AVALIAÇÃO DA TOXICIDADE AGUDA DE EFLUENTES CLORADOS DE

LAGOA FACULTATIVA PARA DAPHNIA SIMILIS. Murilo Damato(1), Doutor pelo Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Analista ambiental da EAG junto a Agência Reguladora de Serviços de Transporte do Estado de São Paulo – ARTESP. Frederico de Almeida Lage, Ph.D. em Engenharia Ambiental pela Universidade da California-Berkeley. Professor do Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Fabio Campos, Mestre pelo Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Biólogo do Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Roque Passos Piveli, Engenheiro Civil e Mestre em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo. Doutor pelo Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Professor do Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. (1)Endereço Rua Iaia 126 10 Andar São Paulo SP Brasil CEP – 04542-902 Tel (011) 37072367 e-mail: murilo.damato@uol.com.br RESUMO A determinação da toxicidade aguda com efluentes domésticos hoje é uma técnica amplamente empregada no controle ambiental. Estes estudos começaram empregando diversas espécies de peixes, sendo que os cladóceros passaram a ser mais utilizados nas décadas de 70 e 80. A maioria dos estudos visa a determinação da toxicidade do efluente domésticos e industrias.

Assim, o emprego de Daphnia spp.como organismos indicadores é uma pratica bastante comum em estudos de efluentes industriais uma vez que estas podem apresentar sensibilidade muito elevada a um agente tóxico ou poluente específico.

O objetivo foi determinar a toxicidade aguda (letalidade de 50% dos organismos em 48 horas de exposição (CE(I)50,48h) para Daphnia similis de efluentes de lagoa facultativa após a cloração e sua decloração

O efluente analisado neste trabalho é procedente do sistema de tratamento de esgotos de Lins/SP que é constituído de tratamento preliminar (grade média de limpeza manual seguida de caixa de areia do tipo canal controlada por Calha Parshall) e três módulos iguais de lagoas anaeróbias seguidas de lagoas facultativas funcionando em paralelo O efluente da lagoa facultativa foi caracterizado, determinando-se características como, DBO, DQO, Nitrogênio Amoniacal, Sólidos em Suspensão. Foram clorados com solução de Hipoclorito de Sódio a 12 mg/L e tempo de contato de 30 minutos, sendo que uma das amostras foi declorada com sulfito de sódio.

A conclusão deste trabalho é de que a que CE(I)50,48h para Daphnia similis do efluente do lagoa clorada situou-se em 6 % (16,6 UT) enquanto no efluente da lagoa clorada de declorada foi significativamente maior situando-se em 42%. (2,38 UT) Verifica-se uma grande eficiência na redução da toxicidade aguda no efluente declorado, sendo a sua toxicidade sete vezes menor do que do efluente clorado.

PALAVRAS-CHAVE : Toxicidade, Efluente Doméstico, Daphnia, Desinfecção, Lagoa Facultativa

INTRODUÇÃO A determinação da toxicidade aguda com efluentes domésticos data da década de 60. Estes estudos começaram empregando diversas espécies de peixes, sendo que os cladóceros passaram a ser mais utilizados nas décadas de 70 e 80. A maioria dos estudos visa a determinação da toxicidade do efluente domésticos e industrias.

O emprego de Daphnia spp.como organismos indicadores é uma pratica bastante comum em estudos de efluentes industriais uma vez que estas podem apresentar sensibilidade muito elevada a um agente tóxico ou poluente específico.

O estabelecimento de correlações entre as concentrações de compostos tóxicos presentes em efluentes, e que são removidos após um tratamento terciário, com as respostas apresentadas pelos organismos indicadores nos ensaios biológicos com esses mesmos despejos é uma ferramenta muito útil que permite avaliar a remoção de substancias tóxicas.

Dentre os desinfetantes químicos, o cloro é o mais utilizado em todo o mundo. Embora o uso do cloro para a desinfecção de suprimento de água potável e esgoto tratado tenha tido um significado em termos de perspectiva de saúde pública, sérias preocupações foram levantadas em função de seu uso contínuo, tais como elevada toxicidade, geração de subprodutos potencialmente cancerígenos e carcinogênicos, dentre outros diversos problemas (Kuzuhara, 2005).

No início dos anos de 1970, descobriu-se que o uso de oxidantes, tais como cloro e ozônio, em desinfecção de estações de tratamento de água, para sabor, odor e remoção de cor, resultaram na produção de subprodutos de desinfecção indesejáveis .

Os sistemas de lagoas de estabilização que não possuem lagoas terciárias ou de maturação, apresentam em seus efluentes densidades de Coliformes Termotolerantes da ordem de 105 NMP/100mL, necessitando, em inúmeras situações, de desinfecção complementar para atendimento aos padrões de classificação dos corpos receptores. A cloração é uma alternativa viável, porém, devido ao seu efeito tóxico do cloro residual, a decloração pode ser recomendada.

Os trihalometanos (THM), que incluem o clorofórmio e outros hidrocarbonetos halogenados, são considerados compostos potencialmente cancerígenos. São originados da reação entre os compostos à base de cloro, usados na etapa de desinfecção do tratamento convencional da água para abastecimento público e que reagem com os ácidos naturais presentes nas águas (Figueiredo,1999, 2001). Ainda há dúvida sobre a possibilidade de formação destes compostos na desinfecção de esgotos tratados, principalmente em função da presença de amônia que pode reagir preferencialmente com o cloro, formando cloraminas. OBJETIVOS O objetivo foi determinar a toxicidade aguda para Daphnia similis de efluentes de lagoa facultativa após a cloração e sua decloração

MATERIAIS E MÉTODOS O efluente analisado neste trabalho é procedente do sistema de tratamento de esgotos de Lins/SP que é constituído de tratamento preliminar (grade média de limpeza manual seguida de caixa de areia do tipo canal controlada por Calha Parshall) e três módulos iguais de lagoas anaeróbias seguidas de lagoas facultativas funcionando em paralelo, localizado na parte mais elevada do terreno, permitindo o envio dos esgotos por gravidade para as unidades piloto de pós-tratamento e para a irrigação das culturas.

O efluente da lagoa facultativa foi caracterizado, determinando-se características como, DBO, DQO, Nitrogênio Amoniacal, Sólidos em Suspensão e densidade de Coliformes termotolerantes. Foram clorados com solução de Hipoclorito de Sódio a 12 mg/L e tempo de contato de 30 minutos, sendo que uma das amostras foi desclorada com sulfito de sódio.

As dafnias foram cultivadas em cristalizadores de vidros contendo aproximadamente 1,5 litro de água destilada com dureza reconstituída para água moderadamente dura (44 a 48 mg/L de CaCO3) cada cristalizador contendo 50 organismos adulto. As culturas foram mantidas em temperaturas situadas

entre 20 e 25 oC. em incubadora de DBO FANEM. A intensidade luminosa empregada para o cultivo desses organismos foi de 500 a 700 lux, em um fotoperíodo de 16 horas por 8 horas de ausência de luz. Os meios de cultura foram renovados duas vezes por semana, tomando-se o cuidado de não estressar os organismos com a variação de temperatura na troca dos meios.

Como alimento utilizou-se alga Selenastrum capricornutum. Diariamente era fornecida uma suspensão alga de 3,2.106 cel/ml.ind. A alga foi cultivada em meio L.C. Oligo.

Ensaio ecotoxicologico

O método para o desenvolvimento desses testes está baseado nas 20o ed. do "Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater" (APHA, 1999):

a) todos os testes foram realizados nas mesmas condições de temperatura, sem luminosidade, em sistema estáticos, com leitura após 48 horas;

b) os organismos foram mantidos sem alimentação;

c) foram utilizados 10 ml de solução-teste em tubos de ensaios Pirex;

d) o agente tóxico foi distribuído em sete concentrações, selecionadas através de teste preliminar, delimitadas pela menor concentração na qual se observou mortalidade de 100 % dos organismos e pela concentração mais elevada na qual não se observou mortalidade dos organismos;

e) cada série foi constituída pelo conjunto das sete concentrações, com quatro tubos de ensaios cada uma, mais o controle (sem o agente tóxico);

f) foram colocados em cada tubo de ensaio, para cada concentração testada, assim como no controle, cinco organismos com menos de 24 horas de idade, perfazendo um total de vinte organismos;

g) todas as concentrações de ensaio tiveram seus parâmetros medidos após 48 horas de exposição (no final do teste: oxigênio dissolvido, pH e imobilidade dos animais expostos;

h) a água de diluição dos efluentes foi composta de água deionizada com a mesma composição de sais que foi estabelecida no cultivo;

i) para a avaliação do parâmetro imobilidade dos organismos verifica-se a mobilidade desses por 15 segundos;

j) estabeleceu-se como a faixa de sensibilidade da espécie a dicromato de potássio ,CE50(I),48h, o intervalo entre 0,11 a 0,51 mg de K2 Cr2 O7L .

k) os testes foram considerados válidos quando a imobilidade no controle não foi superior a 10 % dos organismos testados;

Os métodos físicos químicos empregados são apresentados no quadro 1

Quadro1.: Variáveis Físico-Químicas e Metodologias Analíticas Empregadas. Característica

Metodologia Descrição

pH 4500 – H+ B,Standard Methods Método eletrométrico. pH metro Jundilab

DBO5

5200 B, Standard Methods

Diluição e incubação por 5 dias a 20°C, com determinação dos níveis iniciais e finais de oxigênio atreves do método da Azida modificado

DQO

5220 D, Standard Methods

Método do refluxo fechado. Digestão com dicromato de potássio em meio ácido e leitura em espectrofotômetro Aquamate da MERCK

N-NH3 4500 – N-NH3 E, Standard Methods Destilação da amostra tamponada a um pH 9,5; o destilado é coletado em uma solução de ácido bórico e em seguida titulado com H2SO4 0,02N

SST 2540 D, Standard Methods Método gravimétrico. Filtração a vácuo em membrana GFC 1,2µ- secagem em estufa a 105 °C

RESULTADOS

As Figuras 1 a 4 apresentam os boxplots das principais características do efluente da lagoa facultativa. Figura 1 Variação dos valores da Demanda Bioquímica de Oxigênio da lagoa facultativa.

0,020,0

40,060,080,0

100,0

120,0140,0160,0

180,0200,0

Efluente LF

25%

50%

90%

10%

Mín

Máx

75%

Figura 2 Variação dos valores da Demanda Bioquímica de Oxigênio da lagoa facultativa.

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

400,0

Efluente LF

25%

50%

90%

10%

Mín

Máx

75%

Observou-se a concentração relativamente alta de matéria orgânica no efluente do sistema, com DBO média acima de 60 mg/L e DQO ligeiramente inferior a 150 mg/L. Figura 3 Variação das concentrações de nitrogênio amoniacal da lagoa facultativa.

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

Efluente LF

25%

50%

90%

10%

Mín

Máx

75%

Figura 4 Variação das concentrações de sólidos em suspensão totais da lagoa facultativa.

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

Efluente LF

25%

50%

90%

10%

Mín

Máx

75%

Observam-se concentrações de nitrogênio amoniacal acima de 20 mg/L e sólidos em suspensão acima de 100 mg/L, em função do desenvolvimento de grandes quantidades de algas na facultativa.

As variações de pH na lagoa facultativa situaram-se entre 7,05 e 7,94. As Tabelas 1 e 2 a seguir indicam o efeito observado para vários tipos de diluições dos dois tipos de efluente da lagoa facultativa. Tabela 1 letalidade de Daphnia similis – lagoa facultativa clorada

Concentração (%)

1o tubo 2o tubo 3o tubo 4o tubo total (24h)

50 5 5 5 5 20 35 5 5 5 5 20 25 5 5 5 5 20 10 5 5 5 5 20 6 0 0 2 0 2

Controle 0 0 0 0 0 Tabela 2 letalidade de Daphnia similis – lagoa facultativa clorada e declorada

Concentração (%)

1o tubo 2o tubo 3o tubo 4o tubo total (24h)

80 5 5 5 5 20 75 1 5 4 5 15 60 0 1 5 5 11 25 1 1 0 1 3 10 0 1 0 0 1

Controle 0 0 0 0 0 A analise dos resultados dos testes de toxicidade revelaram que na amostra declorada houve remoção significativa da toxicidade aguda em comparação da toxicidade da amostra clorada sendo que a CL(I) 50 foi reduzida de 6% para 42%. Transformando estes valores em unidades tóxicas verificaremos que a redução foi de 16,6 UT para 2,38 UT (tabela 1 e tabela 2). No Brasil, estudos sobre a redução de toxicidade em estações de tratamento de despejos líquidos, doméstico e industrial estão sendo iniciados e poucas informações estão disponíveis. Embora existam dados físico-químicos que avaliem a eficiência das estações de tratamento, nada se sabe sobre os efeitos potenciais que a carga poluente remanescente pode causar ao corpo receptor, em termos ecotoxicológicos (Aisse,et alli 2003).

Os autores consideram importante que se comece a obter tais informações nas estações em operação, a fim de que se possa avaliar eventuais impactos que um efluente complexo, de baixa biodegradabilidade, embora tratado, pode causar à biota. A caracterização química de um efluente, isoladamente, não indica o potencial tóxico de uma mistura complexa aos organismos aquáticos. Assim, a ausência ou a presença de toxicidade nos despejos tratados é avaliada pelo uso de organismos vivos.

O trabalho de pesquisa da por estes autores com efluentes desinfetados com dióxido de cloro de lagoas de estabilização operadas pela CASAN, em Balneário Camboriú. Segundo Aisse,et alli (2003) os testes ecotoxicológicos foram determinados pelos bioensaios de toxicidade aguda com LUMIS tox test, em que se usam bactérias luminescentes Vibrio fischeri e Daphnia magna, microcrustáceo de água doce. Os autores detectaram que toxicidade aguda era estimada em uma relação de 1:6 estes valores são portanto bastante inferiores aos obtido neste trabalho cuja a toxicide final foi de 16,8 UT.

CONCLUSÕES A análise dos resultados revelou que CE(I)50,24h para Daphnia similis no efluente do lagoa clorada situou-se em 6 % (16,6 UT) enquanto no efluente da lagoa clorada de decolrada foi significativamente maior situando-se em 42% .(2,38 UT) Verifica-se uma grande eficiência na redução da toxicidade aguda no efluente declorado, sendo a sua toxicidade sete vezes menor do que do efluente clorado. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. APHA, AWWA, WEF (1999) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 20 Ed.

2. AISSE, M.M et alli 2003 Desinfecção de efluentes sanitários Ricardo Franci Gonçalves (coordenador)Rio de Janeiro : Vitoria ABES, RiMa, 200338 p. : il.Projeto PROSAB

3. BLAISE, C.; COSTAN, G. La toxicité létale aigue des effluents industriels au Québec vis-à-vis de la truite arc-en-ciel. Water Poll. Res. J. Canada, v. 22, p.305-402, 1987.

4. CAMPOS, J.R. (1993) Uma Abordagem sobre a Desinfecção de Esgotos no Brasil. In: Seminário Internacional de Águas de Abastecimento e Residuárias em Países em Desenvolvimento. Anais. Belo Horizonte: Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental (ABES-MG), Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da UFMG. 31 p.

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6. ENVIRONNEMENT CANADA. Document d’orientation sur le contrôle de la précision des essis de toxicité au moyen de produits toxiques de référence. Série de la protection de l’environnement. Ottawa, 1990e. 91p. (SPE 1/RM/12).

7. ENVIRONNEMENT CANADA. Méthode d’essai biologique: essai de reproduction et de survie sur le cladocère Ceriodaphnia dubia. Série de la protection de l’environnement. Ottawa, 1992. 78p. (SPE 1/RM/21).

8. REBHUN, M., HELLER-GROSSMAN, L., MANKA, J. (1997) Formation of Disinfection Byproducts during Chlorination of Secondary Effluent and Renovated Water. Water Environment Research. v. 69, n. 6, p. 1154-1162.

9. VON SPERLING, M. et al. Lagoas de Estabilização. In: GONÇALVES (PROSAB) Desinfecção de Efluentes Sanitários – 2003

10. WHITE, G.C. (1999) Handbook of Chlorination and Alternative Disinfectants. Estados Unidos: John Wiley & Sons Inc. 4 ed. 1105p.