1 IZABELLA DE ANDRADE BRITO AVALIAÇÃO INTEGRADA DA QUALIDADE DA ÁGUA DO ALTO IGUAÇU, UTILIZANDO Rhamdia quelen (QUOY e GAIMARD, 1824) COMO MODELO DE ESTUDO CURITIBA 2015 i IZABELLA DE ANDRADE BRITO AVALIAÇÃO INTEGRADA DA QUALIDADE DA ÁGUA DO ALTO IGUAÇU, UTILIZANDO Rhamdia quelen (QUOY e GAIMARD, 1824) COMO MODELO DE ESTUDO Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós- graduação em Ecologia e Conservação, Setor de Ciências Biológicas da Universidade Federal do Paraná como requisito parcial à obtenção de título de Doutor em Ecologia e Conservação. Orientador Professor Dr. Ciro Alberto de Oliveira Ribeiro Co-Orientadora Professora Dra. Sabrina Borges Lino de Araújo CURITIBA 2015 ii DEDICATÓRIA “In the end we will conserve only what we love; we will love only what we understand; and we will understand only what we have been taught.” Baba Dioum. Dedico a todos os dispostos. iii AGRADECIMENTOS Encerro aqui, um importante ciclo da minha vida passados 1460 dias, 16 estações, 4 projetos, incontáveis idas a Paulo Lopes, dois empregos, muitas amizades, belas histórias, experimentos fracassados e inestimáveis experiências. Mas, antes de tudo, é preciso coragem para fazer doutorado. Dedicar-se 4 anos a um projeto, forçar-se a incomensurável abnegação, perder valiosos momentos em família e amigos. Ser totalmente incompreendido fora do mundo acadêmico, pois embora você se esforce, ninguém além do seu orientador entende o que você está pesquisando. Desta forma, é preciso agradecer muito a quem esteve comigo nessa caminhada que parecia sem fim, e agradecer também as intercorrências de toda ordem, que teimaram em aparecer, obrigada por me fazerem forte e tornar essa travessia trabalhosa e compensadora. Primeiramente é preciso agradecer ao professor Ciro que me formou pesquisadora. Me inspirou e deu forças durante esse trajeto com muitos percalços. Sempre me forçando o ânimo e me ensinado a caminhar com as próprias pernas. Sou muito grata a oportunidade de convivência durante 6 anos de pós-graduação, entre mestrado e doutorado. Desejo profundamente que, se um dia, as circunstâncias da vida me fizerem professora, que eu me torne algo parecido com o mestre que você foi para mim. A minha imensa gratidão a Professora Sabrina, pessoa brilhante que aportou na metade da minha caminhada e me indicou outras direções, sempre serena e muito disposta. Um obrigada muito especial à Universidade Federal do Paraná e a todos os recursos humanos envolvidos. Lugar onde obtive minha completa formação da graduação ao doutorado e dediquei 12 anos da minha vida com muito suor e sobretudo, muitos sorrisos e conquistas. Espero poder retribuir a formação gratuita e de qualidade a qual tive acesso. Aos colegas do Programa de Pós-Graduação em Ecologia e os colegas do Laboratório de Toxicologia Celular pelo profissionalismo em me acompanharem nos dificultosos experimentos com os embriões até alta madrugada, durante dias seguidos e em todos os períodos de desovas dos peixes. Um obrigada em especial à Ellie Anne Lopez e Flávia Yamamoto, companheiras de Paulo Lopes. Ao Bruno Cherem por ter amadurecido comigo ao logo dessa jornada. Imagino que não deva ter sido nada fácil abdicar-se involuntariamente de tantas coisas para me fazer companhia nos momentos mais angustiantes. À mamãe, papai, Neto, Dani, Danilo, Tia Rosa, Júnior, Felipe, Tia Leila (in memoriam) e Ana Luísa, pela saudade eterna que sinto de vocês e a gratidão por tê-los comigo. Agradeço todos os dias a oportunidade de ter o coração cheio de amor. Aos colegas da Andreoli, em especial ao Cleverson, por apoiar incondicionalmente esse trabalho. Agradeço com muita alegria, a oportunidade de conhecer Tereza Hoffmann, Gustavo Coura e Andrea Sanches. Vocês são os componentes mais valiosos que adquiri nesse último ano. À CAPES pelo financiamento desse estudo. E a Inteligência Suprema da vida, causa primária de todas as coisas, infinito de Amor que nos faz seguir em frente e não nos deixa temer diante das intempestividades. Obrigada por me permitir enxergar, com os olhos do coração, a beleza dessa caminhada. Se o desafio era grande, a vontade de transpô-lo sempre foi muito maior. iv EPÍGRAFE “O ser humano é uma parte do todo a que chamamos Universo, uma parte limitada pelo tempo e pelo espaço. Experimenta-se a si mesmo, os seus pensamentos e os seus sentimentos como fatos separados do resto, o que é uma espécie de ilusão de ótica da sua consciência. Tal ilusão é para nós uma forma de prisão porque nos reduz aos nossos desejos pessoais e nos constrange a reservar o nosso afeto para algumas pessoas, as mais próximas. O nosso esforço deveria consistir em libertarmo-nos desta amarra, alargando o nosso círculo de compaixão, de modo a abranger todas as criaturas vivas e a natureza em toda a sua beleza. ” Albert Einstein 1 SUMÁRIO DEDICATÓRIA ...................................................................................................................... ii AGRADECIMENTOS ........................................................................................................... iii EPÍGRAFE ............................................................................................................................. iv RESUMO ................................................................................................................................. 1 ABSTRACT ............................................................................................................................. 2 LISTA DE ILUSTRAÇÕES .................................................................................................... 3 LISTA DE TABELAS ............................................................................................................. 5 LISTA DE ABREVIAÇÕES E SIGLAS ................................................................................. 6 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 7 1.1. RECURSOS HÍDRICOS ................................................................................................... 7 1.2. SANEAMENTO AMBIENTAL ..................................................................................... 11 1.3. REUSO DA ÁGUA NO BRASIL ................................................................................... 13 1.4. ECOTOXICOLOGIA ...................................................................................................... 16 2. OBJETIVOS ..................................................................................................................... 20 2.1. OBJETIVO GERAL ........................................................................................................ 20 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................................... 20 3. METODOLOGIA ............................................................................................................. 21 3.1. ÁREA DE ESTUDO ....................................................................................................... 21 2 3.2. DESENHO EXPERIMENTAL ....................................................................................... 28 3.3. MODELAGEM ECOLÓGICA APLICADA .................................................................. 33 CAPÍTULO 1 ........................................................................................................................ 34 The first stages of development of the neotropical catfish Rhamdia quelen (Siluriformes, Heptaridae): fast and promising bioindicators of recycled water quality ............................. 34 CAPÍTULO 2 ........................................................................................................................ 65 A theoretical approach to the evaluation of wastewaters risk for the silver catfish Rhamdia quelen (Teleostei, Heptapteridae) .......................................................................................... 65 CAPÍTULO 3 ........................................................................................................................ 95 Embryo toxicity assay in the fish species Rhamdia quelen (Teleostei, Heptaridae) to assess water quality in the Upper Iguaçu Basin (Paraná, Brazil) .................................................... 95 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS ......................................................................................... 140 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 143 6. ANEXOS ......................................................................................................................... 148 ANEXO 1 – Certificado da Comissão de Ética no Uso de Animais do Setor de Ciências Biológicas da Universidade Federal do Paraná (CEUA/BIO – UFPR)................................ 149 1 RESUMO A falta de planejamento na urbanização e industrialização é responsável pelos efeitos negativos na água e hábitats, que quando adicionados à precariedade do saneamento degradam a qualidade da água e aumentam os riscos de exposição. O monitoramento dos sistemas hídricos, segundo os critérios oficiais, em sua maioria, tem sido baseado em parâmetros físico-químicos. No entanto, a Resolução Conama nº 357/05 instituiu o uso de testes ecotoxicológicos para avaliar o efeito deletério de agentes físicos ou químicos nos organismos aquáticos, que embora não obrigatório, constitui um parâmetro importante de avaliação de qualidade de água e limites para descarga de efluentes. O rio Iguaçu é o maior e mais importante rio do Paraná, no entanto, vem sofrendo alterações na sua composição natural devido ao lançamento de efluentes em seu curso. O presente estudo avaliou, através da exposição de embriões e larvas de Rhamdia quelen, primeiramente a eficiência de tratamento de uma estação piloto de Recuperação de Água (URA) instalada na ETE Atuba Sul, que possui uma vazão de 1.120 L/s no rio Atuba sendo este o principal tributário do rio Iguaçu. Posteriormente, foi analisada, a qualidade da água do Alto Iguaçu em 5 pontos, sendo: Cabeceira (confluência dos rios Iraí e Atuba), São José dos Pinhais, Fazenda Rio Grande, Araucária e Guajuvira. Os efeitos letais e sub-letais nos embriões e larvas expostos ao esgoto não tratado e tratado com tecnologia RALF foram altos quando comparados como o tratamento de reuso, indicando a ineficiência do tratamento convencional para este teste. O tratamento de reuso mostrou-se eficiente também na remoção de metais tóxicos. A água do alto rio Iguaçu apresentou concentrações significativamente altas de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) em todos os pontos analisados, principalmente, acenaftileno, naftaleno, fuoreno, criseno e benzo[a]antraceno) e metais tóxicos, incluindo o chumbo. Os embriões e larvas expostas à água Alto Iguaçu, apresentaram uma alta taxa de mortalidade e deformidades em todos os pontos avaliados, indicando que, de acordo com o teste utilizado, não existe um gradiente de poluição no rio devido às inúmeras fontes poluidoras. Os dados experimentais foram modelados para avaliar a propagação dos efeitos dos poluentes nos estágios iniciais de R. quelen para o nível populacional. De acordo com o modelo teórico proposto, o impacto dos poluentes promove uma diminuição na densidade da população e em cenários mais drásticos, pode aumentar as chances de extinções locais. Palavras-chave: Ecotoxicologia, embriotoxicologia, Rhamdia quelen, contaminação ambiental 2 ABSTRACT The lack of planning in the urbanization and industrialization is responsible for negative effects on water and habitats, which when added to the precarious sanitation degrade water quality and increase the risk of exposure. The monitoring of water systems, according to the official criteria, for the most part, has been based on physical and chemical parameters. However, the Conama Resolution nº 357/05 instituted the use of ecotoxicological tests to evaluate the deleterious effect of physical or chemical agents in aquatic organisms, which although not required, is an important parameter for evaluating water quality and limits for discharge effluents. The Iguaçu River is the largest and most important river Paraná, however, has undergone changes in its natural composition due to discharge of effluents into its course. This study evaluated, by exposing embryos and larvae Rhamdia quelen, first the effectiveness of treatment of a water reclamation pilot station (URA) installed in ETE Atuba Sul, which has a flow rate of 1,120 L/s in the Atuba River which is the main tributary of the Iguaçu. It was later analyzed, the Upper Iguaçu water quality in 5 points, as follows: Headwater (confluence of the Irai and Atuba rivers), São José dos Pinhais, Fazenda Rio Grande, Araucaria and Guajuvira. The lethal and sub-lethal effects from embryos and larvae exposed to untreated sewage and treated UASB technology were higher when compared to reuse treatment, indicating that conventional sewage treatment is it not efficient for this test. The treatment reuse is better than UASB to removal toxics metals. Water from the Upper Iguaçu River was significantly high concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in every point, especially, acenaphthylene, naphthalene, fuoreno, chrysene and benzo[a]anthracene) and toxic metals, including lead. Embryos and larvae exposed to high Iguaçu water, showed a high rate of mortality and deformities in all evaluated points, indicating that, according to the test used, there is no pollution gradient in the river due to the numerous pollution sources. The experimental data were modeled to evaluate the spread of the effects of pollutants in the initial stages of R. quelen for the population level. According to the theoretical model proposed, the impact of pollutants promotes a decrease in the density of the population and more drastic scenarios, can increase the chances of local extinctions. Keyboards: Ecotoxicology, embryo toxicology, Rhamdia quelen, environmental contamination.