Resumo
As águas residuais domésticas têm sido alvo da presença de contaminantes emergentes, como os antibióticos, dos quais o diclofenaco é um dos mais frequentemente detectados. Muitos estudos se concentraram na remoção desses poluentes emergentes. No entanto, a legislação tem se concentrado no monitoramento da toxicidade. Em busca de soluções simplificadas para áreas rurais, e para garantir a reutilização segura de efluentes na agricultura, este estudo avaliou a eficiência de um sistema de desinfecção solar descentralizada (SODIS) no que diz respeito à redução da ecotoxicidade, fitotoxicidade e patógenos em águas residuais domésticas após adição de diclofenaco potássio. Para tanto, os bioindicadores Artemia sp., Allium cepa L. e Lactuca sativa foram utilizados, após 1, 2 e 3 horas de exposição à radiação solar. Após 3 horas de exposição à radiação solar, a toxicidade foi reduzida e a inibição do crescimento da raiz foi observada, o que indica baixa toxicidade do efluente após o tratamento pelo sistema SODIS. Conseguiu-se uma redução de 3 e 2 unidades logarítmicas na concentração de coliformes totais e Escherichia coli, respectivamente.
Introdução
A ocorrência de contaminantes emergentes tornou-se uma questão de importância global devido à preocupação que representam quanto aos possíveis efeitos indesejáveis ao meio ambiente [1, 2]. A extensão de seus efeitos negativos pode ser afetada pelo tipo de contaminante e sua concentração, distribuição e destino nos ecossistemas aquáticos. Por exemplo, pode levar a distúrbios hormonais, alterações cromossômicas e problemas reprodutivos em organismos [3, 4, 5, 6] Os contaminantes emergentes incluem uma variedade de compostos químicos sintéticos e naturais, como drogas, hormônios, desreguladores endócrinos, produtos de higiene pessoal, produtos farmacêuticos, pesticidas, surfactantes e retardadores de chama, cuja ocorrência e remoção são frequentemente relatadas na literatura, embora ainda haja uma falta de conhecimento sobre o destino dos vários contaminantes [6, 7, 8, 9,10, 11, 12]. Comumente, eles são encontrados em matrizes de água variadas (por exemplo, águas residuais, águas superficiais, águas subterrâneas) em concentrações que variam de ng·L−1 a μg·L−1 [1, 6,13]. No entanto, para avaliar a eficiência das novas tecnologias na remoção de poluentes emergentes, são utilizadas concentrações mais elevadas da ordem de mg·L−1 [14, 15]. Essa ordem de magnitude (mg·L−1) geralmente garante um efluente com ecotoxicidade. Concentrações menores (ng·L−1 e μg·L−1) podem não ter ecotoxicidade associada.
Os produtos farmacêuticos têm recebido mais atenção pelo seu consumo em larga escala, associado às práticas de automedicação e à correlação entre o aumento da expectativa de vida e o uso de medicamentos [16]. As águas residuárias caracterizam-se como a principal via de entrada de fármacos no meio aquático devido à sua remoção incompleta nas estações de tratamento convencionais [17, 18]. Os anti-inflamatórios não esteroidais (AINEs), amplamente utilizados como analgésicos e no tratamento de inflamações, destacam-se entre esses medicamentos, sendo facilmente adquiridos sem prescrição médica [19]. Um dos AINEs frequentemente encontrados em águas residuais e de superfície é o diclofenaco [20, 21, 22, 23]. Vários autores avaliaram a remoção desse fármaco em águas residuárias [24, 25, 26]. Alguns bioindicadores como peixes, microcrustáceos e plantas têm sido usados para avaliar sua toxicidade [27, 28, 29, 30].
A presença de contaminantes emergentes, como drogas, em matrizes de água tem um efeito toxicológico sobre o meio ambiente. Assim, uma avaliação integrada dos efeitos biológicos da disposição de efluentes em ambientes aquáticos torna-se essencial. Os testes ecotoxicológicos e fitotoxicológicos mostram-se uma alternativa viável para avaliar os efeitos de substâncias potencialmente tóxicas aos ecossistemas [31, 32, 33]. No Brasil, em consonância com a resolução 357/2005 do CONAMA [34], os ensaios ecotoxicológicos caracterizam-se como um instrumento legal de monitoramento da qualidade das águas. Conforme dispõe a resolução CONAMA 430/2011 [35], o efluente disposto em corpos receptores, além de atender aos parâmetros físico-químicos e microbiológicos, não deve causar efeitos deletérios sobre os mesmos.
Os testes ecotoxicológicos (incluindo fitotoxicológicos) são instrumentos úteis para avaliar a eficiência de um sistema de tratamento na redução da toxicidade em águas residuais [36]. Comumente, ao avaliar a remoção de contaminantes emergentes usando tecnologia como processos oxidativos avançados, bioensaios são realizados para investigar a formação de compostos tóxicos após o tratamento [12, 37]. No entanto, o uso de ensaios ecotoxicológicos e fitotoxicológicos para sistemas de monitoramento, como para avaliação de remoção de toxicidade com contaminantes emergentes e micropoluentes específicos, são pouco relatados na literatura. Estudos precursores avaliaram a redução da toxicidade de águas residuais ao considerar microalgas [38], áreas úmidas construídas [39, 40, 41], reatores anaeróbicos [42, 43], fotocatálise [44] e aplicações de lodo ativado [45, 46].
No que diz respeito à redução da toxicidade associada à desinfecção da água, sistemas de baixo custo e fáceis de controlar, como o sistema de desinfecção solar (SODIS), são uma alternativa interessante a ser estudada. O SODIS é caracterizado por seu baixo custo e é habitualmente usado para a desinfecção de água destinada ao consumo humano por meio de radiação solar [47, 48, 49]. Também tem sido empregado para desinfecção de águas residuais, diminuindo sua carga de patógenos e possibilitando seu reuso para diversos fins [50, 51, 52]. Além de seu potencial germicida, a luz solar, principalmente a radiação ultravioleta (UV), pode levar à quebra de ligações químicas, ajudando a degradar significativamente alguns compostos, como o diclofenaco, e pode reduzir seu potencial tóxico. O diclofenaco é removido por fotodegradação (processos naturais), mas ainda permanecem resíduos no meio ambiente como metabólitos potencialmente tóxicos. [53, 54]. Recomenda-se que os efluentes tenham carga reduzida de sólidos, preferencialmente com turvação igual ou inferior a 30 NTU, para evitar possíveis interferências com a atividade da radiação solar [55, 56]. Para ser eficiente com o SODIS na desinfecção, Santos et al. [57] usaram uma área úmida construída com fluxo vertical para o pós-tratamento de uma fossa séptica para diminuir a turbidez. Oliveira et al. [58] e Souza et al. [59] observaram baixos valores de turbidez em águas residuais domésticas após sua passagem por fossas sépticas, possivelmente permitindo o pós-tratamento com um SODIS. Porém, até onde sabemos, não há estudos publicados sobre o uso de radiação UV proveniente de fontes naturais, como em um SODIS, com pós-tratamento de fossa séptica, especialmente quando se trata de aplicá-la como alternativa ecotecnológica no tratamento sustentável de esgoto doméstico, com foco na redução da toxicidade e reutilização segura da água na agricultura. Estudos semelhantes são de Homlok et al. [60], Salgado et al. [61] (Irradiação UV) e Michael et al. [62] (foto-Fenton), mas trabalharam com ênfase na redução da toxicidade e não na remoção de poluentes. Tecnologias baseadas em UV, mas usando processos oxidativos avançados, reduzem os contaminantes emergentes em menos de 3 h. Portanto, é importante reduzir o tempo, otimizando o reator com luz solar natural sem adição de produtos químicos para reduzir a toxicidade, e avaliar o desempenho na remoção de indicadores de patogenicidade.
Diante do exposto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a redução da ecotoxicidade e fitotoxicidade em um sistema composto por fossa séptica + SODIS, por meio do tratamento de águas residuais domésticas com baixa turbidez e presença de diclofenaco de potássio, visando o reuso agrícola seguro.
