse, porém, ocorre um desbalanceamento e a produção de EROs torna-se muito maior. Dependendo do nível, isso pode levar até mesmo à morte da planta” explicou Azevedo.

A pesquisa abordou a questão por vários ângulos. Especialmente interessante foi o estudo feito com a técnica de enxertia. “Trata-se de uma técnica bastante antiga e muito disseminada na agricultura. Utilizamos a enxertia para entender como uma parte da planta, contaminada por cádmio, sinaliza para a outra parte, não contaminada, que está sendo estressada”, disse o pesquisador.
Na enxertia, o porta-enxerto é constituído pela raiz e base do caule; a ele é acoplado o enxerto, composto pela parte aérea da planta. O procedimento adotado no estudo foi cultivar plantas em presença do metal e plantas sem presença do metal e, depois, fazer a enxertia recíproca. “Em outras palavras, trocamos as partes de cima das plantas, conectando ao porta-enxerto contaminado o enxerto não contaminado e ao porta-enxerto não contaminado o enxerto contaminado. A ideia é simples, mas sua realização prática exigiu um grande número de controles, pois o próprio processo da enxertia já constitui um estresse para a planta, mesmo que temporário”, afirmou Azevedo.

O resultado foi publicado no artigo “Cadmium stress antioxidant responses and root-to-shoot communication in grafted tomato plants”, na revista Biometals .
A conclusão foi que ocorre a sinalização do estresse tanto em um sentido como no outro. Não apenas o metal da raiz é transportado para a parte aérea (o que era de esperar, apesar da quantidade transportada variar), mas também o metal da parte aérea é transportado para a raiz (e este não era um resultado intuitivo).

Outro tópico importante explorado pela pesquisa foi a genotoxicidade. No caso específico, tratou-se de investigar o efeito do metal tóxico na estrutura dos ácidos nucleicos da planta. Isto é, se o cádmio se ligava ou não ao DNA, e, caso a resposta fosse positiva, que consequências resultariam disso. “Verificamos que, sim, o cádmio altera bastante a taxa de divisão celular e provoca uma série de aberrações cromossômicas. Entre elas, a formação de quebras e pontes cromossômicas durante a mitose – o processo de divisão celular. Isso ocorre mesmo em concentrações muito baixas do metal. Estas não provocam nenhuma manifestação visível de que a planta esteja estressada. Mas as alterações intracelulares são muito expressivas”, declarou o pesquisador.
As consequências do efeito dos metais dependem de uma série de variáveis. Uma delas é o tipo de cultivar exposto ao metal. Há cultivares mais tolerantes e cultivares menos tolerantes. Ou seja, existe uma diversidade de mecanismos envolvidos, que podem modificar a taxa de absorção do cádmio pela planta ou reduzir o efeito do metal uma vez absorvido. Por isso, o projeto também envolveu a mutagênese e a seleção de mutantes mais tolerantes. Para o produtor, a compreensão de tais mecanismos possibilita que estes sejam explorados em programas de melhoramento, com vistas a obter plantas mais resistentes. Mas, para o consumidor, o consumo de uma planta mais resistente pode até mesmo significar, eventualmente, a absorção ainda maior do metal tóxico.

“Para um consumo totalmente seguro, seria preciso saber se o solo ou água utilizados no cultivo estavam ou não contaminados, e, estando, em que parte da planta se acumulou o metal, se naquela que será consumida ou naquela que será descartada. Há uma grande quantidade de fatores, o que torna o estudo bastante complexo”, ponderou Azevedo.

Por isso, outra vertente do projeto temático foi exatamente estudar o processo de fitorremediação, isto é, de recuperação de solos contaminados mediante o plantio de espécies vegetais altamente resistentes capazes de absorver e, assim, retirar os metais pesados do ambiente. São plantas como a Dolichos lablab, que acumulam grande quantidade de cádmio sem ter seu desenvolvimento afetado, podendo ser utilizadas como fitoestabilizadoras de cádmio.

Artigo a respeito foi submetido para publicação no Journal of Soils and Sediments e encontra-se atualmente no prelo: “Physiological and biochemical responses of Dolichos lablab L. to cadmium support its potential as a cadmium phytoremediator”.

No total, o projeto temático já ensejou mais de 50 artigos em publicações especializadas e há vários outros em processo de elaboração. Toda a experimentação foi realizada em estufa, em plantios no solo ou em sistema hidropônico. O tomateiro foi escolhido por ser uma planta-modelo em genética, com grande quantidade de cultivares e grande quantidade de mutantes. Além disso, uma das cultivares dessa espécie, a Micro-Tom (tomate-cereja miniatura), que produz uma planta de pequeno porte e frutos pequenos, tem um ciclo de vida muito curto, ao redor de 90 dias, o que constitui uma grande vantagem para a prática experimental. Finalmente, o tomate é um produto economicamente importante, consumido em larga escala no mundo inteiro, tanto in natura como por meio de derivados.

Contaminantes emergentes na água

30/9/2010

Por Fabio Reynol
 
Agência FAPESP – Durante a década de 1990, houve uma redução na população de jacarés que habitava os pântanos da Flórida, nos Estados Unidos. Ao investigar o problema, cientistas perceberam que os machos da espécie tinham pênis menores do que o normal, além de apresentar baixos índices do hormônio masculino testosterona.
Os estudos verificaram que as mudanças hormonais que estavam alterando o fenótipo dos animais e prejudicando sua reprodução foram desencadeadas por pesticidas clorados empregados em plantações naquela região.
Esses produtos químicos eram aplicados de acordo com a legislação norte-americana, a qual estabelecia limites máximos baseados em sua toxicidade, mas não considerava a alteração hormonal que eles provocavam, simplesmente porque os efeitos não eram conhecidos.
Assim como os pântanos da Flórida, corpos d’água de vários pontos do planeta estão sendo contaminados com diferentes coquetéis que podem conter princípios ativos de medicamentos, componentes de plásticos, hormônios naturais e artificiais, antibióticos, defensivos agrícolas e muitos outros em quantidades e proporções diversas e com efeitos desconhecidos para os animais aquáticos e também para pessoas que consomem essas águas.
“Em algumas dessas áreas, meninas estão menstruando cada vez mais cedo e, nos homens, o número de espermatozoides despencou nos últimos 50 anos. Esses são alguns problemas cujos motivos ninguém conseguiu explicar até agora e que podem estar relacionados a produtos presentes na água que bagunçam o ciclo hormonal”, disse Wilson Jardim, professor titular do Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), à Agência FAPESP.
O pesquisador conta que esses contaminantes, chamados emergentes, podem estar por trás de vários outros efeitos relacionados tanto à saúde humana como aos ecossistemas aquáticos.
“Como não são aplicados métodos de tratamento que retirem esses contaminantes, as cidades que ficam à jusante de um rio bebem o esgoto das que ficam à montante”, alertou o pesquisador que coordena o Projeto Temático “Ocorrência e atividade estrogênica de interferentes endócrinos em água para consumo humano e em mananciais do Estado de São Paulo”, apoiado pela FAPESP.
O aumento no consumo de cosméticos, de artigos de limpeza e de medicamentos tem piorado a situação, de acordo com o pesquisador, cujo grupo encontrou diversos tipos de produtos em amostras de água retirada de rios no Estado de São Paulo. O antiinflamatório diclofenaco, o analgésico ácido acetilsalicílico e o bactericida triclosan, empregado em enxaguatórios bucais, são apenas alguns exemplos.
A esses se soma uma crescente coleção de cosméticos que engorda o lixo químico que vai parar nos cursos d’água sem receber tratamento algum. “Estima-se que uma pessoa utilize, em média, dez produtos cosméticos e de higiene todos os dias antes mesmo de sair de casa”, disse Jardim.
Sem uma legislação que faça as empresas de distribuição retirar essas substâncias tanto do esgoto a ser jogado nos rios como da água deles captada, tem sido cada vez mais comum encontrar interferentes hormonais nas torneiras das residências. Os filtros domésticos disponíveis no mercado não dão conta dessa limpeza.
“Os métodos utilizados pelas estações de tratamento de água brasileiras são em geral seculares. Eles não incorporaram novas tecnologias, como a oxidação avançada, a osmose inversa e a ultrafiltração”, disse o professor da Unicamp, afirmando acreditar que tais métodos só serão incorporados pelas empresas por meio de uma legislação específica, uma vez que eles encareceriam o tratamento.
Peixes feminilizados
Uma das primeiras cidades a enfrentar esse tipo de contaminação foi Las Vegas, nos Estados Unidos. Em meio a um deserto, o município depende de uma grande quantidade de água retirada do lago Mead, o qual também recebe o esgoto da cidade.
Apesar de contar com um bom tratamento de esgoto, a água da cidade acabou provocando alterações hormonais nas comunidades de animais aquáticos do lago, com algumas espécies de peixes tendo apresentado altos índices de feminilização. Universidades e concessionárias de água se uniram para estudar o problema e chegaram à conclusão de que o esgoto precisava de melhor tratamento.
“Foi uma abordagem madura, racional e que contou com o apoio da população, que se mostrou disposta a até pagar mais em troca de uma água limpa desses contaminantes”, contou Jardim.
Alterações como o odor na água são indicadores de contaminantes como o bisfenol A, produto que está presente em diversos tipos de plásticos e que pode afetar a fertilidade, de acordo com pesquisas feitas com ratos no Instituto de Biociências do campus de Botucatu da Universidade Estadual Paulista (Unesp).
Jardim alerta que o bisfenol A é um interferente endócrino comprovado que afeta especialmente organismos em formação, o que o torna perigoso no desenvolvimento endócrino das crianças. Além dele, a equipe da Unicamp também identificou atrazina, um pesticida utilizado na agricultura.
Não apenas produtos que alteram a produção hormonal foram detectados na pesquisa, há ainda outros que afetam o ambiente e têm efeitos desconhecidos no consumo humano. Um deles é o triclosan, bactericida empregado em enxaguatórios bucais cuja capacidade biocida aumenta sob o efeito dos raios solares.
Se o efeito individual de cada um desses produtos é perigoso, pouco se sabe sobre os resultados de misturas entre eles. A interação entre diferentes químicos em proporções e quantidades inconstantes e reunidos ao acaso produz novos compostos dos quais pouco se conhecem os efeitos.
“A realidade é que não estamos expostos a cada produto individualmente, mas a uma mistura deles. Se dois compostos são interferentes endócrinos quando separados, ao juntá-los não significará, necessariamente, que eles vão se potencializar”, disse Jardim.
Segundo ele, essas interações são muito complexas. Para complicar, todos os dados de que a ciência dispõe no momento são para compostos individuais.
Superbactérias
Outra preocupação do pesquisador é a presença de antibióticos nas águas dos rios. Por meio do projeto “Antibióticos na bacia do rio Atibaia”, apoiado pela FAPESP por meio de um Auxílio à Pesquisa – Regular, Jardim e sua equipe analisaram de 2007 a 2009 a presença de antibióticos populares na água do rio paulista.
A parte da análise ficou por conta do doutorando Marco Locatelli, que identificou concentrações de cefalexina, ciprofloxacina, amoxicilina e trimetrotrin em amostras da água do Atibaia.
A automedicação e o consumo exacerbado desse tipo de medicamento foram apontados por Jardim como as principais causas dessa contaminação que apresenta como risco maior o desenvolvimento de “superbactérias”, microrganismos muito resistentes à ação desses antibióticos.
Todas essas questões foram debatidas no fim de 2009 durante o 1º Workshop sobre Contaminantes Emergentes em Águas para Consumo Humano, na Unicamp. O evento foi coordenado por Jardim e recebeu o apoio FAPESP por meio de um Auxílio à Pesquisa – Organização de Reunião Científica e/ou Tecnológica.
O professor da Unicamp reforça a gravidade da questão da água, uma vez que pode afetar de inúmeras maneiras a saúde da população e o meio ambiente. “Isso já deve estar ocorrendo de forma silenciosa e não está recebendo a devida atenção”, alertou.

Fonte: Fapesp