Neste trabalho foi investigado o potencial de modelos metaloporfirínicos em mimetizar a ação do citocromo P450 na oxidação de um herbicida, a atrazina. Foram utilizadas as metaloporfirinas comerciais de segunda geração solúveis em solvente orgânico, cloreto de 5,10,15,20-tetrakis(2,6-diclorofenil)porfirina metal(III) [M(TDCPP)Cl] e cloreto de 5,10,15,20-tetrakis(pentafluorofenil) porfirina metal(III) [M(TFPP)Cl] (metal = ferro e manganês), tanto em solução homogênea como suportadas em montmorilonita K-10 aminofuncionalizadas; e metaloporfirinas solúveis em água, como a cloreto de 5,10,15,20-tetrakis-(N-metil-4-piridil) porfirina ferro(III), [Fe(TMPy)Cl], e cloreto de [5,10,15,20-tetra(4-carboxifenil)porfirina] ferro(III), [Fe(TCPP)Cl]. Os oxidantes testados foram iodosilbenzeno, ácido metacloroperbenzóico e peróxido de hidrogênio em água, metanol e acetonitrila. Os produtos de oxidação da atrazina foram identificados por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Os resultados mostraram que as metaloporfirinas foram capazes de oxidar a atrazina, um herbicida com características de persistência no meio ambiente, e mimetizar a ação da enzima in vivo e in vitro com formação de dois metabólitos: DEA e DIA, resultado da N-desalquilação das cadeias etila e propila do substrato, respectivamente. O DEA correspondeu a um dos principais produtos da reação, e formou-se apenas traços de DIA, mostrando a preferência das metaloporfirinas em oxidar a cadeia etila da atrazina. Verificou-se também a formação de cinco produtos desconhecidos, sendo possível a identificação de apenas um deles por espectrometria de massas, devido à baixa concentração dos demais, o qual corresponde à formação de uma amida na cadeia etila da atrazina (COA). Esse composto correspondeu ao produto de maior rendimento na maioria das reações. O monitoramento das reações em diferentes intervalos de tempo e a variação nas condições reacionais mostraram que os principais produtos de oxidação do herbicida, DEA e COA, são formados por mecanismos independentes e por espécies catalíticas distintas. O DEA é formado via espécie ativa Me(V)OP [Mn(V)OP ou Fe(IV)OP+], enquanto o COA é originado via Me(IV)OP [Mn(IV)OP ou Fe(IV)OP]. Estudos de intermediários por UV-Vis e EPR mostraram que a espécie ferril predomina como intermediário de reação para os sistemas Fe(TFPP)Cl/ACN com os dois oxidantes, iodosilbenzeno e ácido metacloroperbenzóico. Para as metaloporfirinas Fe(TCPP)Cl e Fe(TMPy)Cl o estudo da oxidação do herbicida ficou comprometido devido à baixa solubilidade da atrazina em água, o que provocava sua precipitação e destruição do catalisador. Para as metaloporfirinas suportadas em montmorilonita K-10 aminofuncionalizada também não foi observada formação de produtos, resultado atribuído à dificuldade do substrato, considerado bastante inerte, atingir o sítio catalítico. Todos esses resultados mostraram o potencial de aplicação desses modelos biomiméticos em estudos que buscam elucidar o metabolismo de herbicidas in vivo, tendo em vista a dificuldade de se trabalhar com as enzimas in vitro, e resultaram na proposição de um esquema de reação da oxidação da atrazina catalisada pelas metaloporfirinas nas condições estudadas. / In this work we investigated the ability of metalloporphyrin model systems to mimic the action of cytochrome P450 in the oxidation of a herbicide, atrazine. To this end, we employed the second generation commercially available metalloporphyrins metal (III) 5,10,15,20-tetrakis(2,6-dichlorophenyl)porphyrin chloride [M(TDCPP)Cl] and metal (III) 5,10,15,20- tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin chloride [M(TFPP)Cl] (metal = iron or manganese), all soluble in organic solvents, as well as the water soluble metalloporphyrins iron (III) 5,10,15,20-tetrakis(N-methyl-4-pyridyl)porphyrin chloride [Fe(TMPy)Cl] and iron (III) 5,10,15,20-tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrin chloride [Fe(TCPP)Cl]. These metalloporphyrins were used both in homogeneous solution and supported on montmorillonite K-10. Iodosylbenzene, metachloroperbenzoic acid, and hydrogen peroxide were tested as oxidants, using one of the following reaction media: water, methanol, and acetonitrile. Products generated during atrazine oxidation were identified by high performance liquid chromatography. Our results show that the metalloporphyrins are able to oxidize atrazine, a highly persistent herbicide in the environment, as well as mimic the action of P450 enzymes both in vivo and in vitro, with formation of two metabolites, namely DEA and DIA, which result from the N-dealkylation of the ethyl and propyl chains of the substrate, respectively. We also detected the formation of five unknown products, and we were able to identify only one of them by means of mass spectrometry, which corresponds to the formation of an amide on the atrazine ethyl chain (COA) and was the compound obtained in highest yields in most of the reactions. The other four unknown products were obtained in very low concentrations, which prevented us from determining their structures. By monitoring the reactions at different time intervals and varying the reactional conditions, we were able to see that the main herbicide oxidation products, DEA and COA, are generated via distinct mechanisms and different active catalytic species. DEA is formed via the species Me(V)OP [Mn(V)OP or Fe(IV)OP.+], while COA results from the action of the species Me(IV)OP [Mn(IV)OP or Fe(IV)OP]. Studies of the reaction intermediates by UV-VIS and EPR showed that the ferryl species is the main reaction intermediate in the case of Fe(TFPP)Cl/ACN systems and the oxidants, iodosylbenzene and metachloroperbenzoic acid. Studies of herbicide oxidation were difficult to carry out in the case of the metalloporphyrins Fe(TCPP)Cl and Fe(TMPy)Cl due to the low solubility of atrazine in water, which led to its precipitation and catalyst destruction. With respect to the metalloporphyrins supported on montmorillonite K-10, no reaction products were obseved because of the difficult diffusion of the inert substrate into the catalytic site. All these results demonstrate the potential application of these biomimetic model systems in studies that pursue the elucidation of herbicide metabolism in vivo, especially when one bears in mind the difficulty in working with enzymes in vitro. Our data enabled the proposition of a scheme for metalloporphyrin-catalyzed atrazine oxidation under the conditions used herein.

Neste trabalho foi utilizada uma metodologia eletroanalítica para o estudo do comportamento dos pesticidas triazínicos, Atrazina e Ametrina em água e sedimentos do rio Mogi-Guaçu. Para isto utilizou-se a técnica de voltametria de onda quadrada (SWV) e o eletrodo de gota suspensa de mercúrio (HMDE). Inicialmente, os parâmetros experimentais (e voltamétricos) foram otimizados a fim de se obter a melhor resposta, em termos de intensidade de corrente de pico e definição do perfil voltamétrico. As melhores condições encontradas foram: eletrólito suporte CaCl2 0,01 mol L-1 em pH 3,0 e 2,3, para Ametrina e Atrazina, respectivamente, f = 100 s-1; a = 50 mV e DEs=2,0 e 10,0, para Ametrina e Atrazina respectivamente. Após a otimização, curvas de trabalho foram construídas para os dois pesticidas. Foram determinados os limites de detecção (LD) e quantificação (LQ), fatores de recuperação, repetibilidade, reprodutibilidade e sensibilidade da metodologia utilizada. Os resultados obtidos utilizando esta metodologia eletroanalítica foram comparados com os obtidos por HPLC-UV. Para Ametrina e Atrazina em eletrólito preparado com água do Milli-Q, os valores de LD encontrados foram de 2,12 ?g L-1 e 1,16 ?g L-1 e os de LQ foram de 7,06 ?g L-1 e 3,90 ?g L-1, respectivamente. Os valores de LD obtidos utilizando HPLC-UV para Ametrina e para a Atrazina foram de 2,69 ?g L-1 e 1,37 ?g L-1, enquanto aqueles para o LQ foram de 9,01 e 10,62 ?g L-1, respectivamente. Observou-se, desta maneira, que os resultados obtidos usando as duas técnicas são muito próximos e inferiores aos valores recomendados pela Comissão Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) para águas residuais e efluentes industriais, 50 ?g L-1 para a Atrazina. Além disto, os valores reportados acima são tão baixos quanto os valores máximos aceitos pela Enviromental Protection Agency (EPA - USA) para águas potáveis, 3 ?g L-1 e pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), também para águas potáveis, 2 ?g L-1. A aplicação da mesma metodologia para águas naturais forneceu parâmetros importantes para verificar o comportamento destes pesticidas em águas, principalmente no que se refere à sua persistência. Foram determinados os limites de detecção (LD) e quantificação (LQ), assim como os fatores de recuperação para amostras de água do Rio Mogi-Guaçu, coletadas em três pontos diferentes, utilizando a técnica de SWV. Para Ametrina em eletrólito preparado com água do rio, os valores de LD variaram entre 15,41 e 29,54 ?g L-1 enquanto que os valores de LQ situaram-se entre 51,38 e 98,49 ?g L-1. Já para a Atrazina, os valores de LD variaram entre 4,90 e 6,19 ?g L-1 e os valores de LQ entre 16,36 e 20,65 ?g L-1 respectivamente. Os fatores de recuperação para Ametrina variaram entre 98,12 e 98,50% e para Atrazina entre 98,00 e 98,80%. As fotodegradações dos pesticidas foram estudadas com a exposição à radiação solar de soluções contendo os pesticidas e preparadas com água do Milli-Q, água de rio e água de rio contendo amostras de sedimentos. Os decaimentos da corrente de pico de redução da Ametrina e da Atrazina com o tempo de exposição à luz solar, variaram conforme o ponto de coleta da água do rio Mogi- Guaçu e a natureza do pesticida. Assim, para a Ametrina as porcentagens de decaimento de corrente após 32 horas de exposição foram de 19,10% (água do Milli-Q); 28,24% (ponto 1); 47,62% (ponto 2) e 30,92% (ponto 3). Já para a Atrazina, as respectivas porcentagens de decaimento das correntes de pico de redução foram de 37,50%; 45,90%; 46,10% e 36,53%. Para soluções contendo os sedimentos, a porcentagem de degradação ficou por volta de 30% para Ametrina enquanto que para a Atrazina a diferença foi marcante, ficando em torno de 86%. Os valores dos coeficientes das isotermas de adsorção de Freundlich obtidos indicaram uma dependência da adsorção com o teor de matéria orgânica e argila no sedimento para os três pontos de coleta do sedimento. De acordo com o critério adotado pelo IBAMA, os pesticidas Ametrina e Atrazina apresentam adsorção baixa, ficando pouco adsorvidos no sedimento. Os valores do 1/n da isoterma de Freundlich variaram entre 1,00 e 1,15 indicando uma característica de partição linear para todos os pontos. Os valores de matéria orgânica para os três pontos de coleta, variaram de 5,45 a 15,16%. A matéria orgânica encontra-se revestindo grande parte das frações minerais do solo e sedimento. Estas frações minerais variam de 15,7 a 20,8%, sendo os teores de silte de 12,3 a 16,3%. / An electroanalytical methodology was employed aiming to study the behaviour of the triazinic pesticides Atrazine and Ametrine in water and sediment collected from the Mogi-Guaçu River. The square wave voltammetry (SWV) and the hanging mercury drop electrode (HMDE) were employed. In a first step, the experimental (and voltammetric) parameters were optimized in order to yield the highest current signals as well as the most well defined voltammetric profiles. The best conditions were achieved as: 0.01 mol L-1 CaCl2 as the support electrolyte at pH 3.0 and 2.3 for Ametrine and Atrazine respectively, f = 100 s-1, a = 50 mV and ?Es = 2.0 and 10.0 for Ametrine and Atrazine respectively. After this initial step, analytical curves were obtained for both pesticides. The corresponding detection (LD) and determination (LQ) limits were calculated, as well as the recovering factors, repeatability, reproducibility and sensibility for the analytical methodology, which was compared with those, obtained using the HPLC-UV. For Ametrine and Atrazine, in pure electrolyte the LD values were 2.12 and 1.16 ?g L-1, while the LQ ones were 7.06 and 3.90 ?g L-1, respectively. The same parameters, obtained with HPLC-UV yielded LD values of 2.69 and 1.37 ?g L-1 for Ametrine and Atrazine, respectively, while the LQ ones were 9.01 and 10.62 ?g L-1, respectively. In this way, it is apparent that the results obtained in this work were very close for both techniques and lower than the minimum limit allowed by the Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) for waste water or industrial effluents, 50 ?g L-1. Moreover, they are close to the maximum allowed value for drinking water postulated by the Environmental Protection Agency (EPA – USA), 3 ?g L-1 and the Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), 2 ?g L-1. The application of the same methodology for natural water samples yielded important parameters to establish the behaviour of pesticides, mainly concerning with its persistency. It were determined the detection and quantification limits and recovering factors by the SWV technique, for river water samples collected in three different points. For Ametrine, the LD values for electrolytes prepared with river waters, varied between 15.41 and 29.54 ?g L-1, while the values for LQ were between 51.38 and 98.49 ?g L-1. The same values for Atrazine were determined between 4.90 and 6.19 for LD and 16.36 and 20.65 for LQ. The recovering factors for Ametrine were found to be between 91.12 and 98.50% and for Atrazine between 98 and 98.8%. The photodegradations of pesticide molecules were studied by exposition to daylight of solutions containing the pesticides prepared with Milli-Q water, river water and river water containing sediments. The peak current decaying for Ametrine and Atrazine with exposition time varied accordingly the water collection point in the Mogi-Guaçu River and the nature of the pesticide. In this way, for Ametrine the percentage of decaying after 32 hours of exposition were 19.10% for Milli-Q water, 28.24% point 1, 47.62% point 2 and 30.92% point 3. For Atrazine, the respective decaying percentages of peak currents were 37.5%, 45.90%, 46.10% and 36.53% respectively. For solutions containing sediments (also collected in points 1, 2 and 3) the degradation percentage was around 30% for Ametrine, while for Atrazine the difference, around 86%. The coefficients from Freundlich adsorption isotherms presented values depending on the organic matter and clay present in the sediment samples. The pesticides presented low adsorption characteristic on the sediments. The 1/n values from Freundlich isotherm varied between 1.00 and 1.15, indicating a linear partition coefficient characteristic in all points. In this way, it is possible to associate the Kf values with the partition coefficients (Kd). The organic matter content for the three collection points varied between 5.45 and 15.15. The organic matter is found to be covering the mineral fractions of soils and sediments. These mineral fractions varied from 15.7 to 20.8%, while silt content were among 12.3 and 16.3%.

Por muito tempo acreditou-se que o solo atuaria como um filtro protegendo os grandes reservatórios de água subterrânea. Porém estes reservatórios possuem áreas onde existe uma maior sensibilidade à contaminação da água, devido características específicas do solo e não confinamento da rocha porosa. Estes locais são conhecidos também como áreas de recarga. O Sistema Aquífero Guarani (SAG) é atualmente a reserva de água subterrânea mais importante do Brasil. Transfronteiriço, ocupa 8 estados nacionais e 3 países da América do Sul, e recebe constante impacto pelo uso da água e de suas áreas de recarga por atividades industriais e agrícolas. No estado de São Paulo, Brasil, existe uma faixa contínua e estreita de afloramento do SAG que abrange a porção central, com ocorrência de solos arenosos, baixa profundidade da rocha sedimentar e ocupação do solo com atividades agrícolas intensivas (em especial citros, café, cana-de-açúcar e silvicultura). As características edafoclimáticas influenciam diretamente a vulnerabilidade dos aquíferos, e esta pode ser medida com ajuda de ferramentas de modelagem digital associadas a Sistemas de Informações Georreferenciadas (SIG). Sendo a atividade agrícola a mais recorrente neste sistema de recarga do SAG, este projeto objetivou estudar os impactos da agricultura neste sistema em três frentes. Primeiro pela determinação da vulnerabilidade do aquífero pelo modelo DRASTIC-SIG de uma área de recarga do Aquífero Guarani ocupada com a cultura de citros e com solo arenoso. Segundo pela avaliação da ocorrência de contaminação por agrotóxicos de águas superficiais, subterrâneas e sedimento por HPLC-UV/DAD e CG-µECD. E por final, avaliando o comportamento do herbicida Diuron em solo da área de estudo. Os resultados do modelo DRASTIC apontaram alta vulnerabilidade do aquífero para a região estudada. Foi identificada contaminação pontual por Heptacloro em duas amostras de água superficial analisadas. Quanto ao comportamento do Diuron em solo, este apresentou baixo risco de lixiviação e baixa adsorção em solo arenoso. Estes resultados indicam que estas áreas devem ser mais estudadas quanto à vulnerabilidade, visando o direcionamento de políticas públicas para orientar a melhores práticas nas lavouras objetivando a proteção desta importante reserva natural de água, que está atualmente exposta às atividades antrópicas e pode ter a sua qualidade comprometida no longo tempo / For a long time it was believed that watersheds would be free of environmental contamination due protection exerted by soil and rock layers. However, aquifers may have confined areas where it is covered by one or more layers of solid rock, and not confined areas where the sedimentary rock, which retains water, is outcropping. In the non-confined areas, the aquifer is recharged usually by direct infiltration of rainwater or indirectly from other water bodies. Thus, the recharge areas have higher sensitivity and vulnerability to contamination because they are more exposed to anthropogenic activities. The Guarani Aquifer System (GAS) is currently the most important groundwater reserve in Brazil. Transboundary, it occupies 8 national states and 3 countries in South America, and receives constant impact of it is uses and soil occupation for industrial and agricultural activities. In São Paulo State, Brazil, there is a continuous narrow strip of outcrop of GAS covering the inner portion of the central part of the State, with the occurrence of sandy soils, shallow sedimentary rock and soil occupation with intensive agricultural activities (especially citrus, coffee, sugarcane and planted forestry). Soil and climatic characteristics directly influence the vulnerability of aquifers, and this can be measured with the help of digital modeling tools associated with Geo-referenced Information Systems (GIS). Due the agricultural activity being the most practiced activity in the GAS recharge system, this project aimed to study the specific impact of agriculture in the system by three fronts. First was to determine the vulnerability by DRASTIC-GIS model of a recharge area of the Guarani Aquifer occupied with the cultivation of citrus and sandy soil. Second, was the evaluation of the occurrence of pesticides contamination in surface water, groundwater and sediment by HPLC-UV/DAD and GC-µECD for the period of one year. And last, studying the Diuron behavior in the soil of the study area. The results of the DRASTIC model showed a high vulnerability of the aquifer to the region studied. Spot contamination was identified by Heptachlor in two field samples of surface water. The Diuron behavior in soil showed lowrisk of leaching and low sorption coefficient. These results indicates that these areas should be more studied for vulnerability, targeting the direction of public policies to guide best practices in the fields aiming to protect this important natural water reserve, which is currently exposed to human activities and may have their quality compromised in the long time

O Kraft 36EC® (i.a. abamectina) e o Score 250EC® (i.a. difenoconazol) são agrotóxicos intensamente utilizados nas culturas de morango em regiões de clima tropical, embora sejam compostos classificados como extremamente tóxicos e muito perigosos ao ambiente. Misturas de agrotóxicos são aplicadas nas culturas agrícolas e a presença destes compostos na água pode potencializar os efeitos tóxicos a organismos aquáticos não alvos. A ocorrência do escorrimento superficial (runoff) contaminado com agrotóxico e a contaminação por aspersão direta (spray drift) em ecossistemas tropicais próximo aos corpos hídricos também podem comprometer o ecossistema aquático local devido à toxicidade desses compostos a organismos não alvos. Considerando os riscos ecológicos inerentes ao uso destes agrotóxicos, o objetivo principal desta pesquisa foi avaliar o efeito ambiental dos praguicidas Kraft 36EC® e Score 250EC® e de seus princípios ativos, abamectina e difenoconazol, respectivamente. Foram realizados testes de toxicidade aguda em laboratório a partir de exposições dos compostos isolados e em misturas utilizando como organismo teste embriões e adultos de Danio rerio. Experimentos in situ (mesocosmos) foram realizados a fim de avaliar os efeitos do runoff e spray drift contaminados com os agrotóxicos Kraft 36EC® e Score 250EC®, isolados e em misturas. Tanto nos mesocosmos quanto em experimentos de laboratório analisou-se, além da mortalidade, biomarcadores bioquímicos. Pelos resultados obtidos verifica-se que não foram observadas diferenças significativas entre a toxicidade isolada dos ingredientes ativos e suas respectivas formulações comerciais em testes agudos. Nos testes de toxicidade com as misturas dos ingredientes ativos, observou-se que a mistura de abamectina + difenoconazol promoveu um efeito tóxico sinérgico a adultos de Danio rerio em exposições agudas. Observou-se também a ausência do mesmo efeito nas exposições com as misturas das formulações comerciais neste mesmo estágio de vida. A exposição dos embriões às misturas de Kraft 36EC® e Score 250EC® mostrou um efeito antagônico nas baixas concentrações e efeito sinérgico nas mais altas. Verificou-se um aumento significativo na atividade da enzima de biotransformação 7-etóxiresorufina-0-deetilase (EROD) e nos níveis de malondialdeído MDA nas brânquias de peixes expostos à formulação comercial da abamectina. Houve um aumento na atividade da glutationa-S-transferase (GST), glutationa peroxidase (GPx) e níveis de MDA, e diminuição da glutationa redutase (GR) nas brânquias dos peixes expostos ao difenoconazol e sua formulação comercial. Também foi observado um aumento nas respostas dos biomarcadores analisados nas brânquias dos organismos expostos às misturas tanto dos princípios ativos quanto das formulações comerciais. A exposição ao Kraft 36EC® spray drift em campo promoveu os maiores efeitos deletérios no metabolismo de Danio rerio, seguido das exposições ao runoff contaminado com Kraft 36EC® e Score 250EC®. As formulações comerciais Kraft 36EC® e Score 250EC® e as misturas das mesmas promoveram alterações significativas no metabolismo de detoxificação, e causam estresse oxidativo em peixes. Diferenças no padrão de respostas dos biomarcadores entre os experimentos realizados em mesocosmos e em laboratório ficam evidentes devido à influência das concentrações utilizadas, das interações ecológicas entre as comunidades presentes no meio e das variáveis ambientais nos experimentos em mesocosmos. A avaliação da toxicidade de agrotóxicos, especialmente em países tropicais, e indicações para futuras pesquisas são discutidos. / Kraft 36EC® (a.s. abamectin) and Score 250EC® (a.s. difenoconazole) are intensely used pesticides in strawberry crops in tropical regions, even though they are classified as extremely toxic and very dangerous to the environment. Mixtures of agrochemicals are applied to agricultural crops and the presence of these compounds in water may potentiate toxic effects to non-target aquatic organisms. The contamination of edge-of-field water bodies through runoff and spray drift may compromise the local aquatic ecosystem due to the toxicity of these compounds to non-target organisms. Considering the potential ecological risks related with the use of these pesticides, the main objective of this research was to evaluate the environmental effects of the pesticides Kraft 36EC® and Score 250EC® and its active ingredients abamectin and difenoconazole, respectively. Acute toxicity tests were performed in the laboratory with the isolated compounds and their mixtures using zebrafish (Danio rerio) embryos and adults as test organism. A mesocosm experiment was also performed to evaluate the effects of simulated runoff and spray drift containing Kraft 36EC® and Score 250EC® individually and in mixtures. Besides lethality, selected biomarkers were also evaluated in the fish from the mesocosm and laboratory experiments. No significant differences were observed in effects of the active ingredients and their respective commercial formulations in acute fish tests after single exposure to each test compound. The acute mixture toxicity tests with the active ingredients showed that this mixture exerts a synergistic toxic effect to adult fish. The absence of the synergistic effect on exposures with the commercial formulations mixtures was also observed. Embryo exposure to Kraft 36EC® and Score 250EC® mixtures showed an antagonistic effect at low concentrations and synergistic effect at the highest. A significant increase was observed in the activity of the EROD biotransformation enzyme and in the levels of MDA in fish gills after exposure to Kraft 36EC®. An increase in GST activity, GPx and MDA levels, and a decrease of GR in fish gills was noted after fish exposure to difenoconazole and its commercial formulation. An increase in the responses of the biomarkers analyzed in the gills of the organisms exposed to the mixtures of both the active ingredients and the commercial formulations as compared to single-compound exposure was also observed. Exposure to simulated spray drift of Kraft 36EC® in the mesocosms promotes the greatest deleterious effects on metabolism of Danio rerio followed by exposures to the runoff contaminated with a Kraft 36EC® and Score 250EC® mixture. The commercial formulations Kraft 36EC® and Score 250EC® and their mixtures lead to significant changes in the detoxification metabolism resulting in oxidative stress to fish. Differences in biomarkers responses between the experiments performed in the mesocosms and the laboratory were noted and are due to the different concentrations tested; the ecological interactions between the communities present in the mesocosms and differences in environmental variables. The need and indications for future research related with the evaluation of pesticide toxicity, especially in tropical countries, are discussed.

Orientador: Mary Rosa Rodrigues de Marchi / Banca: Silvia Helena Govoni Brondi / Banca: Maria Eliana Lopes Ribeiro de Queiroz / Resumo: Os pesticidas, quando utilizados de forma adequada, protegem as culturas agrícolas contra danos excessivos causados por pragas e doenças. No entanto, segundo a ANVISA, aproximadamente 29% dos alimentos hortifrutícolas consumidos pela população brasileira apresenta alguma irregularidade quanto aos níveis de resíduos de pesticidas, indicando um uso abusivo e indiscriminado. Tendo em vista a preocupação com a saúde humana, foi proposto um estudo com animais de experimentação (ratos Lewis, Wistar e Sprague-Dawley) para avaliar os efeitos da exposição a misturas de pesticidas em baixas doses, simulando o que ocorre com humanos. Para isso foram escolhidos os pesticidas dicofol, dieldrin, endossulfam e permetrina, que foram encontrados em amostras de alimentos de origem vegetal, coletadas em diversas regiões do país pelo Programa de Análise de Resíduos de Agrotóxicos em Alimentos (PARA) da ANVISA. Dentre os efeitos estudados está a alteração endócrina em fêmeas, que pode afetar o sistema reprodutivo, e como estas moléculas apresentam bioacumulação, o tecido alvo é o adiposo. Considerando-se as baixas concentrações previstas para os analitos, a complexidade da matriz (45% de lipídios) e a pequena massa de amostra disponível (cerca de 2 g por animal), houve a necessidade de desenvolver um método que apresentasse confiabilidade para aplicação a este estudo. O método desenvolvido para extração dos analitos é uma modificação do método QuEChERS. O método consiste basicamente de extração com acetonitrila e posterior extração em fase sólida dispersiva (d-SPE) com PSA e C18. Na avaliação da confiabilidade analítica do método foram incluídos os seguintes parâmetros: seletividade, linearidade, sensibilidade limite de detecção, limite de quantificação, exatidão, precisão e efeito matriz. Todas as amostras... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Os pesticidas, quando utilizados de forma adequada, protegem as culturas agrícolas contra danos excessivos causados por pragas e doenças. No entanto, segundo a ANVISA, aproximadamente 29% dos alimentos hortifrutícolas consumidos pela população brasileira apresenta alguma irregularidade quanto aos níveis de resíduos de pesticidas, indicando um uso abusivo e indiscriminado. Tendo em vista a preocupação com a saúde humana, foi proposto um estudo com animais de experimentação (ratos Lewis, Wistar e Sprague-Dawley) para avaliar os efeitos da exposição a misturas de pesticidas em baixas doses, simulando o que ocorre com humanos. Para isso foram escolhidos os pesticidas dicofol, dieldrin, endossulfam e permetrina, que foram encontrados em amostras de alimentos de origem vegetal, coletadas em diversas regiões do país pelo Programa de Análise de Resíduos de Agrotóxicos em Alimentos (PARA) da ANVISA. Dentre os efeitos estudados está a alteração endócrina em fêmeas, que pode afetar o sistema reprodutivo, e como estas moléculas apresentam bioacumulação, o tecido alvo é o adiposo. Considerando-se as baixas concentrações previstas para os analitos, a complexidade da matriz (45% de lipídios) e a pequena massa de amostra disponível (cerca de 2 g por animal), houve a necessidade de desenvolver um método que apresentasse confiabilidade para aplicação a este estudo. O método desenvolvido para extração dos analitos é uma modificação do método QuEChERS. O método consiste basicamente de extração com acetonitrila e posterior extração em fase sólida dispersiva (d-SPE) com PSA e C18. Na avaliação da confiabilidade analítica do método foram incluídos os seguintes parâmetros: seletividade, linearidade, sensibilidade limite de detecção, limite de quantificação, exatidão, precisão e efeito matriz. Todas as amostras... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O presente trabalho propôs estudar as alterações microscópicas observadas em 100 casos de intoxicação por aldicarb em cães e gatos e os efeitos agudos (14 dias) induzidos por esse praguicida em camundongos após a administração de dose única oral, avaliando-se as alterações clínicas, laboratoriais, microscópicas e ultraestruturais. As principais lesões microscópicas em cães e gatos foram observadas nos pulmões (congestão, edema, hemorragia, enfisema e atelectasia), fígado (congestão, degeneração vacuolar e hemorragia) e rins (congestão, hemorragia e nefrose). Nos demais órgãos, apenas alterações circulatórias (congestão e hemorragia) foram encontradas. Em ambas espécies, considerando as alterações significantes de acordo com a faixa etária, observou-se que os animais idosos apresentaram o maior grau de intensidade de degeneração vacuolar hepática e que a congestão renal foi mais intensa nos adultos. Em camundongos, observou-se que: 1) doses superiores a 0,08 mg/kg de aldicarb promoveram a morte de todos os animais em 2,6 - 4,7 minutos após a exposição, sendo o óbito precedido por convulsões; 2) a dose de 0,08 mg/kg promoveu o rápido aparecimento dos sinais clínicos clássicos da intoxicação por anticolinesterásicos, com duração de 45 - 120 minutos, sendo esta a dose escolhida para os demais experimentos in vivo; 3) os camundongos expostos mostraram consumo de água superior ao do grupo controle até o 5° dia após a exposição e inferior a partir do 10° dia até o término do experimento (14º dia); 4) quanto ao consumo de ração, de forma geral, camundongos expostos ao praguicida consumiram menos que os não expostos, sendo o ganho de peso inferior ao do grupo controle nas primeiras 48 horas após a intoxicação; 5) as alterações histopatológicas, como observado em cães e gatos, ocorreram principalmente nos pulmões (edema, congestão e hemorragia), fígado (congestão e degeneração vacuolar, principalmente em zona 3) e rins (congestão, hemorragia e nefrose), sendo que as alterações degenerativas em fígado e rins foram significantemente mais intensas até 48 horas após a exposição; 6) na avaliação ultraestrutural (microscopia eletrônica de transmissão) após 24 e 48 horas da exposição, foi observada a presença de tumefação celular e mitocondrial e, após 48 horas, a presença de vacúolos citoplasmáticos hepáticos, os quais continham gordura pela avaliação histoquímica; nos rins foram observadas também desorganização, tumefação e despregamento celulares, além da presença de conteúdo intratubular; 7) os principais achados do hemograma foram a diminuição no número de hemácias após 24 horas da exposição e leucopenia, que persistiu ate o 7° dia da intoxicação; 8) entre as alterações bioquímicas relevantes estão o aumento da glicemia e da amilase após 24 horas da exposição, bem como dos triglicerídeos e da creatinina até 48 horas após o quadro agudo; 9) os principais achados nos ensaios de imunotoxicidade foram o aumento do peso relativo do timo e da celularidade do baço, bem como a diminuição da celularidade da medula óssea nas primeiras 48 horas após a exposição; 10) avaliando-se a indução de morte celular por apoptose e/ou necrose pelo aldicarb em hepatócitos e leucócitos in vitro, constatou-se que o aldicarb promove tanto apoptose quanto necrose de leucócitos de camundongos e que é capaz de aumentar a porcentagem de hepatócitos com apoptose, tanto in vivo quanto in vitro. Tomando-se estes resultados em conjunto, foi possível constatar que a exposição oral aguda grave ao aldicarb produz efeitos nocivos graves, principalmente nos pulmões, fígado, rins, pâncreas e sistema imune, notadamente nas primeiras 48 horas após a exposição. / The present study evaluated microscopic post mortem findings in 100 cases of aldicarb intoxication in dogs and cats and the acute toxicity in mice induced by a single dose of aldicarb, assessing the clinical, laboratorial, microscopic and ultrastructural alterations caused by aldicarb up to 14 days after exposition. The most commonly affected organs in dogs and cats were lung (congestion, edema, hemorrhage, emphysema and/or atelectasy), liver (congestion, vacuolar degeneration and/or hemorrhage) and kidney (congestion, hemorrhage and/or nephrosis); the other organs showed circulatory alterations, as congestion and hemorrhage. Considering both species and age we observed that old animals had the most intensity of hepatic vacuolar degeneration and the adult animals the most intensity of renal congestion. Experimental oral aldicarb poisoning resulted in death if mice were exposed to more than 0.08mg/kg, preceded by seizures. Rapid and classical symptoms of anticholinesterase poisoning occurred within 45 minutes to 2 hours after exposure to 0.08mg/kg of oral aldicarb. Animals exposed to 0.08mg/kg of aldicarb presented increased water intake until day 5, followed by decreased water intake from day 10 to day 14 after exposure to the drug in comparison to control animals. Food intake was also decreased in the experimental group. Blood analyses revealed decreased erythrocyte count and leukopenia started 24 hours after exposure and persistent for 7 days. Hyperglycemia, hypertriglyceremia, elevation of amylase and creatinine happened after 24 to 48 hours after exposure. Microscopic evaluation revealed: (i) lung edema, pulmonary congestion and/or pulmonary hemorrhage; (ii) liver congestion and zonal vacuolar degeneration of the liver; (iii) renal congestion, nephrosis and/or kidney hemorrhage. Those alterations were more prominent after 24 to 48 hours of exposure to aldicarb. Ultrastructural analysis (transmission electron microscopy) demonstrated: (i) cellular edema and mitochondrial swelling after 24 and 48 hours after exposure to aldicarb; (ii) lipid vacuoles in hepatocytes after 48 hours of exposure; (iii) renal tubular epithelium disorganization with swelling and intratubular cell exfoliation. Increased thymus/body weight ratio and spleen cellularity and decreased bone marrow cellularity were also found after 48 hours of aldicarb exposure. Aldicarb was able to induce leukocyte dead by necrosis and/or apoptosis in vitro and hepatocyte apoptosis in vivo and in vitro. Altogether, our findings demonstrated that acute oral exposure to aldicarb induces toxic effects mainly to the lungs, liver, kidneys, pancreas, and immune system. Those effects are more evident up to 48 hours after intoxication.

Visando aumentar produtividade das lavouras de cana-de-açúcar, devido á interesses econômicos está havendo uma utilização cada vez maior de pesticidas. A água utilizada neste estudo foi proveniente do Ribeirão do Feijão, responsável pelo abastecimento da cidade de São Carlos SP. A principal cultura no entorno da bacia do Ribeirão do Feijão é a da cana-de-açúcar, por este motivo os pesticidas ametrina, atrazina, diuron e fipronil foram selecionados para este estudo, pois segundo pesquisa, estes compostos são muito utilizados nesta cultura. Os pontos de amostragem foram três, na nascente, ao longo do rio próximo a uma cultura de cana-de-açúcar e próximo à estação de tratamento de água. Por este motivo, esta pesquisa teve como objetivo a aplicação da extração em fase sólida (SPE) e otimização da técnica de cromatografia liquida utilizando um detector de diodos (HPLC DAD) para a determinação de multiresíduos de pesticidas em amostras de água. As técnicas utilizadas apresentaram bons resultados. A validação do método foi feita para o equipamento (HPLC DAD) e para o método (SPE HPLC- DAD). Os limites de detecção e quantificação do equipamento variaram de 0,02 a 0,05 mgL-1 e 0,07 a 0,17 mgL-1 respectivamente. A linearidade foi de 0,99 e a precisão foi em torno de 0,41 a 2,56%. Calculou-se a recuperação do método de extração que variou entre 90 e 95%, a linearidade foi de 0,99 e exatidão que foi próximo a 100%.Todos os resultados de validação do método estão de acordo com a Legislação brasileira e internacional. / Seeking to increase productivity of the sugarcane farmings, due to an economical interests, it has been used pesticides each more. The water used in this study is from Ribeirão do Feijão, responsible for the provisioning of the city of São Carlos, in their state of São Paulo. The main culture around Ribeirão do Feijão is sugarcane, and for this reason the pesticides ametrine, atrazine, diuron and fipronil were selected for this study, because according to researches, these compounds are very used in this culture. The sample points were three: in the source, along the river, near to a sugarcane culture and near to the station of treatment of water. For aim this, research had an objective the application of the solid phase extraction (SPE) and optimization of the liquid chromatography technique using a detector of diodearrary (HPLC. DAD) for the determination of multiresiduos of pesticides in samples of water. The validation of the method was made for the equipment (HPLC. DAD) and for the method (SPE. HPLC - DAD). The detection limits and quantification of the equipment varied from 0.02 to 0.05 mgL-1 and 0.07 to 0.17 mgL-1 respectively. The linearity was of 0.99 and the precision was around 0.41 to 2.56%. It was calculated the recovery of the extraction method that varied between 90 and 95%, the linearity was of 0.99and the accuracy was close to 100%. All the results of validation of the method are in agreement with the Brazilian and international Legislation.

Com o objetivo principal de aumentar a quantidade e qualidade dos produtos agrícolas, cada vez mais está-se empregando agrotóxicos, substâncias tóxicas as quais provocam problemas de saúde ambiental e pública. Frente a esse crescente emprego de agrotóxicos propõe-se, no presente trabalho, determinar-se as concentrações de agrotóxicos usados na lavoura da cana-de-açúcar - ametrina, ácido 2,4 D, tebuthiuron, hexazinona, diuron e fipronil, assim como os organoclorados - BHC, aldrin, endossulfan, dieldrin, endrin e DDT, cujos resíduos podem estar presentes nas águas dos rios que abastecem a cidade de Araraquara (Ribeirão das Cruzes, Ribeirão das Anhumas e Córrego do Paiól), região esta altamente agrícola, com cultivo intensivo de cana-de-açúcar. Avaliou-se, também, a metodologia mais eficiente na extração e análise de multiresíduos de agrotóxicos em diversas matrizes aquosas. Como técnicas de extração estudou-se a extração líquido-líquido, extração em fase sólida e extração com fluido supercrítico. Já como técnica de análise empregou-se a cromatografia sendo que para analitos voláteis ou parcialmente voláteis utilizou-se a cromatografta gasosa (HRGC) e para compostos menos voláteis a cromatografia líquida (HPLC). Amostras de água provenientes de vários pontos de captação foram analisadas empregando a metodologia desenvolvida. Dentre as três técnicas avaliadas, os melhores resultados foram obtidos empregando-se a extração em fase sólida. Não foram registrados nenhum dos compostos estudados nas amostras reais de água do Ribeirão das Cruzes, Ribeirão das Anhumas e Córrego do Paiól. / Pesticides are being used more and more with the main objective to increase the quantity and quality of agricultural products; they are toxic substances that cause public and environmental health problems. Because of this increasing use of pesticides, this thesis aimed to determine the concentraction of both pesticides widely used in sugar cane plantation - ametrina, ácido 2,4 D, tebuthiuron, hexazinona, diuron e fipronil, as well as organochlorine BHC, aldrin, endossulfan, dieldrin, endrin e DDT in water samples. The residues of pesticides can be present in rivers that supply the city of Araraquara (Ribeirão das Cruzes, Ribeirão das Anhumas and Córrego do Paiól); this area is highly agricultural and it has a high sugar cane cultivation. The most efficient methodology for the extraction and analysis of multiresidues of pesticides in several fountains has been evaluated. Liquid-liquid extraction, solid phase extraction and supercritical fluid extraction have been studied as extraction teclmiques. Gas chromatography (HRGC) was used for the determination of partially volatile analites and liquid chromatography (HPLC) was employed for less volatile compounds. Samples of water originating from several reception points were analyzed using the developed methodology. Among the three appraised techniques, the best results were obtained being used the solid phase extraction. They were not registered none of the compositions studied at the real samples of water of Ribeirão das Cruzes, Ribeirão das Anhumas and Córrego do Paiól.

Made available in DSpace on 2017-07-21T14:13:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Liliane Werle Lima.pdf: 3601191 bytes, checksum: 5783e9d4437866bebca28c4080abc069 (MD5) Previous issue date: 2014-11-10 / Pesticides are widely used around the world for pest control and guarantee increased productivity. As is harmful to insects and weeds, are also toxic to humans . Pesticides are related to alterations of the immune system, are neurotoxic, and involved with alterations em endocrine system, besides interfering with metabolism. Exposure to pesticides is monitored by measurement of biomarkers, especially cholinesterase , and through changes in laboratory tests. The most commonly used pesticides are those belonging to the class of organophosphates, whose mechanism of action is irreversible inhibition of cholinesterase. Pesticides being involved in alterations of the immune system, and cardiovascular disease, this study aimed to evaluate the activity of myeloperoxidase (present in phagocytic cells) in individuals chronically exposed to pesticides, in addition to other laboratory markers. This study included 79 volunteers , divided into 3 groups : 1 ) EDP : direct exposure to pesticides ; 2) EIP : indirect exposure to pesticides , and 3) C : control, volunteers not exposed, or low exposure to pesticides. Laboratory tests for glucose, total cholesterol and fractions , triglycerides , AST, ALT, urea, creatinine, myeloperoxidase (MPO) , alpha-1- acid glycoprotein (AGP), high sensitive C-reactive protein (Hs-CRP), total antioxidant capacity, cholinesterase were performed and CBC . There were significant increases in urea in the EDP group. High levels of MPO, AGP and glucose were found for the EDP and EIP groups. The Hs-CRP showed a direct correlation with the values of AGP, but was elevated only for the EIP group. Significant reduction in total antioxidant capacity of serum was found in groups EDP and EIP. The cholinesterase values showed significantly higher activity in the EDP group. With these results we concluded that chronic exposure to pesticides can lead to an adaptive increase in cholinesterase activity resulting in decreased anti-inflammatory action of acetylcholine, with increased levels of myeloperoxidase and other markers of inflammation. / Os praguicidas são largamente utilizados em todo o planeta para controle de pragas e garantia de aumento de produtividade. Assim como são nocivos para insetos e ervas daninhas, também são tóxicos para os seres humanos. Os pesticidas estão relacionados com alterações do sistema imunológico, nervoso, endócrino, alem de interferir no metabolismo. A exposição aos praguicidas é monitorada pela dosagem de biomarcadores, especialmente a colinesterase, e através de alterações em exames laboratoriais. Os pesticidas mais usados são aqueles pertencentes à classe dos organofosforados, que tem como mecanismo de ação a inibição irreversível das colinesterases. Estando os pesticidas envolvidos em alterações do sistema imunológico, e com a doença cardiovascular, este estudo teve por objetivo avaliar a atividade da enzima mieloperoxidase (presentes em células fagocíticas) em indivíduos expostos cronicamente a pesticidas, alem de outros marcadores laboratoriais. Este estudo incluiu 79 voluntários, divididos em 3 grupos: 1) EDP: exposição direta aos praguicidas; 2)EIP:exposição indireta aos praguicidas; e 3) C: controle, voluntários com pouca ou nenhuma exposição aos praguicidas. Foram realizados exames laboratoriais para dosagem de glicose, colesterol total e frações, triglicerídeos, TGO, TGP, ureia, creatinina, mieloperoxidase (MPO), alfa-1-glicoproteína ácida (AGP), proteína C reativa ultrassensível (PCR-us), colinesterase, capacidade antioxidante total e hemograma. Ocorreram aumentos significativos na ureia no grupo EDP. Níveis elevados de MPO, AGP e glicose foram encontrados para os grupos EDP e EIP. A PCR-us apresentou correlação direta com os valores de AGP, contudo mostrou-se elevada apenas para o grupo EIP. Significante redução na capacidade antioxidante total do soro foi encontrada nos grupos EDP e EIP. A colinesterase apresentou valores de atividade significativamente maiores no grupo EDP. Com estes resultados concluímos que a exposição crônica aos pesticidas pode levar a um aumento adaptativo da atividade da colinesterase resultando em diminuição da ação anti-inflamatória da acetilcolina, com aumento dos níveis de mieloperoxidase e outros marcadores da inflamação.

O objetivo deste trabalho foi a seleção de bactérias capazes de biodegradar os pesticidas organoclorados dieldrin, DDD e PCP. Inicialmente, foram realizados os ensaios de tolerância visando à seleção das bactérias degradadoras; posteriormente foram realizados os ensaios de biodegradação em meio liquido utilizando a bactéria selecionada. Dentre as 14 linhagens bacterianas isoladas testadas, selecionou-se a linhagem Pseudomonas aeruginosa L2-1 por apresentar maior tolerância a todos os pesticidas. Os ensaios de biodegradação foram realizados em diferentes meios de cultura, variando-se a concentração de glicose, a fonte de nitrogênio e a presença de ramnolipídeo. Os ensaios de biodegradação foram realizados determinando-se a concentração de pesticida, a concentração de glicose, o número de células viáveis, e o pH. O meio de cultura que mais favoreceu a biodegradação dos três pesticidas foi o meio com nitrato de sódio e 0,5% de glicose, obtendo-se biodegradação de aproximadamente 50% para cada pesticida após três dias de incubação. Na ausência de glicose, o meio com nitrato de amônio e 0,1% de ramnolipídeo, favoreceu a biodegradação, obtendo-se após 14 dias de incubação 36,8% de biodegradação de dieldrin; 33,7% de DDD e 42,8% de PCP. De uma forma geral, as taxas de biodegradação pela P. aeruginosa L2-1 foram maiores em menores concentrações de glicose e na presença de ramnolipídeo. Ao alterar a fonte de nitrogênio foram observados resultados diversos sobre a taxa de biodegradação: na ausência de glicose, o nitrato de sódio favoreceu a biodegradação de PCP, enquanto o nitrato de amônio favoreceu a biodegradação de dieldrin, na presença de glicose observou-se o inverso. A taxa de biodegradação do DDD não foi significativamente alterada ao variar a fonte de nitrogênio. A bactéria selecionada P. aeruginosa L2-1 apresentou potencial para biodegradação de pesticidas organoclorados, sendo que as condições nutricionais do meio influenciaram diretamente a biodegradação. / The objective of this work was the selection of bacteria capable of biodegrading the organochloride pesticides dieldrin, DDD and PCP. Initially tolerance tests were conducted in order to select degrading bacteria subsequently, biodegradation tests were carried out in liquid medium using the selected bacteria. Among the 14 bacterial isolated strains, Pseudomonas aeruginosa L2-1 was selected due to its greater tolerance to all pesticides. The biodegradation tests were conducted on different culture media, varying the concentrations of glucose, nitrogen source and presence of rhamnolipid. Biodegradation studies were performed by measuring the concentration of pesticide, the concentration of glucose, the number of viable cell and pH during time. The best medium for the biodegradation of all three pesticides was composed of sodium nitrate and 0.5% glucose, giving approximately 50% yield after three days of incubation. In the absence of glucose, the medium containing ammonium nitrate and 0.1% rhamnolipid improved biodegradation yielding, after 14 days of incubation, 36.8% biodegradation of dieldrin; 33.7% DDD and 42.8% of PCP. In general, the biodegradation rates of pesticides by P. aeruginosa L2-1 were greater at lower concentrations of glucose and in the presence of rhamnolipid. Nitrogen source had different effects on the rate of biodegradation: in the absence of glucose, sodium nitrate favored the biodegradation of PCP, whereas ammonium nitrate favored the biodegradation of dieldrin; and in the presence of glucose, it was observed the opposite. The biodegradation rate of the DDD was not significantly altered by the nitrogen source tested. The selected bacteria, P. aeruginosa L2-1, showed potential for the biodegradation of organochloride pesticides demonstrating that nutritional conditions has a direct effect on degradation yields.