FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Endocrine disruptors chemicals (EDCs), whose presence in sewage is mainly attributed to the natural hormones 17 -estradiol (E2) and estrone (E1) and to the synthetic one 17-ethinylestradiol (EE2), the main active ingredient of oral contraceptives, can cause a series of disturbances in the reproductive organs of humans and animals, since such compounds are not readily removed by biological processes of conventional treatment, being improperly released into water bodies. However, the above mentioned compounds are found at low concentrations (ng L -1/μg L -1) in aqueous environmental matrices, which make their detection and quantification an analytical challenge. Thus, an analytical methodology using gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC/MS) was developed and optimized in order to evaluate the removal efficiency of EDs and the micropollutant cholesterol (CHOL) in wastewater treatment plants (WWTPs) from the Metropolitan Area of Fortaleza, as well as to detect them in surface waters. Acute and chronic ecotoxicity tests with effluents and EDs using the microcrustacean Daphnia magna as bioindicator. Five WWTPs were evaluated, which were divided in four types of technologies, namely: two WWTPs with facultative pond followed by maturation pond (FP+MP1 and FP+MP2), facultative pond (FP), activated sludge followed by chlorination step (AS+Cl) and upflow anaerobic sludge blanket reactor followed by chlorination step (UASB+Cl). The mean concentrations for micropollutants in effluents were: 557.4 ng.L-1 (E1), 144.4 ng.L-1 (E2), 266.4 ng.L-1 (E2-17A), 421.4 ng.L-1 (EE2) and 4691.9 ng.L-1 (CHOL). The maximum values obtained in surface water were: 212.75 ng.L-1 (E1), 256.25 ng.L-1 (E2) and 1175 ng.L-1 (CHOL). The estrogens E2-17A and EE2 were not detected. Regarding the EDs removal, the lowest removal efficiencies were found for low-rate systems (stabilization ponds) with 68.1% (FP+MP1), 79.9% (FP+MP2) and 54.0% (FP). The high-rate systems obtained satisfactory removal efficiency: 93.4% (LA+Cl), 95.4% (UASB+Cl). For CHOL, the best removal was obtained by the WWTP FP+MP2 with 94%, followed by the WWTPs AS+Cl (88%) and UASB+Cl (82%). No toxicity was detected in the effluent from the WWTP FP+MP2, however, in the effluents from FP+MP1 and FP, maximum EC50-48h was 61% and 57%, respectively. The toxicity level in the effluents from WWTPs UASB and AS was higher than that obtained in the influents. Probably, the toxicity increase was due to the presence of residual chlorine in the effluent since it was collected after the chlorination step. Concerning the chronic toxicity, significant effect in terms of reproduction (p <0.05) was detected only in the effluent from the WWTP FP+MP2 with NOEC (no observed effect concentration) of 20% and OEC (observed effect concentration) of 30%. In the effluents from the WWTPs AS+Cl and UASB+Cl, the OEC value for survival evaluation was 5%, evidencing the high toxicity. In the assay with a multielement estrogens solution, the survival chronic effect was not observed. However, there was a chronic effect in terms of sex change, showing values of NOEC and OEC of 2 and 4 μg.L-1, respectively. In terms of reproduction, NOEC was 4 μg.L-1 and CEO of 1 μg.L-1. Based on these results, it can be concluded that there is a need for optimization of WWTPs operational parameters in order to improve micropollutants removal efficiency. / Os desreguladores endÃcrinos (DEs), cuja presenÃa em esgotos sanitÃrios deve-se principalmente aos hormÃnios naturais 17 β-estradiol (E2) e estrona (E1) e ao sintÃtico 17α-etinilestradiol (EE2), principal substÃncia ativa do contraceptivo oral, podem causar uma sÃrie de distÃrbios nos ÃrgÃos reprodutores dos seres humanos e animais, haja vista que tais compostos nÃo sÃo prontamente removidos por processos biolÃgicos de tratamento convencionais, sendo lanÃados de forma inadequada em corpos dâÃgua. No entanto, os compostos supramencionados se encontram em baixas concentraÃÃes (ng.L-1/μg.L -1) em matrizes ambientais aquosas, tornando sua detecÃÃo e quantificaÃÃo um desafio analÃtico. Deste modo, buscou-se desenvolver e otimizar uma metodologia analÃtica utilizando a tÃcnica de cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG/MS) com o objetivo de avaliar a eficiÃncia de remoÃÃo dos DEs e do micropoluente colesterol (CHOL) em EstaÃÃes de Tratamento de Esgotos (ETEs) da RegiÃo Metropolitana de Fortaleza, assim como detectÃ-los em Ãguas superficiais. Foram realizados ensaios de ecotoxicidade aguda e crÃnica com os efluentes e DEs, utilizando o microcrustÃceo Daphnia magna como bioindicador. Foram avaliadas cinco ETEs, sendo quatro tipos de tecnologias, a saber: duas ETEs com lagoa facultativa seguida de lagoa de maturaÃÃo (LF+LM1 e LF+LM2), lagoa facultativa (LF), lodos ativados seguido da etapa de cloraÃÃo (LA+Cl) e reator de manta de lodo e fluxo ascendente seguido da etapa de cloraÃÃo (UASB+Cl). As concentraÃÃes mÃdias para os micropoluentes nos efluentes foram: 557,4 ng.L-1 (E1); 144,4 ng.L-1 (E2); 266,4 ng.L-1 (E2-17A); 421,4 ng.L-1 (EE2) e 4691,9 ng.L-1 (CHOL). Os valores mÃximos obtidos nas Ãguas superficiais foram de: 212,75 ng.L-1 (E1); 256,25 ng.L-1 (E2) e 1175 ng.L-1 (CHOL). Os estrogÃnios E2-17A e EE2 nÃo foram detectados. Com relaÃÃo à remoÃÃo dos DEs, as menores eficiÃncias de remoÃÃo foram encontradas para os sistemas de baixa taxa (lagoas de estabilizaÃÃo) com 68,1% (LF+LM1); 79,9% (LF+LM2) e 54,0% (LF). Os sistemas de alta taxa obtiveram eficiÃncias de remoÃÃo satisfatÃrias: 93,4% (LA+Cl); 95,4% (UASB+Cl). Para o CHOL o melhor Ãndice de remoÃÃo foi obtido na ETE LF+LM2 com 94%, seguida das ETEs LA+Cl (88%) e UASB+Cl (82%). Com relaÃÃo à avaliaÃÃo ecotoxicolÃgica aguda, nÃo foi detectada toxicidade no efluente proveniente da ETE LF+LM2, entretanto, nos efluentes da LF+LM1 e LF, a CE50-48h mÃxima foi de 61% e 57%, respectivamente. O nÃvel de toxicidade nos efluentes das ETE LA+Cl e UASB+Cl foi maior que o obtido nos afluentes. Provavelmente, o aumento de toxicidade deve-se à presenÃa de cloro residual no efluente, uma vez que este era coletado apÃs a etapa de cloraÃÃo. Tratando-se de toxicidade crÃnica, foi detectado efeito significativo em termos de reproduÃÃo (p < 0,05) apenas no efluente proveniente da ETE LF+LM2 com CENO (concentraÃÃo de efeito nÃo observado) de 20% e CEO (concentraÃÃo de efeito observado) de 30%. Nos efluentes provenientes das ETE LA+Cl e UASB+Cl, o valor de CEO para a avaliaÃÃo de sobrevivÃncia foi de 5%, evidenciando a elevada toxicidade. No ensaio realizado com a soluÃÃo multielementar de estrogÃnios, o efeito crÃnico de sobrevivÃncia nÃo foi observado, no entanto foi observado um efeito crÃnico em termos de mudanÃa de sexo, apresentando valores de CENO e CEO de 2 e 4 μg.L-1, respectivamente. Em termos de reproduÃÃo, o CENO foi de 4 μg.L-1 e o CEO de 1 μg.L-1. Diante dos resultados obtidos, pode-se concluir que existe uma necessidade de otimizaÃÃo dos parÃmetros operacionais das ETEs com o objetivo de melhorar a eficiÃncia de remoÃÃo de micropoluentes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:6304 |
| Date | 23 November 2012 |
| Creators | Germana de Paiva Pessoa |
| Contributors | Andrà Bezerra dos Santos, Ronaldo Ferreira do Nascimento, AntÃnio Idivan Vieira Nunes, Silvano Porto Pereira, Luciano Matos Queiroz |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia Civil, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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