Remoção de desreguladores endócrinos em água de abastecimento

Abstract

Desreguladores endócrinos (DE) são substâncias que possuem a capacidade de imitar ou bloquear os hormônios naturais, gerando respostas ou estímulos indesejáveis à saúde humana e, por esse motivo, estudos sobre tratamentos de água que removam esses compostos tornam- se relevantes. Dentre essas susbtâncias, podem-se destacar os hormônios e os subprodutos da degradação de surfactantes, que estão presentes nos efluentes domésticos e não são eficientemente removidos nas estações de tratamento de esgoto. Nesse contexto, foi realizado um estudo sobre o estado da arte da eficiência de remoção dos hormônios estrona (E1), 17β- estradiol (E2), estriol (E3) e 17α-etinilestradiol (EE2) por diferentes tecnologias de tratamento. Além disso, o presente trabalho teve como objetivo avaliar experimentalmente a eficiência de remoção da atividade estrogênica dos hormônios E1 e E2 via cloração em condições de doses de cloro e tempo de contato usualmente utilizados. Em uma segunda etapa experimental, o estudo avaliou a remoção da atividade estrogênica da combinação dos hormônios naturais estrona e 17β-estradiol, do hormônio sintético etinilestradiol e do subproduto da degradação de surfactantes nonilfenol (NP) em concentrações próximas às identificadas no ambiente por meio dos processos de desinfecção cloração e fotólise, utilizando-se condições de operação aplicáveis nas estações de tratamento de água. A análise da atividade estrogênica foi realizada a partir do ensaio in vitro Yeast Estrogen Screen, que utiliza uma linhagem de levedura modificada que reage com estrogênios, sendo possível a sua identificação. Os processos foto- Fenton, UV/H2O2, UV/TiO2 e ozonização foram eficientes na remoção dos hormônios, mas devido ao elevado tempo de contato e a possibilidade de toxicidade do TiO2, destaca-se a ozonização. Ademais, mais estudos devem ser realizados, principalmente para o estriol, que apresentou poucos estudos e baixa remoção na maioria dos tratamentos. Os resultados do experimento indicaram o potencial da oxidação com cloro na remoção da atividade estrogênica, alcançando valores superiores a 99%, mesmo em condições de concentrações de desreguladores endócrinos na ordem de ng. L-1. Foi obtida remoção de 98,5% da atividade estrogênica do E1 para dose de cloro igual a 5 mg. L-1 e tempo de contato de 1 minuto, enquanto, para o E2, foi obtida remoção de 99,5% com a mesma dose de cloro e tempo de contato de 30 minutos. Análises estatísticas indicaram que as variáveis dose de cloro e tempo de contato foram significativas na remoção da atividade estrogênica de ambos os hormônios e que não houve variação na eficiência deste tratamento ao aumentar a concentração do E2 em dez vezes. Além disso, ambos os processos de desinfecção foram capazes de remover a atividade estrogênica das combinações propostas. A remoção da atividade estrogênica atingiu valores de até 99,7% para a cloração empregando-se dose de cloro igual a 2,75 mg L-1 e 30 minutos de tempo de contato. Para a fotólise, essa remoção foi superior a 99,9% aplicando-se dose de 186 mJ.cm-2. Análises estatísticas indicaram que não houve diferença significativa entre as combinações estudadas para os tratamentos.

Endocrine disruptors (ED) are substances that have the ability to mimic or block natural hormones, thereby generating undesirable responses to human health, turning research on water treatments that remove these hormones efficiently highly relevant. Among these, hormones and surfactants subproducts stand out since they are continuously present in domestic effluents and are not efficiently removed in wastewater treatment plants. In this context, a study was carried out on the state of art of removal efficiency of the hormones E1, E2, E3 and EE2 in different treatment processes. Besides that, the present study evaluated efficiency of estrogenic activity removal of estrone (E1) and 17β-estradiol (E2) hormones via chlorination, under conditions typically used in the disinfection stage of water treatment plants. In a second experimental phase, this study evaluate estrogenic activity removal of natural hormones estrone and 17β- estradiol, synthetic hormone ethinylestradiol and nonylphenol (NP) surfactant subproduct mixture at concentrations close to those identified in surface waters by chlorination and photolysis disinfection processes, using operating conditions applicable in water treatment plants. Estrogenic activity was quantified using the Yeast Estrogen Screen assay using a modified yeast that reacts with estrogens, bein possible to identify them. Photo-Fenton, UV/H2O2, UV/TiO2 and ozonation treatments are the most efficient for removal of these compounds, but the elevated contact time in the photocatalytic processes as well as the possibility of TiO2 toxicity, ozonation is preferred. However, more studies should be performed, especially for estriol, reported in only a few studies and for which low removal efficiencies were reported for most treatments. The results indicated the potential for estrogenic activity removal by chlorine oxidation, with greater than 99% removal, even at initial endocrine disrupter concentrations on the order of ng. L-1. At a 5 mg. L-1 chlorine dose and 1 min contact time, 98.5% removal of the estrogenic activity of E1 was obtained, while for E2, 99.5% removal was obtained at the same dose and a contact time of 30 minutes. Statistical analysis indicated that increasing chlorine dose and time of contact significantly increased removal of estrogenic activity of both hormones and that there was no improvement in the efficiency chlorination when concentration of E2 was increased ten-fold. Furthermore, both desinfection processes could remove the estrogenic activity of the mixtures tested. Removals reached values of up to 99,7% for chlorination using a chlorine dose of 2,75 mg L-1 and 30 minutes contact time. Removal was greater than 99,9% for photolysis at a dose of 186 mJ.cm-2. Statistical analyses indicated that there was no significant difference in removal efficiencies between treatments for the combinations studied.