UNIVERSIDADE DE NOVA IGUAÇU
CURSO DE GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
LUIZ ANTONIO ALVES PEREIRA
CAUSAS, EFEITOS E TRATAMENTO DAS AGRESSÕES
POR HIDROCARBONETOS
EM ANIMAIS MARINHOS E DE ESTUÁRIOS.
Nova Iguaçu, Junho 2004.
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TCC- Graduação em Ciências Biológicas.Causas, efeitos e tratamento das agressões por hidrocarbonetos em animais marinhos e de estuários., Teses (TCC) de Ciências Biologicas
Este trabalho é parte de um estudo mais amplo sobre os aspectos inerentes às agressões provocadas por hidrocarbonetos em animais e os procedimentos de desintoxicação e limpeza.
Tipologia: Teses (TCC)
2020
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UNIVERSIDADE DE NOVA IGUAÇU
CURSO DE GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
LUIZ ANTONIO ALVES PEREIRA
CAUSAS, EFEITOS E TRATAMENTO DAS AGRESSÕES
POR HIDROCARBONETOS
EM ANIMAIS MARINHOS E DE ESTUÁRIOS.
Nova Iguaçu, Junho 2004.
UNIVERSIDADE DE NOVA IGUAÇU
CURSO DE GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
LUIZ ANTONIO ALVES PEREIRA
CAUSAS, EFEITOS E TRATAMENTO DAS AGRESSÕES
POR HIDROCARBONETOS
EM ANIMAIS MARINHOS E DE ESTUÁRIOS.
Orientadora: Profª. Drª. Soraya Cavalieri B. Lima.
Nova Iguaçu, Junho 2004.
Trabalho de Termino de Curso realizado
como requisito parcial para obtenção do
grau de Bacharel, apresentado à
Coordenação do Curso de Graduação em
Ciências Biológica.
I
LUIZ ANTONIO ALVES PEREIRA
CAUSAS, EFEITOS E TRATAMENTO DAS AGRESSÕES
POR HIDROCARBONETOS
EM ANIMAIS MARINHOS E DE ESTUÁRIOS.
Dissertação elaborada por Luiz Antonio Alves Pereira. Curso de Licenciatura e bacharelado em Ciências Biológicas da faculdade de Ciências e da Saúde. Universidade Iguaçu. Área de concentração: Ciências Biológicas. Linha de Pesquisa: Ecologia, Ecobiose.
Analisada e aprovada com grau. (8.3) Nova Iguaçu, 10 de junho de 2004.
Profª. Drª. Soraya Cavalieri B. Lima.
III
Dedicatória
Este trabalho é dedicado a minha mulher Renata e ao meu amigo Moacir Carlos da silva. Meus agradecimentos são aos meus mestres espirituais, minha mãe, meus filhos, aos amigos Paulo Magioli, Willian Spier e Juarez Lopes Távora, aos meus mestres do corpo docente da UNIG, aos meus colegas de classe, a amiga Cristina Silva e família por todo o apoio e incentivo dado a mim no decorrer do meu curso de graduação.
IV
Abstract
This work is part of a larger study on the aspects inherent to hydrocarbon aggressions in animals and detoxification and cleansing procedures. The data obtained for this study besides bibliographic were collected through informative means such as websites, magazines and contact with professionals from the State Foundation of Engineering and Environment (FEEMA), São Gonçalo City Hall (Department of Environment), Research Center Petrobrás (CENPES), Duque de Caxias Refinery (REDUC), University of Vale dos Sinos, NGOs (Guanabara Bay Institute, International Maritime Organization (IMO), International Fund for Animals Welfare (IFAW), Sea Shetherd (through its Home Pager), and spill events that is made possible participate in the mitigation processes of environmental aggression and cleaning animals attacked by oil. The present study aims to observe the causes and effects of aggressions by hydrocarbons in marine and estuary animals and their habitats, to promote an evaluation of the physicochemical mechanisms that occur in such aggressions and their consequences. Promote an analysis of the usual methods for detoxification and cleansing of the affected animals reviewing its procedures and possible concepts.
Keywords : Ecology, Marine animals, Hydrocarbons, Methodology.
VI
SUMÁRIO
Fig. 17 - Agressões no ambiente marinho................................................................... 115 Fig. 18 - Agressões no ambiente limnico....................................................................^118 Fig. 19 - Agressões no ambiente estuarino.................................................................. 120 Fig. 20 - Efeito físico do óleo no organismo......………………………………….. 122 Fig. 21 - Efeito químico do óleo no organismo...........................................................^123 Fig. 22 - Efeitos indiretos do óleo no organismo.........................................................^123 Fig. 23 - Requisitos para a limpeza de animais petrolizados....................................... 125 Fig. 24 - Equipe para a limpeza de animais petrolizados............................................ 125
LISTA DE SIGLAS
CENPES – Centro de Pesquisas da Petrobrás; FEEMA – Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente; IUPAC – International Union of Pure and Applied Chemistry; IFAW – International Fund for Animal Welfare; REDUC – Refinaria de Duque de Caxias; VSEPR – Valence Shell Electron Pair Repulsion;
IX
1. INTRODUÇÃO
Por volta da metade do século XIX, quando o primeiro óleo comercial foi produzido a partir do petróleo extraído, esta fonte de energia passou a ser a principal para a humanidade, tanto por sua praticidade de transporte e armazenagem (em relação à sua matéria) como por seu potencial energético. Assim sendo como consequência de sua manipulação, ou seja, extração em campos petrolíferos (em terra e no mar), transporte (oleodutos, caminhões tanque, trens e navios) e estocagem (barris, tanques, etc.) passaram a existir os riscos de vazamentos de óleo para o meio ambiente em função das falhas de equipamento (rupturas, conexões, etc.) e erros humanos (falhas operacionais). Atualmente a poluição dos mares é estimada em termos quantitativos, como oriundos das seguintes fontes:
- 37% provenientes de efluentes industriais (refinarias de outras indústrias) e efluentes Municipais (postos de serviços de comércio);
- 33% provenientes de operações com petroleiros, navios-tanque e outros;
- 12% provenientes de acidentes com petroleiros e navios-tanque;
- 0,9% provenientes de precipitações atmosféricas;
- 0,7 % provenientes de fontes naturais (terremotos, erupções, etc.);
- 0,2 % provenientes de exploração/ produção de petróleo. Com relação ao vazamento de óleo em Meio marítimo se perfazem 45 % do total (33 % de operações 12 % de acidentes), as causas mais importantes são as que se seguem:
- 70,9 % são oriundas de operações de carga /descarga;
- 12,3 % abastecimento dos navios;
- 9,3 % encalhe de navios;
- 7,5 % colisão de navios. Observa-se então que tais níveis de agressões ambientais são extremamente nocivos tanto aos meios abióticos quanto aos indivíduos que o tem como habitat, pesquisadores e organizações em todo o mundo têm dedicado seus esforços no sentido de prevenir, ou quando das agressões, mitigar no menor tempo possível os efeitos provocados pelos derramamentos. É fato notório que as agressões por hidrocarbonetos ao meio ambiente ocorrem com maior frequência do que se desejaria como exemplo o acidente com o petroleiro Exxon Valdez no Alaska que causou a morte de duzentas e cinquenta mil aves marinhas, cinco mil lontras, vinte focas, vinte e duas orcas, cento e cinquenta pipargos americanos, quatorze leões marinhos e de uma infinidade de peixes de várias espécies. Com o petroleiro Jéssica em
3. DESENVOLVIMENTO DO ESTUDO
Capítulo I – Propriedades químicas das moléculas.
Para um melhor entendimento sobre a ação do hidrocarboneto nos indivíduos e meios abióticos é preciso um breve estudo sobre as “propriedades químicas das moléculas”
Eletronegatividade das moléculas
A união de átomos não metais acontece por meio de um tipo de interação química “a ligação covalente”. Nessa união átomos compartilham elétrons (segundo a teoria do octeto) que basicamente é definida como que a molécula para se tornar estável tem de haver oito elétrons em sua última camada de valência quando dois átomos compartilham um par de elétrons que faz parte da camada de valência de ambos os átomos (TITO; CANTO, 2000). E esta interação química se torna possível por haverem caras positivas e negativas nos átomos, assim sendo denomina-se eletronegatividade a espacidade que os átomos de um determinado elemento possuem para atrair elétrons. (Linus Pauling, 1880), químico americano que estabeleceu a escala que aparece nas atuais tabelas periódicas, escala esta que ele teoriza que a eletronegatividade é uma propriedade periódica, ou seja, varia de forma regular e periódica a medida que o numero atômico aumenta, quando há uma carga parcial negativa e uma carga parcial positiva dar-se-á uma ligação covalente polarizada ou polar. Entende-se então, que sempre que dois átomos possuírem eletronegatividade diferentes e se unirem por uma ligação esta será polar (ou positiva), quando os dois átomos que se unem por ligação covalente possuírem eletronegatividades iguais ocorrerá uma ligação apolar (ou negativa) e poderá ocorrer também a ligação iônica como um extremo da ligação polar, onde a diferença de eletronegatividade é tão grande que o elétron acaba sendo transferido de um átomo para o outro ao invés de ser compartilhado (Tito; Canto, 1998). Porém este último (a ionização) não cabe no assunto específico desta pesquisa, portanto foi exposta apenas de forma de forma elucidativa. Observar-se-á então que a polaridade de uma molécula depende de seus vetores (um vetor é uma entidade caracterizada por direção, sentido e módulo). O deslocamento de elétrons na molécula de um átomo para o outro dependendo da polarização obedece a uma direção, um sentido e uma intensidade que depende das diferenças de eletronegatividade entre os átomos. Assim pode-se representar a polarização como um vetor. O vetor momento de
dipolo ou momento dipolar é aquele que representa a polarização de uma molécula covalente. (CRUZ, 2.000 apud. Peter Debye 1884-1996). Portanto a polaridade de uma molécula com mais de dois átomos é expressa pelo vetor momento de dipolo, se ele for nulo ou negativo ela será “apolar”, se ele for positivo será polarizada. Outro aspecto de igual importância na estruturação de uma molécula é a sua geometria: Quando átomos ametais se unem eles o fazem por uma ou mais ligações covalentes como consequência dessa união surgem as moléculas, tais ligações dependendo de suas sequências darão origem a um formato denominado pelos químicos como geometria molecular. Nevil Sidgwick e Herbert Powell elaboraram o método atualmente utilizado chamado de teoria da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência (VSEPR) que propõe uma sequência de passos para determinar a geometria molecular: 1° Escrever a fórmula eletrônica da substância e contar quantos pares de elétrons existe ao redor do núcleo central: entender como par de elétrons uma ligação covalente simples, dupla, tripla ou dativa e par de elétrons não usados em ligação. 2° Escolha a disposição geométrica que esses “pares de elétrons” serão distribuídos assegurando a máxima distância entre eles. 3° Considerando apenas os átomos unidos ao átomo central determinamos finalmente a geometria molecular. As geometrias mais importantes para a presente pesquisa são exemplificadas nos seguintes modelos: Linear, Trigonal plana, Angular, Tetraédrica e Piramidal. Ignorar-se-á estas configurações e os porquês de suas formas por não tratar o presente trabalho de um compendio de bioquímica, bastando apenas ter a ideia da estruturação de uma molécula. Portanto, observa-se que uma molécula apolar ou polar depende de dois fatores: 1° A diferença de eletronegatividade: quando os átomos com diferentes eletronegatividade se unem por ligação covalente, os elétrons são atraídos pelos mais eletronegativos deles. Isto da origem a um dipolo, ou seja, dois polos: um positivo e outro negativo, um dipolo é representado por um vetor chamado “vetor momento de dipolo”. 2° A geometria molecular: dependendo da geometria molecular, o vetor momento de dipolo resultante pode ser nulo ou não. Quando ele é nulo a molécula é apolar, caso contrário ele é polar.
Ocorre, porém que em muitas moléculas da cadeia carbônica existem átomos que não sejam exclusivamente carbono e hidrogênio, denominados “Heteroátomos”, mas para que certo elemento possa atuar como heteroátomo é necessário que ele consiga fazer pelo menos duas ligações covalentes como, por exemplo, O, S, N, e P. Já os átomos que fazem apenas uma ligação covalente, (H, F, Cl, Br, I), nunca serão heteroátomos, pois nunca estarão entre dois carbonos. Portanto, uma cadeia carbônica: é a estrutura formada por todos os átomos de carbono e heteroátomos de uma molécula orgânica. Os compostos orgânicos podem ser divididos em uma série de categorias diferentes de acordo com suas propriedades (TITO; CANTO, 2000). Porém, atendendo o objetivo de nossa pesquisa nos deteremos em relação aos hidrocarbonetos nas derivações dos compostos benzênicos e queratinosos por se tratarem especificamente dos derivados de petróleo e das composições físico-químico das penas, dermes e pelos animais em questão. Para expressarem-se as estruturas carbônicas antes se faz necessário demonstrar como são classificadas estas cadeias. a) Cadeia aberta (ou acíclica): apresenta extremos livres; b) Cadeia fechada (ou cíclica): não apresenta extremos livres; c) Cadeia heterogênea: apresenta heteroátomo; d) Cadeia homogênea: não apresenta heteroátomo; e) Cadeia insaturada: apresenta pelo menos uma ligação dupla ou tripla; f) Cadeia saturada: não apresenta ligação dupla ou tripla; g) Cadeia ramificada: possui mais de duas extremidades livres; h) Cadeia não ramificada (ou normal): possui apenas duas extremidades livres. Obs .: Uma cadeia fechada pode ser aromática ou não aromática. Na cadeia aromática existe o anel benzênico, na cadeia não aromática ou acíclica não possui anel benzênico. (Op. ibid.).
Fig. 01 - Cadeias hidrocarbônicas.Fonte: Tito; Canto, 2000.
Petróleo
Atualmente o petróleo é um dos recursos naturais dos quais a nossa sociedade é bastante dependente. Isso é fácil de entender vendo a grande variedade de materiais que são fabricados utilizando-o como matéria prima. Segundo uma das teorias mais aceitas, tudo começou a milhares de anos, quando restos de animais e vegetais mortos se depositaram no fundo dos mares, nas vizinhanças de terra firme. Esses sedimentos foram cobertos por sedimentos (por exemplo, pó de calcário e areia), que, com o passar dos anos, se transformaram em rochas, chamadas de rochas sedimentares (por exemplo, calcário e arenito). Abaixo da superfície, sob o efeito da alta temperatura e da alta pressão ali existentes, os restos orgânicos de animais e vegetais sofreram, ao longo dos milhares de anos que se seguiram, “transformações químicas” bastante complicadas, formando o que hoje conhecemos como petróleo (petróleo, do Latim: Petra = pedra e Oleum = óleo) (Op. ibid.). Ele é constituído fundamentalmente por compostos que contem apenas carbono e hidrogênio chamados hidrocarbonetos. No petróleo existem hidrocarbonetos, cujas moléculas
Analise estrutural e nomenclatura do petróleo
Percebe-se então que os derivados de petróleo são, portanto, hidrocarbonetos, a fim de realizar o “estudo” e a “nomenclatura” dos hidrocarbonetos em questão dividimo-los em subgrupos: a) Alcanos ou parafinas: cadeia aberta – ligações simples. b) Alcenos, alquenos ou ofelinas: cadeia aberta – uma ligação dupla. c) Alcinos ou alquinos: cadeia aberta – uma ligação tripla. d) Alcadienos ou dienos: cadeia aberta – duas ligações triplas. e) Ciclanos: cadeia fechada – ligações simples. f) Ciclenos: cadeia fechada – 1 ligação dupla. g) Aromáticos: contém anel benzênico.
Fonte: Tito; Canto, 2000,^ Fig. 03 - Estrutura das moléculas hidrocarboníferas.
Os hidrocarbonetos aromáticos costumam ser divididos em: a) Mononucleares: aqueles com apenas um anel benzênico. b) Polinucleares: aqueles com dois ou mais anéis benzênicos entre eles, há os polinucleares com anéis isolados e com anéis condensados.
Em relação às nomenclaturas são baseadas em regras criadas pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) em que o nome do composto orgânico é formado unindo três fragmentos: “prefixo” (parte inicial), indica o número de átomos de carbono presentes na molécula, o “intermediário”, que indica o tipo de ligação entre os átomos de carbono, e o “sufixo” (parte final), que utilizaremos por enquanto será “O”. Essa terminação indica que o composto é um hidrocarboneto
Fonte: Tito; Canto, 2000.^ Fig. 04 - Nomenclaturas dos hidrocarbonetos prefixos e sufixos (IUPAC). Cada composto deve possuir um nome que lhe seja característico, o qual deve independer de como a molécula esteja escrita no papel, sendo necessário indicar no nome a localização da insaturação quando houver mais de uma posição possível para ela. Essa indicação é feita numerando-se os carbonos a partir da extremidade mais próxima da insaturação e escrevendo-se na frente o nome menor dos dois números que versem sobre os carbonos da dupla. Em hidrocarbonetos estruturados, a numeração começa pela ponta mais próxima da insaturação. Em compostos de cadeia tripla, o nome é dado de maneira análoga, o