As estações de tratamento de água (ETA) operam mundialmente com o intuito de tratar e disponibilizar água potável a população, a partir das águas brutas dos mananciais. Durante as fases do tratamento da água é gerada uma grande quantidade de lodo, em torno de 1 a 3% do total de água tratada pela ETA, o que pode representar uma tonelada diária de lodo gerado. Esse resíduo vem sendo descartado nos mesmos mananciais da captação das águas, porém com as novas legislações ambientais, visando à proteção e a preservação dos recursos hídricos, pesquisas estão sendo desenvolvidos com o intuito de encontrar uma alternativa para o descarte desse resíduo. O presente estudo tem como objetivo principal avaliar e relacionar a ecotoxicidade do lodo da ETA, com as características físicas e químicas dos mesmos. As quantificações dos elementos químicos presentes: nas amostras de água e nos filtros, quando foram realizadas as filtrações das águas foram realizadas pelas técnicas de fluorescência de raios X dispersiva em energia por reflexão total (TXRF), para as amostras líquidas e por fluorescência de raios X dispersiva em energia (EDXRF) para as amostras sólidas. As determinações dos elementos químicos presentes nas amostras de lodo foram realizadas por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP MS) e por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). Os testes ecotoxicológicos foram realizados com as espécies Hydra attenuata, Daphnia similis, Danio rerio, Pseudokirchneriella subcapitata, Chironomus xanthus, Folsomia candida e Zea mays. Além das exposições para avaliação da mortalidade e da inibição do crescimento, também foram realizados testes crônicos de reprodução com as D. similis e F. candida. Os testes de toxicidade mostraram que as amostras de elutriato e principalmente as amostras do lodo filtrado foram altamente tóxicas aos organismos aquáticos e terrestres. As amostras do floculador apresentaram menor qualidade ambiental, com menores concentrações de OD, maior condutividade elétrica e concentrações de elementos químicos mais elevados. As análises de redundância (RDA), realizadas com as plântulas de Z. mays irrigadas com o elutriato, indicaram alta correlação negativa com os elementos químicos quantificados nas raízes. Entretanto a incorporação do lodo ao substrato foi benéfica, incentivando o crescimento e desenvolvimento das plântulas. Concluiu-se que a incorporação ao solo, pode ser uma alternativa de destino do lodo da ETA / The water treatment plants (WTP) operate worldwide in order to treat and deliver drinking water to the population, from the untreated waters of the springs. During the water treatment stage is generated a large amount of sludge, about 1 to 3% of total treated water, which thus can arrive at a daily ton of sludge generated by the ETA. This waste is being disposed of in the same watershed catchment of water, but with the new laws aimed at environmental protection and preservation of water resources, research is being developed in order to find an alternative for the disposal of this waste. This study aims to evaluate and relate the ecotoxicity of sludge from ETA, with the physical and chemical characteristics of the same. The quantification of chemical elements: the water samples and filters when filtrations were performed water were conducted by the techniques of fluorescence energy dispersive X-ray total reflection (TXRF) for the liquid samples and ray fluorescence energy dispersive X (EDXRF) for solid samples. The determinations of chemical elements in samples of sludge were performed by mass spectrometry with inductively coupled plasma (ICP MS) and optical emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP OES). The ecotoxicological tests were performed with the species Hydra attenuata, Daphnia similis, Danio rerio, Pseudokirchneriella subcapitata, Chironomus xanthus, Folsomia candida and Zea mays. In addition exposures to assess mortality and growth inhibition tests were also performed with chronic reproduction D. similis and F. candida. Toxicity tests showed that samples of elutriate and mostly filtered sludge samples were highly toxic to aquatic and terrestrial organisms. However for Z. mays incorporate the sludge was beneficial to the substrate, promoting inclusive growth and seedling development, concluding that the incorporation into the soil can be an alternative destination sludge ETA

As estações de tratamento de água (ETA) operam mundialmente com o intuito de tratar e disponibilizar água potável a população, a partir das águas brutas dos mananciais. Durante as fases do tratamento da água é gerada uma grande quantidade de lodo, em torno de 1 a 3% do total de água tratada pela ETA, o que pode representar uma tonelada diária de lodo gerado. Esse resíduo vem sendo descartado nos mesmos mananciais da captação das águas, porém com as novas legislações ambientais, visando à proteção e a preservação dos recursos hídricos, pesquisas estão sendo desenvolvidos com o intuito de encontrar uma alternativa para o descarte desse resíduo. O presente estudo tem como objetivo principal avaliar e relacionar a ecotoxicidade do lodo da ETA, com as características físicas e químicas dos mesmos. As quantificações dos elementos químicos presentes: nas amostras de água e nos filtros, quando foram realizadas as filtrações das águas foram realizadas pelas técnicas de fluorescência de raios X dispersiva em energia por reflexão total (TXRF), para as amostras líquidas e por fluorescência de raios X dispersiva em energia (EDXRF) para as amostras sólidas. As determinações dos elementos químicos presentes nas amostras de lodo foram realizadas por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP MS) e por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). Os testes ecotoxicológicos foram realizados com as espécies Hydra attenuata, Daphnia similis, Danio rerio, Pseudokirchneriella subcapitata, Chironomus xanthus, Folsomia candida e Zea mays. Além das exposições para avaliação da mortalidade e da inibição do crescimento, também foram realizados testes crônicos de reprodução com as D. similis e F. candida. Os testes de toxicidade mostraram que as amostras de elutriato e principalmente as amostras do lodo filtrado foram altamente tóxicas aos organismos aquáticos e terrestres. As amostras do floculador apresentaram menor qualidade ambiental, com menores concentrações de OD, maior condutividade elétrica e concentrações de elementos químicos mais elevados. As análises de redundância (RDA), realizadas com as plântulas de Z. mays irrigadas com o elutriato, indicaram alta correlação negativa com os elementos químicos quantificados nas raízes. Entretanto a incorporação do lodo ao substrato foi benéfica, incentivando o crescimento e desenvolvimento das plântulas. Concluiu-se que a incorporação ao solo, pode ser uma alternativa de destino do lodo da ETA / The water treatment plants (WTP) operate worldwide in order to treat and deliver drinking water to the population, from the untreated waters of the springs. During the water treatment stage is generated a large amount of sludge, about 1 to 3% of total treated water, which thus can arrive at a daily ton of sludge generated by the ETA. This waste is being disposed of in the same watershed catchment of water, but with the new laws aimed at environmental protection and preservation of water resources, research is being developed in order to find an alternative for the disposal of this waste. This study aims to evaluate and relate the ecotoxicity of sludge from ETA, with the physical and chemical characteristics of the same. The quantification of chemical elements: the water samples and filters when filtrations were performed water were conducted by the techniques of fluorescence energy dispersive X-ray total reflection (TXRF) for the liquid samples and ray fluorescence energy dispersive X (EDXRF) for solid samples. The determinations of chemical elements in samples of sludge were performed by mass spectrometry with inductively coupled plasma (ICP MS) and optical emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP OES). The ecotoxicological tests were performed with the species Hydra attenuata, Daphnia similis, Danio rerio, Pseudokirchneriella subcapitata, Chironomus xanthus, Folsomia candida and Zea mays. In addition exposures to assess mortality and growth inhibition tests were also performed with chronic reproduction D. similis and F. candida. Toxicity tests showed that samples of elutriate and mostly filtered sludge samples were highly toxic to aquatic and terrestrial organisms. However for Z. mays incorporate the sludge was beneficial to the substrate, promoting inclusive growth and seedling development, concluding that the incorporation into the soil can be an alternative destination sludge ETA

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / UFU - Universidade Federal de Uberlândia / UNIPAM - Centro Universitário de Patos de Minas / A metformina (MET) é um fármaco antidiabético utilizado para prevenir a liberação de glicose hepática e aumentar a sensibilidade à insulina nos tecidos. Pacientes diabéticos com câncer têm, em adição, terapia medicamentosa antineoplásica. A doxorrubicina (DXR) é um agente quimioterápico antineoplásico que interfere com enzimas topoisomerase II e gera radicais livres. A MET isolada (2,5; 5,0; 10,0; 25,0 ou 50,0 mM) foi avaliada quanto à mutagenicidade, recombinogenicidade e carcinogenicidade e associado com DXR (0,4 mM) para antimutagenicidade, antirecombinogenicidade e anticarcinogenicidade, utilizando o “Teste para Detecção de Mutação e Recombinação Somática” e o “Teste para Detecção de Clones de Tumores Epiteliais” em Drosophila melanogaster. A MET isolada não induziu mutação ou recombinação, mas foram observados efeitos moduladores da MET sobre as lesões de DNA induzidas pela DXR nas concentrações mais elevadas. Na avaliação da carcinogênese, a MET isolada não induziu tumores, mas quando associado com DXR, MET também reduziu os tumores induzidos por DXR nas concentrações mais elevadas. Sendo assim, nas presentes condições experimentais a MET isolada não apresentou efeitos mutagênicos, recombinogênicos e carcinogênicos, mas foi capaz de modular o efeito da DXR na indução de danos ao DNA e tumores em D. melanogaster. Acredita-se que este efeito modulador esteja relacionado principalmente aos efeitos antioxidantes, anti-inflamatórios e apoptóticos deste medicamento, embora tais efeitos não tenham sido avaliados diretamente. / Metformin (MET) is an anti-diabetic drug used to prevent hepatic glucose release and increase tissue insulin sensitivity. Diabetic cancer patients are on additional therapy with anticancer drugs. Doxorubicin (DXR) is a cancer chemotherapeutic agent that interferes with the topoisomerase II enzyme and generates free radicals. MET (2.5, 5, 10, 25 or 50 mM) alone was examined for mutagenicity, recombinogenicity and carcinogenicity, and combined with DXR (0.4 mM) for antimutagenicity, antirecombinogenicity and anticarcinogenicity, using the Somatic Mutation and Recombination Test and the Test for Detecting Epithelial Tumor Clones in Drosophila melanogaster. MET alone did not induce mutation or recombination. Modulating effects of MET on DXR-induced DNA damage were observed at the highest concentrations. In the evaluation of carcinogenesis, MET alone did not induce tumors. When combined with DXR, MET also reduced the DXR-induced tumors at the highest concentrations. Therefore, in the present experimental conditions, MET alone did not present mutagenic/recombinogenic/carcinogenic effects, but it was able to modulate the effect of DXR in the induction of DNA damage and of tumors in D. melanogaster. It is believed that this modulating effect is mainly related to the antioxidant, anti-inflammatory and apoptotic effects of this drug, although such effects have not been directly evaluated. / Dissertação (Mestrado)

O descarte do lodo de ETA em corpos de água, como rios, tem sido ainda uma prática comum no Brasil. Alternativas frequentes de destinação têm sido a disposição do lodo em aterros sanitários ou industriais e na rede de esgoto. Porém, os padrões ambientais cada vez mais rígidos têm levado à procura de soluções mais econômicas e benéficas, com o aproveitamento do lodo de ETA como material para diversos usos. Uma das opções promissoras é a utilização do lodo de ETA misturado a solos naturais em obras geotécnicas, como revestimento de fundo e cobertura final de aterros sanitários e industriais, e na construção de aterros em geral. Nessa perspectiva, foram estudadas as propriedades geotécnicas de misturas de um solo laterítico arenoso com um lodo de ETA em três proporções solo:lodo (3:1, 4:1, e 5:1) em massa úmida. Foi realizada a caracterização química e mineralógica do solo e do lodo por meio de ensaios de difração de raios X, fluorescência de raios X, microscopia eletrônica de varredura, determinação de perda ao fogo, pH, capacidade de troca catiônica, soma de bases trocáveis, carbono orgânico, matéria orgânica, entre outros. Foram determinados a curva granulométrica, a massa específica dos grãos e os limites de consistência do solo, do lodo e das misturas. Ensaios de adensamento, permeabilidade e compressão triaxial foram realizados em corpos de prova compactados do solo e das misturas. A caracterização geotécnica das misturas mostrou que a adição de lodo não altera significativamente a granulometria, a massa específica dos grãos e os limites de consistência do solo. Por outro lado, a secagem prévia ao ar das misturas alterou os parâmetros de compactação: a massa específica seca máxima aumentou e o teor de umidade ótimo diminuiu com a redução do teor de umidade inicial no ensaio de compactação. Os índices de compressão das misturas apresentaram-se maiores que o do solo, enquanto as condutividades hidráulicas das misturas foram menores que a do solo. O ângulo de atrito efetivo das misturas apresentou aumento e a coesão efetiva diminuição a medida que a proporção de lodo acrescentado ao solo aumentou. As características e propriedades das misturas apresentaram valores aceitáveis para solos utilizáveis em aterros, o que possibilita o aproveitamento de lodo de ETA em misturas com solo a serem empregadas em obras geotécnicas. / In Brazil, WTS is mostly released in water bodies causing silting and deterioration of water quality, destined to treatment with sewage, or disposed of in sanitary landfills or disposal sites of sewage treatment plants mixed with sewage sludge after a partial dewatering process. An alternative for WTS destination is its application, in natura, treated or mixed with soil, as construction material for covers and bottom liners of sanitary and industrial landfills or in embankments in general. Addition of Water Treatment Sludge (WTS) to soils in earthworks may reduce land disposal of WTS and exploitation of natural soils. In this perspective, geotechnical properties of mixtures of a lateritic sandy soil with WTS in proportions 3:1, 4:1, and 5:1 (by wet weight) were evaluated. WTS and soil were subjected to chemical and mineralogical characterization by X-ray fluorescence and X-ray diffraction tests, and determination of loss on ignition, pH, organic matter content, cation exchange capacity, exchangeable bases, and other chemical parameters. Particle-size distribution curve, specific gravity of solids, and Atterberg limits were obtained for WTS, soil and mixtures. One-dimensional consolidation, permeability and undrained triaxial compression tests were carried out on compacted specimens of the soil and the soil-WTS mixtures. Geotechnical characteristics of the mixtures resulted slightly different from those of the soil, on the other hand, previous air-drying affected the compaction parameters of the mixtures, the maximum dry unit weight increased and the optimum water content decreased for a decrease in the initial water content of the compaction test. Compression index of the mixtures were higher than the soil, whereas hydraulic conductivity decreased with WTS addition for different confining pressures and hydraulic gradients. Effective friction angle of the mixtures increased and effective cohesion decreased when increasing the proportion of WTS added in the mixture. Some of those geotechnical parameter values were acceptable for a compacted soil and indicate high possibility of reuse of this waste in geotechnical works.

O descarte do lodo de ETA em corpos de água, como rios, tem sido ainda uma prática comum no Brasil. Alternativas frequentes de destinação têm sido a disposição do lodo em aterros sanitários ou industriais e na rede de esgoto. Porém, os padrões ambientais cada vez mais rígidos têm levado à procura de soluções mais econômicas e benéficas, com o aproveitamento do lodo de ETA como material para diversos usos. Uma das opções promissoras é a utilização do lodo de ETA misturado a solos naturais em obras geotécnicas, como revestimento de fundo e cobertura final de aterros sanitários e industriais, e na construção de aterros em geral. Nessa perspectiva, foram estudadas as propriedades geotécnicas de misturas de um solo laterítico arenoso com um lodo de ETA em três proporções solo:lodo (3:1, 4:1, e 5:1) em massa úmida. Foi realizada a caracterização química e mineralógica do solo e do lodo por meio de ensaios de difração de raios X, fluorescência de raios X, microscopia eletrônica de varredura, determinação de perda ao fogo, pH, capacidade de troca catiônica, soma de bases trocáveis, carbono orgânico, matéria orgânica, entre outros. Foram determinados a curva granulométrica, a massa específica dos grãos e os limites de consistência do solo, do lodo e das misturas. Ensaios de adensamento, permeabilidade e compressão triaxial foram realizados em corpos de prova compactados do solo e das misturas. A caracterização geotécnica das misturas mostrou que a adição de lodo não altera significativamente a granulometria, a massa específica dos grãos e os limites de consistência do solo. Por outro lado, a secagem prévia ao ar das misturas alterou os parâmetros de compactação: a massa específica seca máxima aumentou e o teor de umidade ótimo diminuiu com a redução do teor de umidade inicial no ensaio de compactação. Os índices de compressão das misturas apresentaram-se maiores que o do solo, enquanto as condutividades hidráulicas das misturas foram menores que a do solo. O ângulo de atrito efetivo das misturas apresentou aumento e a coesão efetiva diminuição a medida que a proporção de lodo acrescentado ao solo aumentou. As características e propriedades das misturas apresentaram valores aceitáveis para solos utilizáveis em aterros, o que possibilita o aproveitamento de lodo de ETA em misturas com solo a serem empregadas em obras geotécnicas. / In Brazil, WTS is mostly released in water bodies causing silting and deterioration of water quality, destined to treatment with sewage, or disposed of in sanitary landfills or disposal sites of sewage treatment plants mixed with sewage sludge after a partial dewatering process. An alternative for WTS destination is its application, in natura, treated or mixed with soil, as construction material for covers and bottom liners of sanitary and industrial landfills or in embankments in general. Addition of Water Treatment Sludge (WTS) to soils in earthworks may reduce land disposal of WTS and exploitation of natural soils. In this perspective, geotechnical properties of mixtures of a lateritic sandy soil with WTS in proportions 3:1, 4:1, and 5:1 (by wet weight) were evaluated. WTS and soil were subjected to chemical and mineralogical characterization by X-ray fluorescence and X-ray diffraction tests, and determination of loss on ignition, pH, organic matter content, cation exchange capacity, exchangeable bases, and other chemical parameters. Particle-size distribution curve, specific gravity of solids, and Atterberg limits were obtained for WTS, soil and mixtures. One-dimensional consolidation, permeability and undrained triaxial compression tests were carried out on compacted specimens of the soil and the soil-WTS mixtures. Geotechnical characteristics of the mixtures resulted slightly different from those of the soil, on the other hand, previous air-drying affected the compaction parameters of the mixtures, the maximum dry unit weight increased and the optimum water content decreased for a decrease in the initial water content of the compaction test. Compression index of the mixtures were higher than the soil, whereas hydraulic conductivity decreased with WTS addition for different confining pressures and hydraulic gradients. Effective friction angle of the mixtures increased and effective cohesion decreased when increasing the proportion of WTS added in the mixture. Some of those geotechnical parameter values were acceptable for a compacted soil and indicate high possibility of reuse of this waste in geotechnical works.