Aumentando a contaminação dos ecossistemas marinhos por metais como o mercúrio, cádmio, cromo e níquel são uma preocupação ambiental global, porque concentrações elevadas de metais podem representar riscos para os organismos marinhos, e humanos que podem consumir frutos do mar contaminados. Definição de critérios de qualidade da água (WQC) para metais (ou seja, limites de segurança ambiental) é uma etapa essencial para avaliar e regular os níveis de risco no ambiente marinho, e, portanto, oferecendo proteção aos organismos marinhos e integridade do ecossistema.

Atualmente, o método atual para derivar WQC de metais na Austrália, A Europa e a América do Norte baseiam-se principalmente em dados laboratoriais gerados pela realização de testes de toxicidade com organismos marinhos em condições laboratoriais fixas (por exemplo, uma combinação fixa de temperatura e salinidade). Esse WQC derivado de laboratório pode não ser protetor para os ecossistemas marinhos porque as condições ambientais no ambiente natural são frequentemente muito diferentes daquelas do ambiente de laboratório. Na realidade, as condições ambientais variam entre as diferentes regiões geográficas (por exemplo, regiões tropicais vs. regiões temperadas); mesmo na mesma região, as condições ambientais, como temperatura da água e salinidade, mudam sazonalmente. Essas mudanças podem influenciar substancialmente as toxicidades dos metais para os organismos marinhos.

Na última década, cientistas ambientais têm procurado uma maneira de prever a toxicidade dos metais e derivar seu WQC para proteger a biodiversidade e a integridade dos ecossistemas marinhos em diferentes condições ambientais. Essa tarefa é extremamente importante para a proteção ambiental.

Professor Kenneth Leung, O vice-diretor da Escola de Ciências Biológicas e Cientista do Instituto Swire de Ciências Marinhas de HKU e colaboradores internacionais resolveram conjuntamente esta questão global. A equipe passou três anos desenvolvendo um novo modelo empírico para estimar as toxicidades e derivar WQC para metais e metaloides em ambientes marinhos costeiros com temperatura variável e regimes de salinidade. Seu método é baseado em uma integração de distribuições de sensibilidade de espécies baseadas em temperatura e salinidade (SSDs) com o modelo de relações quantitativas de características de íons (QICAR), enquanto partes de seus resultados de modelo são validados com dados empíricos. A equipe também analisou dados ambientais em tempo real da temperatura da superfície do mar e salinidade em diferentes partes do mundo e aplicou seu modelo para derivar WQC provisório específico do local para mais de 30 metais e metaloides.

A equipe de pesquisa fez uso de big data e desenvolveu o novo modelo para prever toxicidades de metais e derivar seu WQC específico do local em ambientes marinhos em todo o mundo. Esta importante inovação foi publicada na última edição da revista internacional Ciência e Tecnologia Ambiental .

Os resultados indicam que as toxicidades de metais para organismos marinhos geralmente aumentam com o aumento da temperatura da água do mar, mas as toxicidades dos metais são consideradas as mais baixas em uma salinidade ideal e aumentam quando a salinidade aumenta ou diminui em relação à salinidade ideal. Se um WQC de um metal é derivado de um experimento de laboratório conduzido em temperatura e salinidade ideais, É improvável que tal WQC seja protetor para organismos marinhos que vivem em um ambiente com temperatura mais alta e menor salinidade.

Os resultados também sugerem que as espécies marinhas que vivem em águas mais quentes na região tropical (incluindo Hong Kong e Sul da China) são mais suscetíveis a toxicidades de metais do que suas contrapartes temperadas. Muitos governos na Ásia, como Hong Kong e Coreia, frequentemente empregam dados de toxicidade temperada para derivar WQC ou adotam diretamente o WQC gerado na Europa e na América do Norte, mas tais usos substitutos de informações de clima temperado para proteger ecossistemas marinhos tropicais representam grande incerteza na margem de segurança.

O novo método desenvolvido pela equipe irá melhorar muito a gestão de metais e metalóides em ambientes marinhos costeiros em todo o mundo, já que as autoridades ambientais podem empregar este método para obter WQC provisório específico do local para facilitar uma melhor proteção do ecossistema, levando em consideração as condições ambientais específicas e as influências potenciais da mudança climática global.

O professor Wu Fengchang disse:"O professor Kenneth Leung e sua equipe em HKU já revelaram os perfis de toxicidade dependentes de temperatura e salinidade de vários poluentes e produziram os conjuntos de dados empíricos relevantes, enquanto nossa equipe na CRAES é boa em modelagem quantitativa da relação estrutura-atividade para toxicidades de metais. Nossos conhecimentos e habilidades complementares são pré-requisitos para o sucesso deste projeto colaborativo. Estamos muito satisfeitos por trabalharmos juntos. "

O professor Wu também considera que os resultados deste estudo serão de enorme benefício na obtenção de WQC de metais para diferentes partes de ambientes marinhos na China e além.

O professor Kenneth Leung disse:"Em Hong Kong, a salinidade nas águas marinhas ocidentais é relativamente baixa devido à descarga de água doce do Rio das Pérolas, enquanto a salinidade nas águas orientais é consistentemente alta por causa da influência dominante das correntes oceânicas do Oceano Pacífico e do Mar da China Meridional. Considerando essas diferenças de salinidade, o método desenvolvido pela equipe pode ser prontamente aplicado para derivar WQC provisório de metais específicos do local para permitir uma melhor proteção para os ecossistemas marinhos do leste e oeste de Hong Kong, respectivamente."

"Nosso novo método não só permite que diferentes países derivem WQC de metais específicos do local para proteger seus ambientes marinhos, também trará benefícios socioeconômicos para as sociedades em todo o mundo. É porque podemos reduzir o número de testes de toxicidade, use menos produtos químicos nos testes, mate menos animais, e economiza muito tempo e dinheiro para a realização de tais testes ”, acrescentou o professor Leung.

A equipe de pesquisa investigará ainda mais a influência da matéria orgânica dissolvida e suspensa na toxicidade dos metais na água do mar, com vista a melhorar o seu modelo. Eles também farão uso de dados de monitoramento baseados em campo de concentrações de metais e biodiversidade marinha para validar seus WQC provisórios derivados em diferentes corpos d'água.