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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.64.2012.tde-04102012-145438
Document
Author
Full name
Rafael Marques Pereira Leal
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2012
Supervisor
Committee
Regitano, Jussara Borges (President)
Alencar, Severino Matias de
Barizon, Robson Rólland Monticelli
Faria, Douglas Emygdio de
Souza, Jurandir Rodrigues de
Title in Portuguese
Ocorrência e comportamento ambiental de resíduos de antibióticos de uso veterinário
Keywords in Portuguese
Antibióticos de uso veterinário
Contaminação ambiental
Poluentes orgânicos
Produção animal
Abstract in Portuguese
Muitos antibióticos de uso veterinário não são totalmente metabolizados no organismo animal, ocasionando a presença de resíduos destes compostos em várias matrizes ambientais, tais como estercos animais, solos e sedimentos fluviais. A ocorrência destes resíduos no ambiente pode favorecer a resistência de microrganismos aos agentes antibióticos, ocasionar problemas de ordem toxicológica em determinados organismos e, além disso, interferir nos ciclos biogeoquímicos mediados por microrganismos. Apesar do uso de antibióticos de uso veterinário ser elevado no Brasil, até o momento não existem dados quanto à ocorrência e comportamento ambiental dos principais compostos atualmente empregados no país. Neste sentido, este trabalho investigou a ocorrência em amostras ambientais (cama de frango e solo) de uma importante classe de antibióticos, as fluoroquinolonas, além de aspectos do comportamento de fluoroquinolonas e sulfonamidas através de ensaios de sorção. No exterior, estudou-se a dissipação e a sorção de fluoroquinolonas em solos neozelandeses. Para a quantificação de resíduos de fluoroquinolonas em amostras de cama de frango e solo, a metodologia analítica foi adaptada e validada. No geral, os resíduos de fluoroquinolonas ocorreram em concentrações equiparáveis (mg kg-1 para cama de frango e g kg-1 para solo) aos encontrados em outros países (China, Áustria e Turquia) e os seus coeficientes de sorção às partículas do solo foram sempre elevados (Kd = 544 a 1.277.874 L kg-1), maiores do que aqueles encontrados internacionalmente (Kd = 260 to 5.012 L kg-1), e bastante superiores aos encontrados na cama de frango (Kd 65 L kg-1), o que demonstra que o transporte destas moléculas ocorre somente em associação às partículas do solo, podendo atingir fontes de águas superficiais. Já os coeficientes de sorção das sulfonamidas foram relativamente baixos (Kd = 0,7 a 70,1 L kg-1), mostrando seu potencial de lixiviação no perfil dos solos. A textura e a capacidade de troca catiônica influenciaram significativamente o potencial de sorção das fluoroquinolonas e das sulfonamidas aos solos, evidenciando a importância dos processos de troca iônica na sorção desses antibióticos em solos tropicais. Nos solos neozelandeses, com maior capacidade tampão, o potencial de sorção das fluoroquinolonas também foi elevado, mas menor que em solos brasileiros, sendo que a adição de cama de frango diminuiu o seu potencial de sorção. A dissipação das fluoroquinolonas variou consideravelmente (DT50 = 16 a >70 dias), tendo sido mais rápida em sub-superfície apesar da sua menor atividade biológica. Antibióticos são usados rotineiramente na produção animal, representando uma fonte potencial de poluição ao meio ambiente que tem sido largamente ignorada, devendo ser melhor investigada no Brasil
Title in English
Occurrence and environmental behavior of residues of veterinary antibiotics
Keywords in English
Animal production
Environmental contamination
Organic pollutants
Veterinary antibiotics
Abstract in English
Many antibiotics used for veterinary purposes use are not fully metabolized in the animal body, resulting in the presence of residues in a wide range of environmental matrices such as animal manures, soils and sediments. The occurrence of these residues in the environment can favour microorganisms resistance to antibiotic agents, cause toxicological problems to certain organisms and, besides, also interfere in the biogeochemical cycles mediated by microorganisms. Despite the high use of veterinary antibiotics in Brazil, so far there are no data regarding the occurrence and environmental behavior of the main compounds currently in use in the country. This work represented a first investigation on the occurrence of an important class of antibiotics, the fluoroquinolones, in environmental samples (poultry litter and soil), also investigating aspects of the environmental behavior of fluoroquinolones and sulfonamides in these matrices through sorption experiments. Overseas, dissipation and sorption behavior of fluoroquinolones were studied for New Zealand soils. For the quantification of fluoroquinolone residues in poultry litter and soil samples, an analytical methodology was adapted and validated. Overall, the results demonstrated the occurrence of fluoroquinolone residues in concentrations (mg kg-1 for poultry litter and g kg-1 for soil) comparable to those found elsewhere (China, Austria and Turkey), a high sorption potential of fluoroquinolones to soils (Kd from 544 to 1,277,874 L kg-1), higher than the reference values for soil (Kd = 260 to 5,012 L kg-1), and much higher than for poultry litter (Kd 65 L kg-1), showing that the transport of these molecules will only occur in association with the soil particles, possibly reaching superficial water sources. In the case of sulfonamides, sorption coefficients were relatively low (Kd = 0.7 to 70.1 L kg-1), showing their leaching potential in the soil profile. Texture and cation exchange capacity greatly affected the sorption of sulfonamides and fluoroquinolones to soils, emphasizing the importance of ion exchange processes on the sorption of antibiotics in tropical soils. In New Zealand soils, with a higher buffer capacity, sorption of fluoroquinolones was also high, but lower than to Brazilian soils, and the addition of poultry litter to soil reduced the sorption potential of these compounds. Fluoroquinolones dissipation varied considerably ((DT50 = 16 to >70 days), being faster in sub-surface samples despite its lower biological activity. Antibiotics are routinely used in animal production, representing a potential source of pollution to the environment that has been largely ignored and should be further investigated in Brazil
 
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Publishing Date
2012-10-15
 
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