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    [artigo] Factores Abióticos com Influência na Saúde dos Peixes (I) - Sulfureto de Hidrogénio

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    nlribeiro
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    [artigo] Factores Abióticos com Influência na Saúde dos Peixes (I) - Sulfureto de Hidrogénio

    Mensagem por nlribeiro em Ter 13 Jul 2010, 10:39

    Factores Abióticos com Influência na Saúde dos Peixes (I) - Sulfureto de Hidrogénio
    por, Nuno Ribeiro para o Grupo Português de Aquariófilos
    terça-feira, 13 de Julho de 2010


    A saúde dos nossos peixes pode depender de inúmeros factores, que nem sempre são os mais óbvios, assim a primeira ideia que nos surge quando temos um peixe doente, recai normalmente em fungos, bactérias, parasitas, etc... (os chamados factores bióticos), contudo um peixe saudável, estabelecido num ambiente são, raramente adoece, pois as suas defesas são suficientes para combaterem por si próprias o ataque dos referidos parasitas, vírus, etc...

    Para uma doença se declarar é necessário, na maioria das vezes, que exista algum desequilíbrio ambiental que perturbe as defesas dos peixes, são aqui trazidos à colação os chamados factores abióticos (do Grego a- prefixo "ausência de" + -bios- vida + -ikus, sufixo "relativo a"), dos quais falarei um pouco.


    Sulfureto de Hidrogénio

    O Sulfureto de Hidrogénio, é também conhecido por gás dos esgotos ou gás dos pântanos (entre outros sinónimos menos utilizados), e tem a fórmula química, H2S.

    Tabela I - Informações de segurança
    Formula molécular

    Trata-se, nas condições PTN (pressão e temperatura normais), de um gás incolor com um cheiro característico a ovos podres (sendo os limites mínimos de detecção olfactiva da ordem dos 0,05 a 0,1 mg.l-1, em concentrações acima dos 100 mg.l-1, deixa de haver detecção olfactiva, pois dá-se a paralisia os nervos olfactivos), é altamente inflamável, corrosivo, tóxico, e é mais denso do que o ar (ou seja pode acumular-se em zonas baixas, sem arejamento).


    Tabela II - Consequências da exposição em Humanos:
    Grau de exposição
    Concentração mg.l-1Sinais / Sintomas
    Baixo
    0 - 10
    • irritação nos olhos;
    • irritação na garganta;
    • irritação no nariz.
    Moderado
    10 - 50
    • tonturas;
    • dores de cabeça;
    • nauseas;
    • vómitos;
    • dificuldades respiratórias;
    • tosse.
    Elevado
    50 - 200
    • irritação ocular;
    • conjuntivite severa;
    • irritação grave do tracto respiratório;
    • convulsões;
    • choque;
    • coma;
    • morte.



    O Sulfureto de Hidrogénio na Natureza:

    Na natureza o H2S forma-se em resultado do ciclo do enxofre, durante a transformação do Enxofre orgânico em Enxofre inorgânico, bem como através redução anaeróbica dos Sulfatos inorgânicos por acção de bactérias redutoras de Enxofre (pertencentes por exemplo à espécie Desulfovibrio desulfuricans, entre outras).

    Está geralmente associado ao Metano (como curiosidade é de referir que o Metano é um gás inodoro com ampla utilização humana como combustível, o nosso comum gás natural, o conhecido cheiro a gás provem da presença em pequenas concentrações de compostos sulfurosos, naturais ou adicionados à posteriori), encontra-se presente em bolsas gasosas, no fundo de lagos, pântanos (vídeo com a demonstração da presença de gás no fundo de um pântano), dos oceanos, etc...

    Esquema I - Ciclo do Enxofre (esquema resumo)

    {Nota: BRS - Bactérias redutoras de Enxofre}

    Numa breve análise do ciclo do Enxofre, vemos que:

    1 - Os resíduos de peixes e plantas contendo Enxofre orgânico, depositam-se no fundo das massas de água, onde sofrem a acção das bactérias redutoras de Enxofre, dando-se aí a formação do H2S;

    2 - O H2S, na presença de Ferro (na forma de Sulfatos, Óxidos, ...), reage para formar um equilíbrio entre H2S e FeS2;

    3 - O H2S, pode ser libertado para a atmosfera, caso haja perturbação (por acção de peixes ou outros animais, acção Humana, terramotos, ...) do leito de sedimentos depositados (vídeo), ou caso as bolsas gasosas atinjam um tamanho tal que os sedimentos não garantam uma tensão superficial suficiente para reter essas bolsas;

    4 - Nas camadas mais superficiais do substrato (aeróbicas), onde há maior concentração de O2, torna-se possível a oxidação do H2S, formando Sulfatos;

    5 - Finalmente completando o ciclo, estes Sulfatos, podem ser absorvidos pelas plantas e utilizados na síntese de proteínas, ou reduzidos pelas bactérias redutoras de Enxofre, formando novamente o Sulfureto de Hidrogénio.


    O Sulfureto de Hidrogénio num aquário

    Num aquário à semelhança do que ocorre naturalmente, o H2S, é originado pela decomposição na ausência de Oxigénio, dos restos de alimentos, plantas, e resíduos dos peixes, que se acumulam nas camadas mais profundas do substrato, sofrendo uma redução anaeróbica, é também originado pela redução dos Sulfatos utilizados na fertilização das plantas, como por exemplo o Sulfato de Magnásio Heptahidratado (MgSO4.7H2O) ou o Sulfato de Potássio (K2SO4).

    O Sulfureto de Hidrogénio é tão ou mais tóxico para os peixes e plantas, como o é para os seres Humanos, assim por exemplo valores tão baixos como 0,5 mg.l-1 de H2S, provocam um envenenamento agudo e causam hiperventilação, paragem respiratória e morte em certas espécies de peixes.

    A toxicidade do Sulfureto de Hidrogénio é directamente proporcional ao aumento da temperatura, para temperaturas mais elevadas o H2S é mais tóxico do que a temperaturas baixas contudo, curiosamente alguns peixes de "águas frias" (como por exemplo as trutas) são mais sensíveis ao envenenamento pelo Sulfureto de Hidrogénio, isto poderá explicar-se pela maior necessidade de oxigénio que estes peixes têm em relação a outras espécies.

    A relação da toxicidade do H2S com o pH é uma relação inversamente proporcional, assim para valores de pH baixos (ácidos) o Sulfureto de Hidrogénio é mais tóxico, este efeito pode explicar algumas mortes de peixes durante a noite, já que devido à paragem da fotossíntese, verifica-se um aumento da concentração de CO2, e consequente diminuição do pH. Este fenómeno poderá ser explicado pela observação do Gráfico A, onde se podem ver quais as percentagens das espécies presentes para cada valor de pH, verificando-se que para valores de pH abaixo de 6.9 predomina a forma molecular H2S do Sulfureto de Hidrogénio.

    Gráfico A - Gráfico de especiação do Sulfureto de Hidrogénio


    As perturbações na vida aquática causadas pelo H2S (peixes, plantas, outros organismos aquáticos, e mesmo o ciclo do Azoto), podem ser explicadas, através de cinco mecanismos prováveis:

    • O H2S, liga-se à hemoglobina do sangue, interferindo no transporte de Oxigénio;
    • O H2S bloqueia a fosforilação oxidatíva, impedindo o caminho metabólico de obtenção de energia nas mitocôndrias das células;
    • Utilização do O2 na oxidação por Sulfatos, reduzindo a quantidade disponível para os outros processos bioquímicos;
    • Inibição da nitrificação, com consequente aumento de Nitritos;
    • Indirectamente ao estar associado à decomposição de matéria orgânica, está associado a outros processos dessa decomposição que consomem Oxigénio.


    Atenção - Por ser mais denso que o ar, o H2S, libertado por exemplo ao remover uma rocha, ou um tronco pode acumular-se na superfície do aquário por baixo da tampa deste caso não haja ventilação suficiente, aí pode voltar ao aquário por difusão, ou simplesmente causar a morte de peixes com respiração atmosférica acessória (como por exemplo Lorcarídeos, Anabantídeos, etc...)


    Sinais característicos da presença de Sulfureto de Hidrogénio

    Para identificação deste problema, existem um grande conjunto de indícios que podem evidenciar a presença de H2S, no substrato, ou dissolvido na água de um aquário, são eles:

    1 - libertação de bolhas gasosas do substrato, espontâneamente ou aquando da movimentação deste por peixes ou pelo dono do aquário durante as manutenções diárias, estas bolhas apresentam o característico cheiro a ovos podres;

    2 - problemas respiratórios (hipóxia ou mesmo anóxia) nos peixes, estes procuram a superfície em busca de oxigénio atmosférico;

    3 - brânquias azuladas;

    4 - movimentos dos opérculos acelerados;

    5 - movimentos acelerados das barbatanas peitorais;

    6 - aumento do crescimento de algas (em resultado da dificuldade das plantas em obterem energia, e consequente menor consumo de nutrientes por parte destas tornando-os disponíveis para as algas);

    7 - apodrecimento das raízes das plantas, que se tornam negras (devido à acumulação de Sulfuretos metálicos);

    8 - morte inexplicável de peixe e outros microorganismos;

    9 - caracóis que habitualmente habitam o substrato (pelo menos durante o dia), saem de dentro deste, aparecendo à superfície.


    Métodos de prevenção e solução para o problema do Sulfureto de Hidrogénio

    Estes métodos, não são por si só infalíveis, devendo quando possível ser usados em conjunto, de forma a tornarem difícil, se não impossível a formação do H2S, podem ser divididos em duas categorias, prevenção do aparecimento do Sulfureto de Hidrogénio, ou remoção/eliminação do sulfureto de hidrogénio, eis uma lista de alguns métodos passíveis de serem utilizados:

    1 - limpeza do substrato com aspirações frequentes do fundo; nos casos de reincidência do problema, a solução passa por aumentar a frequência das aspirações, ao retirarmos a matéria orgânica depositada no substrato esta deixa de estar disponível para a formação de H2S, além disso a acção mecânica da aspiração permite a oxigenação das camadas inferiores do substrato, evitando a formação de zonas anaeróbicas;

    2 - utilização de camadas mais finas de substrato (geralmente considera-se aconselhável camadas com uma espessura inferior a 5 centímetros, esta acção reduz a incidência do problema, pois dificulta a formação de zonas anaeróbicas, já que em camadas finas de substrato o O2 pode penetrar facilmente por difusão, além do mais torna-se mais difícil a acumulação de H2S sob camadas mais finas de substrato;

    3 - utilização de substratos com granulometrias grandes, tal como no ponto anterior uma maior granulometria não favorece a acumulação do H2S gasoso e o maior espaçamento entre os grãos de substrato favorece também a oxigenação devido ao fluxo natural da água ser facilitado;

    4 - utilização de alguns tipos de caracóis, que têm dois tipos de acções favoráveis à eliminação da possibilidade de formação de H2S, pois revolvem e misturam as camadas do substrato, promovendo a oxigenação das camadas inferiores, e consomem os restos de alimentos não consumidos pelos peixes, reduzindo a matéria orgânica disponível para a formação do H2S;

    5 - em aquários com camadas de substrato muito profundas, compactas, ou que não sejam viáveis de ser aspiradas, pode-se usar H2O2 (Peróxido de Hidrogénio ou como é mais conhecido, a vulgar água oxigenada), injectado nas camadas mais profundas do substrato, esta injecção de Peróxido de Hidrogénio vai "combater" o Sulfureto de Hidrogénio por vários mecanismos, dependendo do pH, vão ocorrer as seguintes reacções:

    • em meio ácido (pH < 6,5), predomina o Sulfureto de Hidrogénio na forma molecular H2S (com o aumento do valor de pH para valores mais próximos de 7, vai aumentando a concentração de HS-), o H2S reage numa relação de 1:1 com o Peróxido de Hidrogénio, segundo a seguinte equação:


    • em meio aquoso aproximadamente neutro (6,5 < pH < 8,0), o Sulfureto de Hidrogénio encontra-se parcialmente dissociado e maioritáriamente na forma HS- (para valores de pH ácidos coexiste com H2S, para valores de pH alcalinos coexiste com S2-), reagindo com o Peróxido de Hidrogénio, segundo a seguinte equação:


    • em meio alcalino (pH > 8,0), predomina a forma completamente dissociada S2-, embora coexistindo ainda que em menor percentagem com HS-, a reacção com o Peróxido de Hidrogénio dá-se de acordo com a equação, numa relação de 1:4, o que implica a necessidade de 4 moléculas de Peróxido por cada molécula de Sulfureto:


    Além destes mecanismos de reacção, o H2O2, apresenta ainda as seguintes vantagens, promove o aumento do oxigénio dissolvido, todo o peróxido não utilizado nas reacções atrás referidas dissocia-se em solução aquosa, em Oxigénio e água, não origina produtos de reacção nocivos, para os habitantes do aquário, nas concentrações necessárias não prejudica o funcionamento do filtro biológico, já que segundo Momba, et. al. 1998; concentrações de H2O2 da ordem dos 16,5 mg.l-1 não influenciam o biofilme bacteriano, finalmente apresenta uma velocidade de reacção extremamente elevada da ordem dos minutos.

    Deve-se contudo ter cuidado ao utilizar o Peróxido de Hidrogénio, quando existam no aquário algumas espécies mais susceptíveis a este composto químico, como por exemplo Loricarídeos, Anabantídeos, etc...

    6 - inibição da formação de Sulfureto de Hidrogénio com recurso aos Nitratos, a presença de Nitratos inibe a formação de Sulfureto de Hidrogénio, pois fomenta o desenvolvimento das bactérias nitrificantes, que competem com as bactérias redutoras de Enxofre, além disso os Nitratos podem ser utilizados na oxidação do Sulfureto de Hidrogénio por acção bacteriana em meio anaeróbico, originando Sulfatos.

    Contra este método está a velocidade de reacção relativamente lenta, e a possibilidade de com o aumento de nitratos de dar a desnitrificação destes em nitrítos, também eles bastante tóxicos, e a grande ralação Sulfureto-Nitratos, da ordem de 1:10, necessária para este processo.


    Conclusão

    O Sulfureto de Hidrogénio, é um perigoso sub-produto gasoso da decomposição de matéria orgânica em condições anaeróbicas (baixo teor de oxigénio dissolvido).

    É facilmente detectável pelo característico odor a ovos podres, quando se liberta este gás das bolsas em que se encontra aprisionado no substrato, alguns outros sinais da presença deste composto, são dificuldades respiratórias, apodrecimento das raízes das plantas (ficando negras), aumento da incidência de algas.

    A prevenção passa por aspirações de fundo frequentes e promoção da boa oxigenação das camadas mais profundas de substrato.

    A solução passa por remover as bolsas gasosas aprisionadas no substrato, promover a transformação química destes compostos, através de água oxigenada, ou adição localizada de nitratos, promover a oxigenação das camadas mais profundas do substrato.


    bibliografia consultada:

    [1] Affonso, E. G.; et al.; The Effects of Hypoxia and Hydrogen Sulfide on the Metabolism and Hematological Parameters of Tambaqui (Colossoma macropomum); http://www-heb.pac.dfo-mpo.gc.ca/congress/2000/Papers/extremepdf/affonso.pdf, disponível em 7 de Julho de 2010

    [2] http://www.nfkc.info/Hydrogen%20Sulfide.htm, disponível em 8 de Julho de 2010

    [3] Riehl, Rüdiger; Baench, Hans A.; Aquarium Atlas; 6th Ed.; Vol. 1; p. 905; Mergus; 1997

    [4] http://msds.chem.ox.ac.uk/HY/hydrogen_sulfide.html, disponível em 8 de Julho de 2010

    [5] Torrans E.L., Clemens H.P.; Physiological and biochemical effects of acute exposure of fish to hydrogen sulfide; Comp. Biochem. Physiol. C.; 1982;71(2); pp 183-90

    [6] http://pt.wikipedia.org/wiki/Factores_abi%C3%B3ticos, disponível em 9 de Julho de 2010

    [7] Guidelines for drinking-water quality; 2nd ed.; Vol. 2.; Health criteria and other supporting information; World Health Organization; Geneva; 1996

    [8] http://www.drthrasher.org/Toxicology_of_Hydrogen_Sulfide.html, disponível em 9 de Julho de 2010

    [9] http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/part2/oxphos.htm, disponível em 9 de Julho de 2010

    [10] Hydrogen Sulfide Control in Wastewater Collection Systems; OxyChem http://www.oxy.com/Our_Businesses/chemicals/Documents/sodium_chlorite/technicalData/Hydrogen%20Sulfide%20Control%20in%20Wastewater%20Collection%20Systems.pdf; , disponível em 11 de Julho de 2010

    [11] Momba, M.N.B; et. al. Evaluation of the Impact of Disinfection Processes on the Formation of Biofilms in Potable Surface Water Distribution Systems; Water Sci. Tech.; Vol 38; No 8-9; pp 283–289; 1998

    Créditos da imagens:

    [i,vi,vii,viii,ix,x] Nuno Ribeiro, para Grupo Português de Aquariófilos

    [ii] National Fire Protection Association

    [iii,iv,v] The Physical and Theoretical Chemistry Laboratory - Oxford University


    Última edição por nlribeiro em Qui 15 Jul 2010, 21:54, editado 4 vez(es)
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    Ricardo A. Silva
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    Re: [artigo] Factores Abióticos com Influência na Saúde dos Peixes (I) - Sulfureto de Hidrogénio

    Mensagem por Ricardo A. Silva em Ter 13 Jul 2010, 13:00

    Grande trabalho



    _________________
    Cumprimentos,
    Ricardo A. Silva
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    Re: [artigo] Factores Abióticos com Influência na Saúde dos Peixes (I) - Sulfureto de Hidrogénio

    Mensagem por RVanjo em Ter 13 Jul 2010, 13:34

    Boas...

    Ainda não tive tempo para ler, mas pela apresentação já merece um muito obrigado...

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    Re: [artigo] Factores Abióticos com Influência na Saúde dos Peixes (I) - Sulfureto de Hidrogénio

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