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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2022.tde-03082022-112615
Document
Author
Full name
Tallyson Tavares Cunha de Souza
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2022
Supervisor
Committee
Corbi, Juliano Jose (President)
Rios, Leonardo
Santos, Felipe André dos
Title in Portuguese
Micropoluentes orgânicos emergentes em esgoto sintético tratado por reatores anaeróbios: efeitos tóxicos em invertebrados aquáticos nativos de regiões tropicais
Keywords in Portuguese
Água residuária
Anti-inflamatórios
Antibióticos
Cladocera
Ecotoxicologia aquática
Espécies nativas
Oligochaeta
Abstract in Portuguese
Os impactos dos micropoluentes orgânicos emergentes (MPOs) em matrizes ambientais têm se destacado nas últimas décadas, já tendo sido detectados em concentrações na ordem de μg/L em ambientes aquáticos continentais. São substâncias que, embora possuam elevadas taxas de consumo, ainda não têm seu lançamento e controle em corpos receptores regulamentados, apesar de sua principal via de acesso aos corpos hídricos serem as águas residuárias domésticas. Ademais, os efeitos da exposição desses poluentes à biota aquática e à saúde humana ainda são pouco compreendidos. Diante disso, a presente pesquisa teve como objetivo analisar os efeitos tóxicos de esgoto sintético contendo 9 MPOs (nas classes: antibióticos, anti-inflamatórios, bloqueadores e parabenos), tratados por reatores anaeróbios de estágio único (metanogênico) e duplo estágio (fase acidogênica e metanogênica separadas), em três espécies nativas de ambientes tropicais: Ceriodaphnia silvestrii, Pristina longiseta e Allonais inaequalis. Foram realizadas análises de toxicidade aguda (diluições de 6; 12,5; 25; 50 e bruto - 100%) e crônica (diluições de 6; 12,5; 25; 50, 75%, para P. longiseta e A. inaequalis; 0,78; 1,56; 3,1; 6 e 12,5%, para C. silvestrii). Na etapa sem MPOs, o reator de duplo estágio (etapa metanogênica – M2) foi responsável pelas maiores concentrações letais e de efeito (menor toxicidade), com CL50 médio de 44,6% para os bentônicos, e CE50 de 35,4% para o microcrustáceo. Pristina longiseta foi o organismo mais sensível às exposições agudas, e C. silvestrii a espécie mais sensível durante as exposições crônicas. A adição de MPOs no esgoto acarretou em maiores efeitos tóxicos aos organismos, com C. silvestrii (CE50 entre 1,33 e 5,96%, para as exposições com amostras dos três reatores) se mostrando extremamente mais sensível às exposições de toxicidade crônica, seguido de A. inaequalis (CE50 entre 10,7 e 24%, para as exposições com amostras dos três reatores) e P. longiseta (CE50 entre 10,5 e 32%, para as exposições com amostras dos três reatores). No geral, a separação de fases para as amostras com MPOs acarretou em diminuição da toxicidade (tanto aguda, quanto crônica) para o tratamento metanogênico (reator M2), em comparação com a amostra do reator de fase única (M1), nas exposições com C. silvestrii e A. inaequalis, podendo haver relação nesse caso, com a geração de subprodutos mais tóxicos na etapa metanogênica do tratamento. Nesse contexto, o tratamento no reator de fase única (M2) apresentou a maior eficiência na redução da toxicidade aguda (59,8%; 68,7%; 75,1%, para C. silvestrii, P. longiseta e A. inaequalis, respectivamente) e crônica (38%; 75%; 49%, para C. silvestrii, P. longiseta e A. inaequalis, respectivamente), em comparação à amostra afluente. Embora o tratamento anaeróbio tenha sido eficiente, não foi suficiente para remover a toxicidade total das amostras (bruto – 100%), sendo recomendado nesse caso, tratamento posterior.
Title in English
Emerging organic micropollutants in synthetic sewage treated by two-stage anaerobic reactors: toxic effects on aquatic invertebrates native to tropical regions
Keywords in English
Anti-inflammatories
Antibiotics
Aquatic ecotoxicology
Cladocera
Native species
Oligochaeta
Wastewater
Abstract in English
The impacts of emerging organic micropollutants (MPOs) on environmental matrices have been highlighted in recent decades, having already been detected in concentrations of the order of μg/L in continental aquatic environments. These are substances that, despite having high consumption rates, still do not have their release and control in regulated receiving bodies, despite their main access route to water bodies being domestic wastewater. Furthermore, the effects of exposure to these pollutants on aquatic biota and human health are still poorly understood. Therefore, the present research aimed to analyze the toxic effects of synthetic sewage containing 9 MPOs (in the classes: antibiotics, anti-inflammatory, blockers, and parabens), treated by single-stage (methanogenic) and double-stage (acidogenic) anaerobic reactors. and methanogenic) in three species native to tropical environments: Ceriodaphnia silvestrii, Pristina longiseta, and Allonais inaequalis. Analyzes of acute toxicity (dilutions of 6; 12.5; 25; 50 and 100%) and chronic (dilutions of 6; 12.5; 25; 50 and 75%) were performed for P. longiseta and A. inaequalis; 0.78; 1.56; 3.1; 6 and 12.5% for C. silvestrii). In the stage without MPOs, the double-stage reactor (methanogenic stage – M2) was responsible for the lowest lethal and effect concentrations, with an average LC50 of 44.6% for the benthic, and EC50 of 35.4% for the microcrustacean. Pristina longiseta was the most sensitive organism to acute exposures, and C. silvestrii was the most sensitive species during chronic exposures. The addition of MPOs in sewage resulted in greater toxic effects on organisms, with C. silvestrii (EC50 between 1.33 and 5.96%, for exposures with samples from the three reactors) being extremely sensitive to chronic exposures, followed by A. inaequalis (EC50 between 10.7 and 24%, for exposures with samples from the three reactors) and P. longiseta (EC50 between 10.5 and 32%, for exposures with samples from the three reactors). Overall, the phase separation for the samples with MPOs resulted in decreased toxicity (both acute and chronic) for the methanogenic treatment (M2 reactor), compared to the single-phase reactor sample (M1), in the exposures with C. silvestrii and A. inaequalis, and there may be a relationship in this case with the generation of more toxic by-products in the methanogenic stage of the treatment. In this case, the treatment in the single-phase reactor (M2) showed the highest efficiency in reducing acute toxicity (59.8%; 68.7%; 75.1% for C. silvestrii, P. longiseta, and A. inaequalis, respectively) and chronic (38%; 75%; 49%, for C. silvestrii, P. longiseta and A. inaequalis, respectively), compared to the affluent sample. Although the anaerobic treatment was efficient, it was not enough to remove the total toxicity of the samples (crude - 100%), which is recommended in this case, further treatment.
 
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Publishing Date
2022-08-23
 
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