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Chemical and ecotoxicological assessments of water samples before and after being processed by a Water Treatment Plant

Avaliações químicas e ecotoxicológicas em amostras de água antes e após serem processadas por uma Estação de Tratamento

Abstracts

Physicochemical and ecotoxicological measurements were employed to appraise the water quality of the Corumbataí River raw water (RW) intake, and that of its filtered (FW) and treated (TW) waters, processed by the Water Treatment Plant (WTP) of Piracicaba (SP,Brazil) during 2010. Some herbicides: ametrine, atrazine, simazine and tebuthiuron, were measured, with levels ranging from 0.01 to 10.3 µg L-1. These were lower than those required to produce ecotoxicological effects to aquatic life based on published literature. Similarly, trihalomethanes, such as chloroform and bromodichloromethane produced as a result of the WTP process were also shown to be present in concentrations that would neither harm environmental nor human health. Elevated free chlorine concentrations found in FW and TW were credibly responsible for toxicity effects observed in algae and daphnids. (Pseudokirchneriella subcapitata and Daphnia magna). In contrast, results of toxicity testing conducted with Hydra attenuata suggested that this organism is resistant to free chorine and could be used for drinking water evaluations. Coupling bioassays with chemical analyses proved valuable to uncover putative cause-effect relationships existing between physical, chemical and toxic results, as well as in optimizing data interpretation of water quality.

herbicides residues; trihalomethanes; drinking water


Avaliações físico-químicas e ecotoxicológicas foram utilizadas para avaliar a qualidade de amostras da água do rio Corumbataí, água bruta (RW), filtrada (FW) e tratada (TW), processadas pela Estação de Tratamento de Água (ETA) de Piracicaba (SP, Brasil), em 2010. Alguns resíduos de herbicidas, tais como: ametrina, atrazina, simazina e tebutiuron, foram medidos encontrando níveis entre 0,01-10,3 µg L-1 sendo esses menores do que os necessários para produzir efeitos ecotóxicos à vida aquática, com base na literatura publicada. Da mesma forma, trihalometanos, tais como: clorofórmio e bromodiclorometano produzido como resultados do processo da ETA foram também encontrados em concentrações que não prejudicam a saúde ambiental ou humana. Concentrações de cloro livre elevadas foram encontradas nas amostras de água FW e TW e foram os prováveis responsáveis pelos efeitos de toxicidade observados em algas e dáfnias (Pseudokirchneriella subcapitata, Daphnia magna). Por outro lado, resultados dos testes de toxicidade realizados com Hydra attenuata mostraram que este organismo é resistente a água clorado sendo um organismo potencial a ser utilizado para avaliações ecotoxicológicas em águas tratadas. Testes de toxicidade simultâneos com análises químicas revelaram úteis para descobrir relações de causa-efeito existentes entre supostos resultados tóxicos, físicos e químicos e, assim como na melhora de interpretação de dados de qualidade da água.

resíduos de herbicidas; trihalometanos; água tratada


  • ABERNETHY, S.; BOBRA, A. M.; SHIU, W. Y.; WELLS, P. G.; MACKAY, D. Acute lethal toxicity of hydrocarbons and chlorinated hydrocarbons to two planktonic crustaceans: The key role of organism - water partitioning. Aquatic Toxicology, v. 8, p. 163 - 174, 1986. http://dx.doi.org/10.1016/0166-445X(86)90062-7
  • AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION - APHA AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION - AWWA; WATER ENVIRONMENT FEDERATION - WEF. Standard methods for the examination of water and wastewater 20. ed. Washington, DC 2005.
  • ARAÚJO, M. C.; OLIVEIRA, M. B. M. Monitoramento da qualidade das águas de um riacho da Universidade. Revista Ambiente & Água, v. 8, n.3 p. 247-257, 2013. http://dx.doi.org/10.4136/ambi-agua.1192
  • ARKHIPCHUK, V. V.; BLAISE, C.; MALINOVSKAYA, M. V. Use of Hydra for chronic toxicity assessment of waters intended for human consumption. Environmental Pollution, v. 142, p. 200-211, 2006. http://dx.doi.org/10.1016/j.envpol.2005.10.012
  • ARMAS, E. D.; MONTEIRO, R. T. R.; AMÂNCIO, A. V.; CORREA, R. M. L.; GUERCIO, M. A. Uso de agrotóxicos em cana-de-açúcar na bacia do rio Corumbataí e o risco de poluição hídrica. Química Nova, v. 28, p. 975-982, 2005. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422005000600008
  • BENOTTI, M. J.; TRENHOLM, R. A.; VAN DER FORD, B. J.; HOLADY, J. C.; STANFORD, B. D.; SNYDER, S. A. Pharmaceuticals and endocrine disrupting compounds in U.S. drinking water. Environment Science Technology, v. 43, p. 597-603, 2009. http://dx.doi.org/10.1021/es801845a
  • BLAISE, C.; FORGET, G.; TROTTIER, S. Toxicity screening of aqueous samples using a cost-effective 72-h exposure Selenastrum capricornutum assay. Environmental Toxicology, v. 15, p. 352-359, 2000. http://dx.doi.org/10.1002/1522-7278(2000)15:4<352::AID-TOX12>3.0.CO;2-L
  • BLAISE, C.; HARWOOD, M. Contribution à l'évaluation écotoxicologique du Tébuthiuron ‑ un herbicide de la classe des urées substituées. Revue des Sciences de l' Eau, v. 4, p. 121-134, 1991.
  • BLAISE, C.; KUSUI, T. Acute toxicity assessment of industrial effluents with a microplate-based Hydra attenuata assay. Environment Toxicology of Water Quality, v. 12, p. 53-60, 1997. http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1098-2256(1997)12:1<53::AID-TOX8>3.0.CO;2-7
  • BRASIL. Ministério da Saúde. Portaria nº 2.914/2011. Procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Diário Oficial da União, Seção 1, p. 39-46, 2011.
  • BRINGMANN, G.; KÜHN, R. Limiting values for the noxious effects of water pollutant material to blue algae (Microcystis aeruginosa) and green algae (Scenedesmus quadricauda) in the cell multiplication inhibition test. Vom Wasser, v. 50, p. 45 - 60, 1978.
  • CUELA, M.; COZAR, O.; RISTOIU, D. Methods validation for the determination of trihalomethanes in drinking water. Journal of Mass Spectrometry, v. 41, p. 1594-1597, 2006. http://dx.doi.org/10.1002/jms.1149
  • ENVIRONMENT CANADA. Biological test method: acute lethality test using Daphnia species, amended version Ottawa, 1996. (EPS 1/RM/11).
  • FAIRCHILD, J. F.; RUESSLER, D. S.; HEVERLAND, P. S.; CARLSON, A. R. Comparative sensitivity of Selenastrum capricornutum and Lemna minor to sixteen herbicides. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, v. 32, p353‑357, 1997. http://dx.doi.org/10.1007/s002449900196
  • FARLAND, W. H.; GIBB, H. J. U. S. Perspective on balancing chemical and microbial risks of disinfection. In: CRAU, G. (Ed.). Safety of Water Disinfection: balancing chemical and microbial risks. Washington, DC: ILSI Press, 1993. p. 3-10.
  • FISHER, D. J.; BURTON, D. T.; YONKOS, L. T.; TURLEY, S. D.; ZIEGLER G. P. The relative acute toxicity of continuous and intermittent exposures of chlorine and bromine to aquatic organisms in the presence and absence of ammonia. Water Research, v. 33, p. 760 - 768, 1999. http://dx.doi.org/10.1016/S0043-1354(98)00278-4
  • GALA, W. R.; GIESY, J. P. Flow cytometric techniques to assess toxicity to algae. In: VAN DER SHALIE, W. H.; LANDIS, W. G. Aquatic toxicology and risk assessment: thirteenth volume. Philadelphia: ASTM, 1990. p. 237-246. (STP, 1096).
  • HAIR, J. F.; TAHAM, R. L.; BLACK, W. C. Multivariate data analysis 4. ed. New Jersey: Prentice Hall, 1995.
  • HOBERG, J. R. Atrazine technical-toxicity to the freshwater green alga Selenastrum capricornutum Duluth: USEPA, 1991. (MRID No. 420607-01).
  • KOTT, Y.; HERSHKOVITZ, G.; SHEMTOB, A.; SLESS, J. B. Algicidal effect of bromine and chlorine on Chlorella pyrenoidosa Applied Microbiology, v. 14, p. 8 - 11, 1966.
  • LEBLANC, G. A. Acute toxicity of priority pollutants to water flea (Daphnia magna) Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, p. 24, p. 684 - 691, 1980. http://dx.doi.org/10.1007/BF01608174
  • MARCHINI, S.; PASSERINI, L.; CESAREO, D.; TOSATO M. L. Herbicidal triazines: Acute toxicity on Daphnia, fish, and plants and analysis of its relationships with structural factors. Ecotoxicology and Environmental Safety, v. 16, p. 148 - 157, 1988. http://dx.doi.org/10.1016/0147-6513(88)90029-2
  • MEYERHOFF, R. D.; GROTHE, D. W.; SAUTER, S.; DORULLA, G. K. Chronic toxicity of tebuthiuron to an alga (Selenastrum capricornutum) a cladoceran (Daphnia magna) and the fathead minnow (Pimephales promelas) Environmental Toxicology and Chemistry, p. 4, p. 695 - 701, 1985. http://dx.doi.org/10.1002/etc.5620040513
  • MONTEIRO, R. T. R.; ARMAS, E. D.; QUEIROZ, S. C. N. Lixiviação e contaminação das águas do rio Corumbataí por herbicidas. In: CONGRESSO BRASILEIRO DA CIÊNCIA DAS PLANTAS DANINHAS, 26.; CONGRESO DE LA ASOCIACIÓN LATINO-AMERICANA DE MALEZAS, 18., 2008, Ouro Preto. A ciência das plantas daninhas na sustentabilidade dos sistemas agrícolas Ouro Preto: SBCPD, 2008. p. 181-192.
  • PASCHOALATO, C. F. P. R.; TRIMAILOVAS, M. R.; DI-BERNARDO, L. Formação de subprodutos orgânicos halogenados nas operações de pré-oxidação com cloro, ozônio e peroxônio e pós-cloração em água contendo substâncias húmicas. Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 13, p. 313-322, 2008. http://dx.doi.org/10.1590/S1413-41522008000300011
  • PUTT, A. E. Acute toxicity to daphnids (Daphnia magna) under flow-through conditions Duluth: USEPA, 1991. (MRID No. 420414-01).
  • QUINTANA, J.; MARTÍ, I.; VENTURA, F. Monitoring of pesticides in drinking and related waters in NE Spain with a multiresidue SPE-GC - MS method including an estimation of the uncertainty of the analytical results. Journal Chromatography A, v. 938, p. 3-13, 2001. http://dx.doi.org/10.1016/S0021-9673(01)01168-2
  • RAIMUNDO, C. C. M. Contaminantes emergentes em água tratada e seus mananciais: sazonalidade, remoção e atividade estrogênica. 2011. Tese (Doutorado em Ciências) - Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2011.
  • SANDERS, H. O. Toxicities of some herbicides to six species of freshwater crustaceans. Journal of Water Pollution Control Federation, v. 42, p. 1544 - 1550, 1970. http://www.jstor.org/stable/25036743
  • SANTOS, M. A. P. F. Sensitivity of four test organisms (Chironomus xanthus, Daphnia magna, Hydra attenuata and Pseudokirchneriella subcapitata)to NaCl: an alternative reference toxicant. Journal of Brazilian Society of Ecotoxicology, v. 2, p. 229-236, 2007.
  • SANTOS, S. M.; GOUVEIA, N. Presença de trihalometanos na água e efeitos adversos na gravidez. Revista Brasileira de Epidemiologia, v. 14, p.106-119, 2011. http://dx.doi.org/10.1590/S1415-790X2011000100010
  • SCHÄFER, R. B.; VON DER OHE P. C.; KÜHNE, R.; SCHÜÜRMANN, R. G.; LIESS, M. Occurrence and toxicity of 331 organic pollutants in large rivers of north Germany over a decade (1994 a 2004). Environmental Science & Technology, v. 45, p. 6167-6174, 2011. http://dx.doi.org/10.1021/es2013006
  • SERRANO, A.; GALLEGO, M. Rapid determination of total trihalomethanes index in drinking water. Journal Chromatography A, v. 1154, p. 26-33, 2007. http://dx.doi.org/10.1016/j.chroma.2007.03.101
  • SILVA, G. H.; MESSIAS, T. G.; LEME, D. M.; MONTEIRO, R. T. R. Mutagenicidade e genotoxicidade em águas superficiais e subterrâneas antes e após o tratamento da água. Holos Environment, v. 13, p. 64-73, 2013.
  • UMBUZEIRO, G. A. (Cord.) Guia de potabilidade para substâncias químicas São Paulo: Abes, 2012. 144 p.
  • UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz. Estação Meteorológica da ESALQ/USP Piracicaba, 2011. Available at: http://www.leb.esalq.usp.br/exceldados/DCE2011.TXT Accessed at: June 13 2011.
  • VILLANUEVA, C. M.; CANTOR, K. P.; GRIMALT, J. O.; MALATS, N.; SILVERMAN, D.; TARDON, A. et al. Bladder cancer and exposure to water disinfection by-products trough ingestion, bathing, showering and swimming in pools. American Journal of Epidemiology, v. 165, p. 148-156, 2007. http://dx.doi.org/10.1093/aje/kwj364
  • WORLD HEALTH ORGANIZATION - WHO. Guidelines for drinking water quality. 2. ed. Geneva, 1996. v. 2, p. 849-872.
  • WORLD HEALTH ORGANIZATION - WHO. Guidelines for drinking water quality First addendum to 3. ed. Recommendations. Geneva, 2006. v. 1.

Publication Dates

  • Publication in this collection
    07 Apr 2014
  • Date of issue
    Mar 2014

History

  • Accepted
    08 Mar 2014
  • Received
    28 Jan 2014
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