Portal InstitucionalUFPEL

A persistência de agrotóxicos e metais pesados no meio ambiente pode acarretar no processo de bioacumulação em organismos e toxicidade em humanos e animais devido a exposição a esses compostos por longo período de tempo, mesmo em baixas concentrações (Chary et al., 2007). Alguns desses contaminantes foram listados como poluentes prioritários pela Convenção de Estocolmo e Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA dos EUA). Os poluentes inorgânicos, elementos metálicos tóxicos como mercúrio (Hg), cromo (Cr), cádmio (Cd), chumbo (Pb) e arsênio (As) devido a elevada persistência no ambiente e Hg por sofrer biomagnificação através de cadeias alimentares (USEPA, 1997; ATSDR, 2022).
Além dos metais pesados, os agrotóxicos são compostos tóxicos de importância global. Dados entre 2009 e 2018 mostram que os agrotóxicos mais vendidos no Brasil são glifosato, 2,4D e atrazina (IBAMA, 2022). Esses compostos são ingredientes ativos presentes em várias formulações, sendo o glifosato o pesticida mais utilizado no mundo (Lupi et al., 2019; Villamar-Ayala et al., 2019), apesar da proibição proposta na Austrália, França, Índia, Alemanha, Áustria e Espanha (BHAG, 2022). O Brasil éo segundo maior exportador mundial de produtos agrícolas no mundo. No entanto, essa demanda de alimentos, induz o uso excessivo de agrotóxicos, principalmente os herbicidas (IBAMA, 2022). Mais de 90% dos agricultores brasileiros utilizam agrotóxicos nas suas plantações e os dados mostram que o uso de agrotóxicos no país é alto (5,94 kg/ha) comparado a outros países com maior área de cultivo, 0,34 kg/ha na Índia, 2,54 kg/ha nos EUA e 0,62 kg/ha na Rússia (Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação, 2022).
Diante disso, nosso grupo de pesquisa tem realizado estudos na área de saúde ambiental com agrotóxicos e elementos metálicos presentes no solo, na água e nos alimentos e investigado os efeitos nocivos à saúde, a partir de abordagens epidemiológicas e mais recentemente usando modelos matemáticos propostos por agências governamentais. As concentrações irregulares de metais e agrotóxicos nos alertam para o declínio na qualidade ambiental e para os potenciais riscos aos quais estamos vulneráveis já que alguns desses compostos não são biodegradáveis e, portanto, permanecem por longo período de tempo no ambiente (da Silva Júnior 2017; Fernandes et al., 2020). Um recente estudo que realizamos a partir de dados do Departamento de Informática do Sistema Único de Saúde mostrou elevada prevalência no número de casos de intoxicação exógena por agrotóxicos na região sul, a qual se destaca pela amplitude agrícola e o uso massivo de agrotóxicos (Silva et al., 2020).
No caso dos metais, as fontes primárias desses compostos no solo e na agricultura são a partir de deposição atmosférica, estrume animal, irrigação com águas residuais ou agrotóxicos e seus metabólitos, fertilizantes à base de fosfato e correções à base de lodo de esgoto (El-Kady et al., 2018). Além de fontes de contaminação antropogênicas convencionais que representam os principais riscos para a saúde humana através da ingestão alimentar de culturas alimentares contaminados por transferência de raízes do solo para tecidos vegetais ou deposição atmosférica direta nas superfícies das plantas (Rai et al., 2019).
As usinas termoelétricas a carvão são uma das principais fontes de contaminação por metais no solo. Li et al (2017) relataram que o consumo a longo prazo de alguns grupos alimentares (alface, amaranto, espinafre aquático, feijão-fradinho e grãos como o arroz), quando cultivados em solos contaminados, perto de usinas termelétricas, é prejudicial à saúde humana. Dentre os estudos que participei, avaliamos a exposição de Se em região com atividades de mineração de carvão e os efeitos à saúde. A exposição de Selênio (Se) por via alimentar e ambiental foi associada com uma maior excreção urinária de Se em crianças neste local (Dos Santos et al., 2020). Assim como, os mineradores dessa região apresentaram correlação positiva entre o estado nutricional (excesso de peso ou obesidade) e Doenças Crônicas Não Transmissíveis com o aumento da extensão dos danos ao DNA (Dos Santos et al., 2019).
Da mesma forma, vários processos de fontes de contaminação, por exemplo, águas residuais como fonte de irrigação ou lodo de esgoto como correção do solo para culturas alimentares representam um cenário de exposição a metais pesados nas águas de irrigação ou até mesmo em rios e lagos (Rai et al., 2019). Recentemente, participei do estudo de Gimenes et al. (2021) onde avaliamos a exposição de contaminantes por via alimentar e observamos um potencial risco à saúde pelo consumo de peixes na região amazônica devido a contaminação por Metilmercúio (MeHg).
Os efeitos do consumo de alimentos contaminados com metais como As, Hg, Pb e Cd apresentam riscos intoxicação para população, mesmo em níveis baixos (10–50 mg/L) (Lokeshappa et al. 2012). No entanto, os efeitos da exposição alimentar aos metais em altas concentrações apresenta problemas ainda mais graves como danos ao coração, ao sistema nervoso, fígado, rim, sangue, pulmões e baço devido aos seus efeitos de mutagênese, carcinogênese e teratogênese (Ghasemidehkordi et al. 2018; Fathabad et al. 2018). Especificamente, o Zn já foi associado a redução do pH dentro dos vasos arteriais, e o aumento da frequência cardíaca, o Cu com danos hepáticos e renais, Pb em doenças do cérebro e colite estômago-intestinal e os metais com efeitos mais tóxicos (As, Cr e Co) podem causar diferentes tipos de cânceres (Shahsavani et al. 2017; Raikwar et al. 2008).

A via alimentar é a principal via de intoxicação para população em geral com relação a contaminantes ambientais. No último relatório (2017-2018) do Programa de Análises de Resíduos de Alimentos da Agência (PARA) da ANVISA foram identificadas 28% das amostras de alimentos com resíduos de agrotóxicos com concentrações iguais ou inferiores ao Limite Máximo de Resíduos (LMR) e 23% de amostras insatisfatórias, com resíduos acima do LMR (ANVISA, 2019). Muitos estudos apresentam a relação do consumo de alimentos cultivados com o uso de agrotóxicos e o aumento de excreção urinária com agrotóxicos e seus metabólitos (Berman et al., 2016; Chiu et al., 2017; Hyland et al., 2019).
Portanto, a segurança alimentar é uma preocupação pública emergente. A crescente demanda por segurança alimentar acelerou a pesquisa sobre riscos via consumo de alimentos contaminados por poluentes (Zaman 2013). Assim, foram estabelecidos valores de orientação para Ingestão Diária Aceitável (IDA) e para Dose Aguda de Referência (ARfD). Logo, foram criadas abordagens com modelagem matemática da curva dose-resposta para estimar potencial riscosà saúde (OMS, 1999; Caldas et al., 2011).
Uma das opções disponíveis é o modelo de Avaliação de Risco à Saúde Humana (ARSH). Trata-se de um método usado para estimar o impacto de poluentes ambientais sobre a saúde humana e é uma ferramenta eficaz para prevenção da saúde. A ARSH consiste em quatro etapas: identificação do perigo, avaliação da exposição, avaliação de toxicidade e caracterização de risco (EPA 2017). A avaliação da exposição é fundamental pois nesta etapa, a quantidade de contaminantes ingeridos pelo indivíduo é estimado pela análise das vias de exposição aos agentes ambientais, tempo de exposição, peso corporal e outros fatores de influência (USEPA, 1989).
Utilizando a ferramenta de ARSH, colaborei no estudo de Lima Brum et al. (2021) que realizou um checklist com a finalidade de padronizar e melhorar a qualidade dos dados do ARSH para exposição de elementos metálicos em solos, pois a padronização no método é fundamental para resultados transparentes e reprodutíveis. A ARSH é um método estabelecido e já aplicadopara exposição de elementos metálicos em solos (Penteado et al., 2021), na água (da Silva Bonifácio et al., 2021) e em estudos dediferentes grupos de alimentos, como frutos do mar (Wang et al., 2020), carnes assadas (Leite et al., 2021), cereais (Gruszecka-Kosowska, 2020), entre outros.
Na busca, por uma alimentação mais saudável e livres de contaminantes, o consumo de alimentos orgânicos aumentou consideravelmente. Os alimentos orgânicos não contêm resíduos de fertilizantes sintéticos, agrotóxicos químicos, organismos geneticamente modificados, hormôniose antibióticos em seus rótulos (IFOAM, 2018; Vigar et al., 2020). No entanto, os alimentos cultivados pelo sistema convencional e pelo sistema orgânico estão igualmente expostos a contaminantes ambientais (Debnath et al., 2015). Logo, é possível que alimentos orgânicos contenham o mesmo teor, ou até maior, de vários poluentes ambientais, como os metais.
Há uma escassez de dados comparando os alimentos dos dois tipos de cultivo para exposição de contaminantes ambientais como agrotóxicos e elementos metálicos. Os estudos de valores nutricionais entre alimentos orgânicos ou convencionais apresentam resultados contraditórios (Galgano et al.,2016; Mazzoncini et al., 2015). Portanto, os resultados provenientes deste projeto poderão fornecer uma base científica para a avaliação da segurança alimentar e gerenciamento de riscos. Políticas futuras podem combinar medidas de prevenção e tratamento e fortalecer o monitoramento de elementos metálicos e pesticidas em alimentos com os programas governamentais já existentes. Uma vez que os alimentos são um importante transportador de compostos químicos a serem transferidos do ambiente para ocorpo humano.

Delineamento experimental
Coleta e Análise dos alimentos
Os alimentos de cultivo convencional a serem analisados serão adquiridos em comércio local e os alimentos orgânicos serão obtidos por empresas com selo de certificação. Atualmente, temos uma parceria realizada com a empresa Korin de alimentos orgânicos que tem uma gama de alimentos com selo de certificação (https://www.korin.com.br/). Os alimentos selecionados serão aqueles considerados de maior consumo para população brasileira, segundo o PARA da ANVISA, além de outros grupos de alimentos não contemplados pelo Programa. Os alimentos que serão analisados serão: arroz branco, arroz integral, feijão preto, ovos, carne vermelha, carne de frango, massa, farinha de trigo, alface, cebola, beterraba, cenoura, chuchu, pimentão, tomate, alho, batata doce, laranja, banana, abacaxi, manga, goiaba e uva, totalizando 44 amostras entre alimentos convencionais e orgânicos, em triplicata.
No laboratório, as amostras serão secas (40°C) e posteriormente desagregadas e maceradas. As metodologias serão validadas via Controle de Qualidade Analítico e boas Práticas de Laboratório, e com o uso de padrões certificados e material certificado de referência. Todas as metodologias analíticas indicadas seguirão os métodos descritos no Test Methods for Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods (USEPA SW-846) da U. S. Environmental Protection Agency.


Análise de agrotóxicos nos alimentos
A determinação de agrotóxicos nos alimentos foi obtida por meio do projeto “Consumo de alimentos de cultivo orgânico e convencional: Ensaio Clínico Randomizado”. Este estudo foi realizado entre agosto e setembro de 2019, seguindo as normas éticas propostas pela resolução 466/12 do Conselho Nacional de Saúde, do Ministério da Saúde, que regulamenta a pesquisa com seres humanos. O protocolo do estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa em Saúde da Universidade Federal do Rio Grande, pelo parecer de número 55/2019.

Análise de metais nos alimentos
Preparo de amostra
Para mineralização das amostras será utilizado o método adaptado de Altundag e Tuzen (2011), 1 g do material liofilizado e moído será pesado em tubo de vidro, adicionado 6 mL de ácido nítrico, 2 mL de peróxido de hidrogênio e levado ao bloco de digestão por um período de 4 horas a 130°C. Após esse período será transferido para tubo de centrífuga e seu volume aferido a 20 mL. A cada batelada serão realizadas digestões em branco, com adição dos reagentes, mas omitindo a amostra. Todas as amostras e brancos serão analisados em três repetições.

Análise de metais
Será realizada a determinação de Cu, As, Pb, Hg, Cr e Cd. Todas as metodologias serão validadas via Controle de Qualidade Analítico e boas Práticas de Laboratório, e com o uso de padrões certificados e material certificado de referência. Todas as metodologias analíticas indicadas seguirão os métodos descritos no Test Methods for Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods (USEPA SW-846) da U. S. Environmental Protection Agency.

Avaliação de risco à Saúde Humana: metais
O modelo base para análise do risco à saúde, juntamente com o NOAEL (Nível de Efeito Adverso Não Observado) e LOAEL (Menor Nível de Efeito Adverso Observado) foi instituído pelo USEPA (USEPA, 1989; USEPA, 1991)
A Ingestão Média Diária (ADI) de metais será determinada usandoa equação abaixo:
Eq.1 ADI = C x IR x EF x ED
BW x AT

Onde ADI é a Ingestão Média Diária (mg kg−1 dia−1), C é a concentração média de metais para cada alimento (mg kg-1), IR é a taxa de ingestão de alimento (g dia-1), EF é a Frequência de exposição (365 dias ano-1), ED é a duração de exposição (70 anos) e BW é o peso corporal médio (57,7 kg para adultos).

Avaliação de risco não cancerígeno
O quociente de risco (HQ) será aplicado para avaliar o risco não cancerígeno, definido como a razão entre a Ingestão Média Diária de cada metal e a dose de referência (RfD).A equação para este cálculo é a seguinte:

Eq. 2 HQ = ADD
RfD

Onde HQ é o quociente de risco de cada metal individual (mg kg-1 dia-1), RfD é a dose oral de referência (mg kg-1 dia-1) que se refere a quantidade máxima de metal ingerida que não apresenta efeitos nocivos à saúde. Para avaliar os efeitos não cancerígenos da exposiçãoa múltiplos elementos metálicos, a soma dos valores de HQde todos os elementos são expressos como o índice de risco (HI). A equação para calcular este índice é a seguinte:

Eq. 3 HI = ∑_(i-l)^n▒HQ

Se e o valor de HI for menor que 1, é improvável que o indivíduo apresente efeitos adversos à saúde e se o valor HI for maior que 1, é provável que ocorram efeitos não cancerígenos.

Avaliação de Risco carcinogênico
O risco carcinogênico é a probabilidade de um indivíduo desenvolver câncer ao longo da vida comoresultado da exposição a um contaminante potencialmente carcinogênico, e é expresso pelo índice RISK. Para calcular este índice usaremos a equação abaixo:
Eq. 4 RISK= ADI x SF

Onde SF é o fator de inclinação carcinogênico (mg dia mg-1) e ADI é a Ingestão Média Diária (mg kg−1 dia−1).

Avaliação de Risco à Saúde Humana: agrotóxicos
Para determinar a concentração de pesticida consumido, assume-se que um indivíduo (em kg) ingere de quantidade de alimento (em g). A partir deste valor pode ser feita uma comparação com a ADI (Ingestão Média Diária) para um agrotóxico específico.
A quantidade de alimento (g) é a quantidade total de alimento consumido que está contaminado. A exposição dietética total, Et, que resulta do consumode uma combinação de alimentos contaminados é calculada como segue USEPA, 1986 em USEPA, 1989:

Eq. 5E_t=∑_(i=1)^n▒〖(C_f )_i (L)_i5 〗

Onde Cf é a concentração (mg/kg) do poluente noalimento no momento do consumo, L é a quantidade (kg/dia) dealimentos contaminados consumidos, e I5 é o número de diferentes tipos de alimentos consumidos. Para realizar este cálculo, Cf, ou a concentração do contaminanteno alimento, i, deve ser conhecida. (L)i5 será obtido através dos dados do Ensaio Clínico realizado anteriormente.

Caracterização de Risco
O método usado para calcular o risco varia de acordo com o tipo de perigo para a saúde. Nesta proposta, o risco para saúde será calculado em relação ao consumo de alimentos. Comparando a ADI com as concentrações ingeridas para cada agrotóxico e destacando aqueles que superam os limites estabelecidos por lei.

Avaliação de Risco não-carcinogênico
Para agentes que causam efeitos tóxicos não cancerígenos quando ingeridos, será calculado um índice de risco (HI), que compara a dose prevista do agente (Ingestão Média Diária) com uma dose que se supõe não estar associada a efeitos tóxicos (Dose de Referência). Índices de Perigo de 1,0 são geralmente considerados pela EPA como associados a baixos riscos de efeitos tóxicos não cancerígenos.

Avaliação de Risco carcinogênico
Para os compostos que são potencialmente cancerígenos se ingeridos será calculado o RISK * assistant. Quando o risco é calculado for 1x10-4 ou acima significa que o indivíduo pode desenvolver câncer. A EPA geralmente considera os riscos abaixo da faixa de 1x10-4 a 1x10-6 como negligenciável.

Aplicação do método de Avaliação de Risco à Saúde
Após realizar a Avaliação de Risco à Saúde, serão utilizados dados epidemiológicos obtidos através do Ensaio Clínico Randomizado (aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa em Saúde da Universidade Federal do Rio Grande, pelo parecer de número 55/2019) para estimar uma amplitude mais realística do risco. Serão utilizados as variáveis, idade, peso, sexo, tipo de dieta (convencional ou orgânica).

Os dados científicos obtidos através deste projeto fornecerão informações sobre o teor de agrotóxicos e metais em alimentos cultivados pelo sistema convencional e orgânico. Ou seja, a caracterização de contaminantes ambientais nos alimentos convencionais que são consumidos por boa parte da população brasileira e dos alimentos orgânicos que são uma escolha alternativa de, aproximadamente, 15% das pessoas por uma alimentação livre de agrotóxicos, sendo a região sul onde se encontra a maior parte dos comensais (36%) (Conselho Brasileiro de Produção Orgânica e Sustentável:https://www.organicsnewsbrasil.com.br/wp-content/uploads/2017/06/Pesquisa-Consumo-de-Produtos-Org__nicos-no-Brasil-Palestra-07Jun-1.pdf). O projeto também vai identificar o risco à saúde humana do consumo da dieta brasileira padrão obtida por alimentos dos dois cultivos, com a ferramenta de ARSH de fácil uso e já utilizada em todo mundo. A aprovação deste projeto pode contribuir com a compreensão da relação dos alimentos com o uso dos recursos naturais, manejo do solo e os fatores socioeconômicos. Além de contribuir com os formuladores de políticas públicas em segurança alimentar, área em carência desde a extinção do CONSEA - Conselho Nacional de Segurança Alimentar e Nutricional (Medida Provisória n° 870/2019).
Os resultados obtidos serão divulgados através da produção deum artigo científicos que será publicado em revista internacional conceituada na área, em congressos na área de Ciências Ambientais, em forma de relatórios as autoridades competentes, em meios de comunicação em mídia digital e para a comunidade em geral da melhor forma de compreensão em veículos de comunicação local, por meio de palestras para ciência básica e fundamental. Além disso, espera-se que, através deste projeto, seja realizado a formação de recursos humanos com orientação de Trabalho de Conclusão de Curso de alunos de Graduação na temática do projeto na Universidade e co-orientação de mestrado.