Fitorremediación de efluentes acuícolas mediante el uso de seis microalgas marinas: aportes de sustentabilidad en la industria acuícola del erizo de mar en Argentina / Phytoremediation of aquaculture effluents through the use of six marine microalgae: sustainability contributions in the sea urchin aquaculture industry in Argentina

Resumen Introducción: La industria acuícola está en constante crecimiento, registrando una producción mundial de casi 88 millones de toneladas para el año 2020. Esta industria trae consigo problemas ambientales si sus efluentes no son debidamente tratados. En el 2020, se constituyó la primera empresa de base tecnológica del CONICET en la Patagonia Argentina cuyo propósito es la producción acuícola del erizo verde de mar, Arbacia dufresnii con la finalidad de elaborar una gama de productos nutracéuticos. Su sistema de cultivo conlleva un compromiso de sustentabilidad desde su creación, y sin embargo genera efluentes con niveles altos de nitratos y fosfatos. Objetivo: Ante este escenario, y valorizando la biorremediación como herramienta de tratamiento de aguas, se propone en este trabajo la utilización de las microalgas marinas como agentes fitorremediadores del efluente acuícola. Métodos: Se utilizaron las microalgas Chaetoceros gracilis, Navicula sp., Tetraselmis suecica., Rhodomona salina., Nanochloropsis galvana y Cylindrotheca closterium, las cuales son usadas como alimento de las larvas del erizo en el proceso productivo. Se diseñó un experimento que compara el crecimiento microalgal y la capacidad de remoción de los nutrientes en el efluente en contraste con el medio de cultivo artificial actualmente usado en el ciclo productivo. Resultados: Es posible remediar el efluente de la industria acuícola mediante las microalgas seleccionadas, con porcentaje de eficacia de remoción del 100 % del nitrato y un porcentaje de eficacia de remoción promedio de 50 % para todas las microalgas testeadas. Asimismo, se obtuvieron valores de biomasa microalgal significativamente mayores cuando el cultivo fue realizado en el efluente respecto del cultivo en el medio artificial. Conclusiones: Los avances en investigación proporcionados en este trabajo ponen de manifiesto que es posible el aprovechamiento de un descarte para cultivar las microalgas, incluso mejorando la productividad microalgal para su uso como alimento, disminuyendo los costos involucrados en el sector de producción microalgal cambiando el uso del tipo de medio de cultivo actual (F/2) por el proveniente de un descarte. Estos avances si son escalados y validados, pueden mejorar los estándares de sustentabilidad de la industria en el marco de una economía circular.

Abstract Introduction: The aquaculture industry is constantly growing, registering a global production of almost 88 million tonnes by 2020. This industry brings environmental problems if its effluents are not properly treated. In 2020, the first technology-based company of CONICET was established in Argentine Patagonia whose purpose is the aquaculture production of the green sea urchin, Arbacia dufresnii to develop a range of nutraceutical products. Its cultivation system entails a commitment to sustainability since its creation, and yet it generates effluents with high levels of nitrates and phosphates. Objective: Given this scenario, and valuing bioremediation as a water treatment tool, the use of marine microalgae as phytoremediating agents of aquaculture effluent is proposed in this work. Methods: The microalgae Chaetoceros gracilis, Navicula sp., Tetraselmis suecica, Rhodomona salina, Nanochloropsis galvana and Cylindrotheca closterium were use; which are used as food for sea urchins larvae in the production process. An experiment was designed that compares the microalgal growth and the removal capacity of nutrients in the effluent in contrast to the artificial culture medium currently used in the production cycle. Results: It is possible to remedy the aquaculture industry's effluent by employing the selected microalgae, with a percentage of removal efficiency of 100 % of the nitrate and an average removal efficiency percentage of 50 % for all the microalgae tested. Likewise, significantly higher microalgal biomass values were obtained when the culture was carried out in the effluent the culture in the artificial environment. Conclusions: The advances in research provided in this work show that it is possible to take advantage of a discard to cultivate microalgae, even improving microalgal productivity for use as food, reducing the costs involved in the microalgal production sector by changing the use of the type of current culture medium (F/2) for that from a current discard. These advances, if scaled and validated, can improve industry sustainability standards within the framework of a circular economy.

Fatty acid profile variations after exposure to textile industry effluents in Indian Major Carps / Variações do perfil de ácidos graxos após exposição a efluentes da indústria têxtil nas principais carpas indianas

Abstract Indian major carps are the widely consumed fish species of Pakistan, being a cheap source of proteins and unsaturated fatty acids, they are good for cardiovascular health. Water pollution due to discharge of untreated industrial waste water into water bodies contaminates this precious source of nutrients. The present study therefore, was aimed to assess deterioration of fatty acid profile of three Indian major carp species due to different concentrations of industrial wastes. The water samples were collected from the river Chenab at the site where it receives industrial wastewater via Chakbandi drain. After exposure to 1.5%, 3.0%, and 4.5% dilutions of collected water in different aquaria it was observed that proportion of unsaturated fatty acids in selected fish species were decreased significantly as the intensity of the dose increased (P < 0.05). Conversely the level of saturated fatty acids increased with the increasing dose of treatment (P < 0.05). These findings suggest that untreated wastewater not only deteriorate the fatty acid profile of aquatic animals but also these toxic substances can reach human body through fish meat and pose further health hazards. Therefore, it is highly recommended that industrial effluents should be treated before they are dumped into water bodies.

Resumo As carpas indianas são as espécies de peixes mais consumidas no Paquistão, sendo uma fonte barata de proteínas e de ácidos graxos insaturados e boa para a saúde cardiovascular. A poluição da água por causa do descarte de resíduos industriais não tratados em corpos d'água contamina essa preciosa fonte de nutrientes. Portanto, o presente estudo teve como objetivo avaliar a deterioração do perfil de ácidos graxos de três principais espécies de carpas indianas em diferentes concentrações de resíduos industriais. As amostras de água foram coletadas do rio Chenab no local onde recebe esgoto industrial via dreno de Chakbandi. Após a exposição a diluições de 1,5%, 3% e 4,5% da água coletada em diferentes aquários, foi observado que a proporção de ácidos graxos insaturados em espécies de peixes selecionadas diminuiu significativamente com o aumento da intensidade da dose (P < 0,05). Por outro lado, o nível de ácidos graxos saturados aumentou com a elevação da dose de tratamento (P < 0,05). Essas descobertas sugerem que águas residuais não tratadas não apenas deterioram o perfil de ácidos graxos dos animais aquáticos, mas também essas substâncias tóxicas podem atingir o corpo humano por meio da carne de peixe e representar mais riscos à saúde. Portanto, é recomendável que os efluentes industriais sejam tratados antes de serem despejados em corpos d'água.

Fatty acid profile variations after exposure to textile industry effluents in Indian Major Carps

Abstract Indian major carps are the widely consumed fish species of Pakistan, being a cheap source of proteins and unsaturated fatty acids, they are good for cardiovascular health. Water pollution due to discharge of untreated industrial waste water into water bodies contaminates this precious source of nutrients. The present study therefore, was aimed to assess deterioration of fatty acid profile of three Indian major carp species due to different concentrations of industrial wastes. The water samples were collected from the river Chenab at the site where it receives industrial wastewater via Chakbandi drain. After exposure to 1.5%, 3.0%, and 4.5% dilutions of collected water in different aquaria it was observed that proportion of unsaturated fatty acids in selected fish species were decreased significantly as the intensity of the dose increased (P 0.05). Conversely the level of saturated fatty acids increased with the increasing dose of treatment (P 0.05). These findings suggest that untreated wastewater not only deteriorate the fatty acid profile of aquatic animals but also these toxic substances can reach human body through fish meat and pose further health hazards. Therefore, it is highly recommended that industrial effluents should be treated before they are dumped into water bodies.

Resumo As carpas indianas são as espécies de peixes mais consumidas no Paquistão, sendo uma fonte barata de proteínas e de ácidos graxos insaturados e boa para a saúde cardiovascular. A poluição da água por causa do descarte de resíduos industriais não tratados em corpos dágua contamina essa preciosa fonte de nutrientes. Portanto, o presente estudo teve como objetivo avaliar a deterioração do perfil de ácidos graxos de três principais espécies de carpas indianas em diferentes concentrações de resíduos industriais. As amostras de água foram coletadas do rio Chenab no local onde recebe esgoto industrial via dreno de Chakbandi. Após a exposição a diluições de 1,5%, 3% e 4,5% da água coletada em diferentes aquários, foi observado que a proporção de ácidos graxos insaturados em espécies de peixes selecionadas diminuiu significativamente com o aumento da intensidade da dose (P 0,05). Por outro lado, o nível de ácidos graxos saturados aumentou com a elevação da dose de tratamento (P 0,05). Essas descobertas sugerem que águas residuais não tratadas não apenas deterioram o perfil de ácidos graxos dos animais aquáticos, mas também essas substâncias tóxicas podem atingir o corpo humano por meio da carne de peixe e representar mais riscos à saúde. Portanto, é recomendável que os efluentes industriais sejam tratados antes de serem despejados em corpos dágua.

Ensaios de toxicidade para avaliagao de águas superficiais estuarinas usando Nitocra sp. como organismo-teste alternativo / Toxicity tests for the evaluation of estuarine surface waters using Nitocra sp. as an alternative test organism

Resumo A crescente poluigao de ambientes marinhos e estuarinos por descarga de efluentes é um problema mundial. Os ensaios ecotoxicológicos vem sendo amplamente utilizados para monitorar os efeitos deste tipo de poluigao e, atualmente sao incorporados na legislagao ambiental de diversos países, nomeadamente no Brasil. Contudo, sao poucos os estudos realizados em áreas costeiras e a padronizagao de métodos com organismos nativos, representativos de ecossistemas locais, é insuficiente. Nitocra sp. tem sido eficientemente utilizado em ensaios ecotoxicológicos com sedimentos e águas intersticiais, sendo neces-sário avaliar a sua adequagao na análise de águas superficiais estuarinas. Amostras pontuais de agua do baixo estuário Jundiaí -Potengi (EJP) foram coletadas mensalmente durante 18 meses, em áreas com (CE) e sem (SE) recegao de efluentes tratados. Nitocra sp. e Mysidopsis juniae (espécie padronizada) foram os organismos teste utilizados nos ensaios ecotoxicológicos. Efeitos letais (taxa de mortalidade) e subletais (taxa de reprodugao) foram analisados considerando a caracterizagao microbiológica e físico-química das amostras testadas. Os teores de oxigenio dissolvido, salinidade, demanda bioquímica de oxigenio, nitrogenio amoniacal e amoniacal total, nitrogenio total, óleos e graxas, sólidos suspensos e sedimentáveis, potássio total e coliformes termotolerantes determinados nas amostras CE e SE, traduzem diferentes níveis de poluigao nos locais amostrados. As cartas-controle de Nitocra sp. e M. juniae indicaram boa reprodutibilidade laboratorial, e apesar dos organismos teste terem exibido diferentes perfis ecotoxicológicos, o aumento da taxa de mortalidade de ambos esteve associada a emissao de esgoto tratado. O uso de diferentes organismos teste favorece a representatividade dos ensaios ecotoxicológicos. Considerando o perfil de Nitocra sp. no monitoramento do EJP, o seu estabelecimento como organismo-teste padronizado necessita de mais estudos, incluindo a utilizagao de nauplii em bioensaios.

Abstract Increasing pollution of marine and estuarine environments from wastewater discharge is a worldwide problem. Eco-toxicological tests are widely used to monitor the effects of this type of pollution and are currently being incorporated into the environmental legislation of several countries, including Brazil. However, few studies have been conducted in coastal areas, and standardization of methods with native organisms representative of local ecosystems is insufficient. Nitocra sp. has been efficiently used in ecotoxicological tests with sediments and interstitial waters, and its suitability for estuarine surface water analysis needs to be assessed. Point samples from the lower Jundiaí-Potengi estuary (JPE) in areas with (CE) and without (SE) discharge of treated effluents were collected monthly for 18 months. Nitocra sp. and Mysidopsis juniae (standardized species) were the test organisms used in the ecotoxicological assays. The lethal (mortality rate) and sublethal (reproduction rate) effects were analyzed considering the microbiological and physicochemical characterization of the tested samples. Dissolved oxygen, salinity, biochemical oxygen demand, ammoniacal and total ammoniacal nitrogen, total nitrogen, oils and greases, suspended and settleable solids, total potas-sium and thermotolerant coliform bacteria determined in samples from CE and SE, reflect varying levels of pollution at the sampled sites. The control charts of Nitoera sp. and M. juniae indicated good reproducibility in the laboratory, and although the test organisms had different ecotoxicological profiles, the mortality rate of both organisms was related to the discharge of treated wastewater. The use of different test organisms increases the representativeness of the ecotoxicological tests. Given the profile of Nitoera sp. in JPE monitoring, further studies, including the use of nauplii in bioassays, are needed to establish it as standardized test organism.

Avaliação do perfil de resistência aos antimicrobianos em cepas de Escherichia coli e Staphylococcus spp. no canal do Marambaia em Balneário Camboriú, Santa Catarina / Evaluation of the antimicrobial resistance profile of isolated strains of Escherichia coli and Staphylococcus spp. in the Marambaia river in Balneário Camboriú, Santa Catarina

Introdução: Durante as últimas décadas, diversos micropoluentes orgânicos foram liberados no meio ambiente como resultado de atividades antropogênicas. Entre eles, se destacam os antibióticos, substâncias pouco biodegradáveis e muito persistentes que, ao se  acumularem nos sistemas aquáticos, proporcionam um ambiente favorável à seleção e proliferação de microrganismos resistentes a antimicrobianos. Objetivo: Avaliar o perfil de resistência aos antimicrobianos em cepas de Escherichia coli e Staphylococcus spp., isoladas no rio Marambaia e na praia adjacente, em Balneário Camboriú, Santa Catarina. Método: A amostragem foi dividida em seis coletas, totalizando 36 amostras e abrangendo todas as estações do ano. Foram realizadas análises microbiológicas fenotípicas, incluindo morfologia e testes de susceptibilidade aos antimicrobianos. A análise de dados foi realizada com o auxílio dos softwares Excel e Past, versão 4.03, através de análise explorativa e descritiva. Resultados: Foi verificada a presença de coliformes totais e termotolerantes, em todos os pontos amostrais, indicando a influência da desembocadura do rio na praia, além disso, a concentração de E. coli encontrada nos pontos amostrais está em desacordo com a Resolução Conama n° 357/2005, exceto para os pontos Marambaia 1 e Praia 3. De forma geral, cinco cepas apresentaram resistência a pelo menos três antibióticos, sendo a mais expressiva a ampicilina, com 14 cepas resistentes. O índice MAR para Staphylococcus spp. mostrou altos riscos para multirresistência, não apresentando diferenças para os fatores momento e local de coleta, sendo que 96 cepas apresentaram resistência para pelo menos um antibiótico. Foi encontrado um  número maior de cepas resistentes aos antimicrobianos eritromicina e clindamicina. Conclusões: A presença de E. coli é preocupante por se tratar de um coliforme termotolerante, indicativo de contaminação fecal recente. A existência de mecanismos de resistência nessas bactérias pode modificar a microbiota local, colocando em risco a saúde da população. Quanto aos Staphylococcus spp., através da avaliação dos dados do índice MAR, verificou-se riscos altos de multirresistência para a maioria dos locais amostrados e em qualquer momento das coletas. Além disso, poucas cepas foram sensíveis para todos os antibióticos testados. A análise do antibiograma revelou que 96 cepas apresentaram resistência para pelo menos uma classe de antimicrobiano. Os mecanismos de resistência que ocorrem em Gram-positivos, apesar de divergirem daqueles ocorridos em Gram-negativos, são igualmente preocupantes, seja do ponto de vista  icrobiológico ou em questões de saúde pública.

Introduction: During the last few decades, various organic micropollutants, including antibiotics, have been released into the environment because of anthropogenic activities. These drugs are poorly biodegradable and very persistent, such that when they accumulate in aquatic systems, they provide a favorable environment for the selection and proliferation of resistant microorganisms. Objective: Evaluate the antimicrobial resistance profile of isolated strains of Escherichia coli and Staphylococcus spp taken from the Marambaia river and its adjacent beach, in Balneário Camboriú, in the Brazilian state of Santa Catarina. Method: The sampling was divided into six collections, with a total of thirty-six samples, across all seasons of the year.  Subsequently, microbiological analyses and antibiotic sensitivity tests were performed. Data analysis was performed using the software programs Excel and Past, version 4.03, through exploratory and descriptive analyses. Results: The results showed the presence of total and thermotolerant coliforms at all sampling points, indicating the influence of the river outflow on the beach. Moreover, the concentrations of E. coli found in the sampling points are not compliant with Conama Resolution 357/2005,  except for the points Marambaia 1 and Praia 3. The MAR index for Staphylococcus showed high risks for multidrug resistance, with no differences for the time and place of collection. Ninety-six strains were resistant to at least one antibiotic. The isolated strains showed greater resistance to antibiotics erythromycin and clindamycin. Conclusions: The presence of E. coli is worrisome because it is a thermotolerant coliform, indicative of recent fecal contamination. The presence of resistance mechanisms in these bacteria can modify the local microbiota, putting the health of the population at risk. As for Staphylococcus spp., through the evaluation of the MAR index, high risks of multidrug resistance were found for most of the sampled locations and at any time of collection. In addition, few strains were sensitive to all antibiotics tested. The resistance mechanisms that occur in Gram-positives, despite differing from those that occur in Gram-negatives, are equally worrisome, whether from a microbiological point of view or in terms of public health.

Efficiency of electrocoagulation in the treatment of laundromat greywater / Tratamento por eletrofloculação de efluentes oriundos de lavandeiras domésticas

ABSTRACT The high consumption of water and the generation of greywater in laundromats underscore the need to investigate advanced treatment techniques to reuse this effluent. Based on the estimated growth figures of the laundromat sector in Brazil, this study looked into the efficiency of electrocoagulation to treat laundromat greywater. Electrodes were connected to an EC reactor on a monopolar parallel connection mode, with electric current of 6 A and current density of 400 A.m2. The highest efficiency to treat laundromat greywater was observed at a distance of 15 mm between electrodes, voltage of 17.14 V, and operation time of 30 min, when the removal values of apparent color, true color, turbidity, biochemical oxygen demand, chemical oxygen demand, and surfactants were 92, 97, 88, 91, 98, and 96%, respectively. Electrode consumption was measured at 1.82 g.h, while energy consumption was 20.54 kWh.m3 and the total cost was US$ 4.10 per cubic meter of treated effluent. However, despite the high efficiency of the treatment, reuse of treated laundromat effluent requires polishing in order to meet the standards defined by Brazilian regulations.

RESUMO O elevado consumo de água potável e a consequente geração de efluentes associados ao segmento de lavanderias domésticas justificam o estudo de tratamentos avançados que proporcionem o reuso dessas águas. Considerando-se uma perspectiva de crescimento desse setor em nível nacional, esta pesquisa avaliou a eletrocoagulação como tecnologia de tratamento de tais efluentes. Foram executados testes de bancada utilizando eletrodos em alumínio, arranjados como monopolar paralelo. A corrente elétrica e a densidade de corrente foram fixadas em 6A e 400A.m², respectivamente. Entre as variáveis avaliadas estão a distância entre eletrodos, o tempo de operação, o tipo de roupa, a utilização de alvejante e o suporte para eletrólise. O melhor tratamento foi obtido sem a utilização do suporte para eletrólise, para uma distância entre eletrodos de 15 mm, tensão elétrica aplicada no sistema de 17,14 V e tempo de operação igual a 30 min. Nessas condições, as eficiências do tratamento obtidas foram de 92% para cor aparente, 97% para cor verdadeira, 88% para turbidez, 91% para demanda bioquímica de oxigênio, 98% para demanda química de oxigênio e 96% para surfactantes. O sistema resultou no consumo de eletrodo de 1,83 g.h e no consumo de energia elétrica igual a 20,57 kWh.m³. O custo final do tratamento foi calculado em US$ 4,10.m³ de efluente tratado. Embora tenham sido obtidas elevadas remoções nas concentrações dos poluentes, para o reuso do efluente ainda é necessário um tratamento adicional.

Tratamento de efluentes: remoção de detergente utilizando processo Fenton com ultrassom e prego reutilizado / Effluent treatment: detergent removal using Fenton ultrasound process and reused nail

RESUMO Diferentes metodologias são descritas na literatura para tratamento de efluentes industriais. Entretanto, a maioria dos processos não são totalmente eficientes quando o efluente apresenta baixo conteúdo de partícula coloidal suspensa e alta concentração de matéria orgânica e detergentes. Entre os métodos que são estudados para eliminar detergente e matéria orgânica de efluentes industriais, o processo Fenton é uma estratégia atraente. No presente estudo, foi aplicada uma metodologia para remoção de detergente de efluentes líquidos utilizando processo Fenton com ultrassom e prego reutilizado. A otimização de parâmetros para tratamento do efluente foi realizada por meio das análises de pH, detergente, cor, turbidez, demanda química de oxigênio, demanda bioquímica de oxigênio, óleos e graxas, e sólidos suspensos. Os melhores resultados foram obtidos em pH 3,5, com 90 mg L−1 de peróxido de hidrogênio e um prego de ferro (2,7g) tanto para o processo Fenton como para o Fenton com ultrassom. Nessas condições, os valores de remoção de detergente foram de 99,4%. Em pH 2,5, 4,5 e 5,5, os valores obtidos para remoção de detergente foram menores, 75,2, 89,5, 68,4%, respectivamente. Resultados semelhantes foram obtidos para cor, turbidez, demanda química de oxigênio e demanda bioquímica de oxigênio. A reutilização dos pregos mostrou que a eficiência média na remoção de detergente até o quarto ciclo foi acima de 90%, e, a partir do quinto ciclo, observou-se uma diminuição gradativa, sendo a diferença entre o primeiro e o sexto ciclo em torno de 10%.

ABSTRACT Different methodologies are described in the literature for the industrial effluents treatment. However, most processes are not fully efficient when the effluent has low suspended colloidal particle content and high concentration of organic matter and detergents. Among the methods that are studied to eliminate detergent and organic matter from industrial effluents, the Fenton process is an attractive strategy. In the present study, a more sustainable methodology was applied to remove detergent and organic matter from liquid effluents using Fenton process with ultrasound and recycled nail. The optimization of parameters for effluent treatment was carried out through the analysis of pH, detergents, color, turbidity, chemical oxygen demand, biochemical oxygen demand, oils and greases, and suspended solids. The best results were obtained at pH 3.5, with 90 mg L−1 of hydrogen peroxide and an iron nail (2.7 g) both for the Fenton process and Fenton with ultrasound. Under these conditions, detergent removal values were 99.4%. At pH 2.5, 4.5, and 5.5, the values obtained for detergent removal were lower, 75.2, 89.5, and 68.4%, respectively. Similar results were obtained for color, turbidity, chemical oxygen demand, and biochemical oxygen demand. The reuse of the nails showed that the average detergent removal efficiency up to the fourth cycle was above 90%, and, from the fifth cycle, a gradual decrease was observed, with the difference between the first and sixth cycles being around 10%.

Panorama das indústrias galvânicas de Juazeiro do Norte, Ceará: com ênfase nos teores de metais-traço nos efluentes e resíduos sólidos / Overview of galvanic industries in Juazeiro do Norte, Brazil: emphasis on trace metal content in effluents and solid waste

RESUMO Os efluentes e resíduos industriais galvânicos são uma preocupação mundial, por terem em sua composição metais-traço altamente tóxicos, prejudiciais ao meio ambiente e à saúde humana. Neste artigo, é apresentado um panorama da indústria de semijoias folheadas de Juazeiro do Norte, Ceará, considerando-se os processos de produção e a concentração de metais-traço nos efluentes, bem como o resíduo sólido galvânico, gerados pelo setor. Dados primários de produção foram obtidos em 11 empresas por meio de questionário técnico. As concentrações de metais-traço foram obtidas por espectrofotometria de absorção atômica de chama. Os resultados demonstraram ineficiência no tratamento dos efluentes para cobre, níquel, cromo, chumbo e zinco. As concentrações médias de metais no resíduo sólido galvânico foram de 239 g Cu kg-1, 99 g Zn kg-1, 23,8 g Ni kg-1, 6,6 g Pb kg-1, 0,2 g Cr kg-1, 1,7 g Cd kg-1, 1,0 g Mn kg-1 e 8,2 g Fe kg-1. Os resultados evidenciaram a necessidade da adoção de medidas para o controle de qualidade dos processos de tratamento dos efluentes, com vistas à sustentabilidade do setor.

ABSTRACT Galvanic industrial effluents and wastes are a worldwide concern, as they contain highly toxic trace metals that are harmful to the environment and human health. This article presents an overview of the clad semi jewelry industry in Juazeiro do Norte, state of Ceará, Brazil, considering the production processes and the concentration of trace metals in the effluents and galvanic sludge waste generated by the sector. Primary production data were obtained from 11 companies by a technical questionnaire. Trace metal concentrations were obtained by flame atomic absorption spectrophotometry. The results showed inefficiency in the treatment of effluents for copper, nickel, chrome, lead, and zinc. The average metal concentrations in the galvanic sludge waste were 239 g Cu kg-1, 99 g Zn kg-1, 23.8 g Ni kg-1, 6.6 g Pb kg-1, 0.2 g Cr kg-1, 1.7 g Cd kg-1, 1.0 g Mn kg-1, and 8.2 g Fe kg-1. The results evidenced the need for adopting measures concerning quality control of the effluent treatment processes aiming at the sustainability of the sector.

Sewage static system influence on the concentrations of nitrogen compounds in unconfined aquifers / Influência de sistemas estáticos de esgotamento sanitário nas concentrações de compostos nitrogenados em aquíferos livres

ABSTRACT This research aimed to investigate the relation between sanitary situation and groundwater quality, using the concentration of nitrogenous compounds. The aquifer studied is unconfined and situated in the periurban zone of Fortaleza (NE Brazil). Through the Geographic Information System (GIS), a relational database was created using data from the IBGE demographic census (2011), to analyze numbers of households linked to septic tanks or rudimentary cesspit. The groundwater quality was evaluated based on nitrogen compounds (N-NH3 +; NO2 -; N-NO3 -), pH, and total dissolved solids (TDS). The highest concentrations of nitrates are found in areas with a higher density of septic tanks and rudimentary cesspit. Furthermore, nitrate was more present in water table above 6.6 m, mainly in the interfluvial zones, which have a high oxidation potential. The results contribute to the loss of contamination, based on the number of households with septic tanks and rudimentary cesspit, in unconfined aquifers, which were more vulnerable to contamination, mainly in peripheric expansions areas in the cities, where the deficit in sewage services tends to be high.

RESUMO Esta pesquisa teve como objetivo investigar a relação entre a situação sanitária e a qualidade da água subterrânea, usando concentrações de compostos nitrogenados. O aquífero estudado é do tipo livre e se encontra situado na zona periurbana da cidade de Fortaleza (NE Brasil). Através do Sistema de Informação Geográfica (SIG), foi criado um banco de geodados relacional utilizando dados do censo demográfico do IBGE (2011), analisando o número de domicílios vinculados a fossas sépticas e fossas rudimentares. A qualidade da água subterrânea foi avaliada com base em compostos nitrogenados (N-NH3 +; NO2 -; N-NO3 -), pH e sólidos totais dissolvidos (STD). As altas concentrações de nitrato estão associadas a maior ocorrência de fossas sépticas e rudimentares, principalmente. Além disso, a ocorrência do nitrato ocorre em áreas de níveis estáticos acima de 6,6 m, principalmente nos setores interfluviais, que apresenta alto potencial de oxidação. Os resultados contribuem para predição da contaminação, tendo em vista a quantidade de domicílios com fossas sépticas e rudimentares, sobre aquíferos livres, que são mais vulneráveis à contaminação, sobretudo em áreas de expansão periférica da cidade, onde o déficit de esgotamento sanitário tende a ser maior.

Atividade estrogênica de desreguladores endócrinos em águas superficiais do município de Santa Maria Madalena, Sudeste do Brasil / Estrogenic activity of endocrine disruptors in the surface water of Santa Maria Madalena, Southeastern Brazil

RESUMO Nas últimas décadas se intensificou o lançamento, no meio hídrico, de contaminantes com capacidade de desregulação endócrina. Nesse contexto, a aplicação e o aprimoramento de métodos analíticos eficientes passam a ser cada vez mais requeridos para verificar os potenciais impactos dessas substâncias sobre os organismos a elas expostos. Bioensaios podem ser conduzidos para esse fim, como, por exemplo, o ensaio in vitro yeast estrogen screen (YES), que permite a detecção de compostos estrogênicos e citotóxicos. Este estudo, aplicando tal ensaio, investigou a atividade estrogênica das águas e seus potenciais riscos à biota aquática de dois corpos hídricos do município de Santa Maria Madalena, no estado do Rio de Janeiro, Sudeste do Brasil. Observou-se atividade estrogênica apenas no córrego São Domingos, com concentrações de equivalente estradiol (EQ-E2) de 23 e 10.4 ng.L−1 no período de estiagem e chuvoso, respectivamente. Os potenciais riscos desse nível de atividade estrogênica foram mensurados por meio de uma avaliação de risco, que revelou alto e médio risco nas estações seca e chuvosa, respectivamente. Cabe mencionar que, entre os corpos hídricos estudados, a área do córrego São Domingos é aquela com maior adensamento populacional e menor cobertura de coleta e tratamento de esgotos. O ensaio YES mostrou ser uma boa ferramenta para a detecção da presença de desreguladores endócrinos estrogênicos, que pode subsidiar o avanço do conhecimento de corpos hídricos e a formulação de legislação e regulamentações da área ambiental.

ABSTRACT In recent decades, the release of contaminants with endocrine disrupting capacity into the water environment has intensified. In this context, the application and improvement of efficient analytical methods are increasingly required to verify the potential impacts of these substances on the organisms exposed to them. Bioassays can be conducted with this purpose, such as the yeast estrogen screen (YES) in vitro assay, which allows the detection of estrogenic and cytotoxic compounds. This study, applying the YES assay, investigated the estrogenic activity and its potential risks to the aquatic biota of two streams in Santa Maria Madalena, Rio de Janeiro State, Southeastern Brazil. Estrogenic activity was observed only in São Domingos stream, with estradiol equivalent (EEQ) concentrations of 23 and 10.4 ng.L−1 during the dry and rainy season, respectively. The potential risks of this level of estrogenic activity were evaluated by a risk assessment, which revealed a high and medium risk to the local biota in the dry and rainy seasons, respectively. Among the studied water bodies, São Domingos watershed has a bigger population density and less sewage collection and treatment comparatively to Ribeirão Santíssimo stream. The YES assay presented itself as a useful tool for spotting estrogenic endocrine disruptors, with the potential to help in expanding knowledge about water bodies and to create and enforce environmental legislation and regulations.

Assessment of cadmium tolerance and biosorptive potential of Bacillus Cereus GCFSD01 isolated from cadmium contaminated soil / Avaliação da tolerância ao cádmio e do potencial biossorptivo de Bacillus Cereus GCFSD01 isolado de solo contaminado com cádmio

Continuous occurrence of heavy metals is a major cause of environmental pollution due to its toxic effects. At minimum concentrations, these metals are highly reactive and can gather in the food chains and food web, causing major dangers to public health concerns. Soil samples were collected from Paharang drain, Faisalabad. Cadmium tolerant bacteria were isolated and evaluated for their MIC against Cd. The isolated bacterial strain GCFSD01 showed MIC value upto 30 mM/L. The bacterial strain with the highest resistance against Cd was selected for further study. Molecular characterization of bacterial isolate GCFSD01 was performed by 16S rRNA which confirmed it as Bacillus cereus. Optimum growth conditions of bacterial strain were also evaluated. Strain GCFSD01 showed optimum growth at pH 7 and 37 °C temperature. Our result revealed that B. cereus strain GCFSD01 reduced 61.3% Cd after 48 hrs. Multiple metal tolerance and Cd reduction by B. cereus indicate its potential for further use for decontamination of polluted soil.

A ocorrência contínua de metais pesados é uma das principais causas de poluição ambiental devido aos seus efeitos tóxicos. A contaminação por metais pesados representa um grande risco para todas as formas de vida encontradas no meio ambiente. Em concentrações mínimas, esses metais são altamente reativos e podem se acumular nas cadeias alimentares e na cadeia alimentar, causando grandes perigos às preocupações com a saúde pública. Amostras de solo foram coletadas no esgoto de Paharang, Faisalabad. Bactérias tolerantes ao cádmio foram isoladas da amostra coletada pelo método da placa de ágar. As colônias separadas individuais selecionadas foram avaliadas quanto às suas concentrações inibitórias mínimas contra Cd. A cepa bacteriana isolada GCFSD01 apresentou valores de CIM de 30 mM/L. A colônia bacteriana que apresentou maior resistência contra o Cd foi selecionada para identificação. Após seleção da maior colônia bacteriana resistente ao Cd, coloração de Gram e diferentes testes bioquímicos foram realizados para a caracterização da bactéria isolada. A caracterização molecular do isolado bacteriano GCFSD01 foi realizada por PCR 16S rRNA confirmando a presença de Bacillus cereus. Após a identificação molecular, as condições ótimas de crescimento da cepa bacteriana também foram verificadas. A cepa GCFSD01 apresentou crescimento ótimo em pH 7 e temperatura de 37 °C. Nosso resultado revelou que a cepa de B. cereus GCFSD01 reduziu 61,3% de Cd após 48 horas. A tolerância a múltiplos metais e a redução de Cd por B. cereus indicam seu potencial para uso posterior na descontaminação do solo poluído.

Murumuru (Astrocaryum murumuru) meal as an additive to elephant grass silage / Torta de murumuru (Astrocaryum murumuru) como aditivo en el ensilado de pasto elefante / Torta de murumuru (Astrocaryum murumuru) como aditivo em silagens de capim elefante

Abstract Background: Tropical grasses, such as elephant grass, have high moisture content during its ideal phenological state for silage. High moisture content hinders proper preservation and reduces the nutritive value of silage due to secondary fermentation and production of effluents. Adding feed materials with high dry matter content, such as murumuru (Astrocaryum murumuru) meal, is a potential alternative to improve silage yield. Objective: To determine the effects of including murumuru meal (0, 7, 14, 21, and 28%) on the fermentative characteristics, microbiological activity, aerobic stability, and chemical composition of elephant grass silages. Methods: A completely randomized design with five treatments and five replicates was used. Elephant grass was collected at 60 d of age, minced, and homogenized with murumuru meal. The mass was placed in experimental 15-L silos. The silos were collected and analyzed 45 d later. Results: Effluent production decreased (p<0.05) as the proportions of murumuru meal in silage increased. A quadratic effect (p<0.05) was observed on dry matter recovery. An increase (p<0.05) was observed in dry matter content, a decrease (p<0.05) in the neutral detergent fiber content, and an increase (p<0.05) in the non-fibrous carbohydrate content with the inclusion of murumuru meal. Conclusions: Addition of murumuru meal improves chemical composition and does not affect the fermentative characteristics of elephant grass silage, while it reduces effluent losses. Nevertheless, the inclusion of murumuru meal in the elephant grass silage decreased the time of aerobic stability.

Resumen Antecedentes: los pastos tropicales, tales como el pasto elefante, tienen alto contenido de humedad cuando están en su estado fenológico ideal para ensilar. Esto dificulta su adecuada preservación en el silo, reduciendo el valor nutritivo del ensilaje debido a fermentaciones secundarias y generación de efluentes. Una posible solución sería incluir materiales con alto contenido de materia seca, tales como la torta de murumuru (Astrocaryum murumuru). Objetivo: determinar el efecto de la inclusión de torta de murumuru (0; 7; 14; 21 y 28%) sobre las características fermentativas, microbiológicas, estabilidad aeróbica y composición química de los ensilajes de pasto elefante. Métodos: se utilizó un diseño completamente al azar, con cinco tratamientos y cinco repeticiones. El pasto elefante fue colectado a los 60 días de edad, luego picado y homogeneizado con la torta de murumuru. La masa fue colocada en silos experimentales con capacidad de 15 L. Luego de 45 días de ensilado, los silos fueron abiertos y las muestras fueron colectadas para su posterior análisis. Resultados: hubo reducción (p<0,05) en la producción de efluentes a medida que se incrementó la proporción de torta de murumuru en el ensilado. Se observó un efecto cuadrático (p<0,05) en la recuperación de materia seca. Hubo aumento (p<0,05) en los contenidos de materia seca con la adición de torta de murumuru. Se observó disminución (p<0,05) en el contenido de fibra detergente neutra y aumento (p<0,05) de carbohidratos no fibrosos. Conclusión: La adición de torta de murumuru mejora la composición química, reduce las perdidas por efluentes y no afecta las características fermentativas de ensilado de pasto elefante. Sin embargo, la inclusión de la torta de murumuru en el ensilado de pasto elefante disminuye el tiempo en estabilidad aeróbica.

Resumo Antecedentes: capins tropicais, como por exemplo o capim-elefante apresentam alto teor de umidade quando possuem produtividade compatível e estão no estádio fenológico adequado para ensilagem. Isso dificulta a adequada preservação no silo, ocasionando a redução do valor nutritivo da silagem devido a fermentações secundárias e a produção de efluentes. Uma possível solução seria o uso de aditivos com alto teor de matéria seca, como bolo de murumuru (Astrocaryum murumuru). Objetivo: determinar o efeito da inclusão da torta de murumuru (0; 7; 14; 21 e 28%) na ensilagem de capim-elefante sobre as características fermentativas, microbiológicas, estabilidade aeróbia e a composição química das silagens. Métodos: utilizou- se um delineamento inteiramente casualizado, com cinco tratamentos e cinco repetições. O capim-elefante foi colhido aos 60 dias de idade, o mesmo foi picado e homogeneizado à torta de murumuru. A massa foi ensilada em silos experimentais com capacidade de 15 L. Após 45 dias de ensilagem, os silos foram abertos e amostras foram coletadas para posteriores análises laboratoriais. Resultados: houve redução (p<0,05) na produção de efluentes à medida que se elevaram as proporções da torta de murumuru na ensilagem. Observou-se efeito quadrático (p<0,05) na recuperação de matéria seca. Houve aumento (p<0,05) nos teores de matéria seca com a adição da torta murumuru. Observou-se diminuição (p<0,05) nos teores de fibra em detergente neutro e aumento (p<0,05) nos teores de carboidratos não fibrosos. Conclusão: torta de murumuru como aditivo melhora a composição química, reduz perdas principalmente por efluente e não afeta as características fermentativas de silagens de capim- elefante. Entretanto, a inclusão da torta de murumuru na ensilagem de capim-elefante diminui o tempo em estabilidade aeróbia.

Biodégradation of cyanide via recombinant cyanide dehydratase from Bacillus pumilus expressed heterologously in Escherichia coli / Biodegradación de cianuro por la enzima cianuro dihidratasa de Bacillus pumilus expresada heterologamente en Escherichia coli

ABSTRACT Despite its high toxicity, cyanide is used in several industrial processes, and as a result, large volumes of cyanide wastewater need to be treated prior to discharge. Enzymatic degradation of industrial cyanide wastewater by cyanide dihydratase, which is capable of converting cyanide to ammonia and formate, is an attractive alternative to conventional chemical methods of cyanide decontamination. However, the main impediment to the use of this enzyme for the biodegradation of cyanide is its intolerance to the alkaline pH at which cyanide waste is kept and its low thermoresistance. In the present study, the catalytic properties of whole Escherichia coli cells overexpressing a cyanide dihydratase gene from Bacillus pumilus were compared to those of the purified enzyme under conditions similar to those found in industrial cyanide wastewater. In addition, the capacity of whole cells to degrade free cyanide in contaminated wastewater resulting from the gold mining process was also determined. The characteristics of intracellular enzyme, relative to purified enzyme, included increased thermostability (>60% activity at 50°C), as well as greater tolerance to heavy metals, and to a lesser extent pH (20% activity remaining at pH 9.0) On the other hand, enzymatic degradation of 70% of free cyanide (initial concentration 528 mM) in the industrial sample was achieved only after dilution. Nevertheless, the increased thermostability observed for intracellular CynD suggest that whole cells of E. coli overexpressing CynD are suited for process that operate at elevated temperatures (50°C), a limitation observed for the purified enzyme.

RESUMEN A pesar de su alta toxicidad, el cianuro es usado en diversos procesos industriales, y como resultado, grandes volúmenes de aguas residuales de cianuro deben ser tratados antes de su descarga. Una alternativa atractiva a los métodos químicos convencionales de descontaminación es la degradación enzimática por la enzima cianuro dihidratasa, la cual es capaz de convertir cianuro en amonio y ácido fórmico. No obstante, la inactivación de esta enzima a pH superior a 8.5 y su poca termoestabilidad han sido el principal impedimento para la implementación exitosa de esta alternativa de biorremediación. En el presente estudio, las propiedades catalíticas de células completas de Escherichia coli que sobre expresan el gen de cianuro dihidratasa de Bacillus pumilus se estudian bajo condiciones similares a las encontradas en aguas residuales industriales de cianuro y los resultados se discuten en comparación con las de la enzima purificada. Además, se determinó la capacidad de las células completas para degradar el cianuro libre en aguas residuales resultantes del proceso de extracción de oro. Las características de la enzima intracelular, relativa a la enzima purificada, incluyeron un incremento en la termoestabilidad (>60% actividad a 50°C), así como mayor tolerancia a metales pesados y en menor medida al pH (20% actividad residual a pH 9.0). Por otra parte, la degradación enzimática del 70% del cianuro libre en la muestra industrial (concentración inicial 528 mM) se logró solo después de la dilución de la muestra. Sin embargo, el incremento en la termoestabilidad observado para CynD intracelular sugiere que las células completas de E. coli que sobre expresan CynD son adecuadas para procesos que operan a temperaturas elevadas (50°C), una limitación observada para la enzima purificada.

Uso de microrganismos de efluente industrial no controle biológico de vetores / Use of industrial effluent microorganisms in biological vector control / Uso de microorganismos de efluentes industriales en el control biológico de vectores

Justificativa e Objetivos: a utilização de microrganismos como controle biológico de vetores sanitários pode ser considerada uma prática menos agressiva ao ambiente, em comparação com os produtos químicos utilizados. O presente estudo avaliou a eficiência de suspensões celulares de fungos e bactérias isolados de efluentes industriais têxteis no controle sanitário dos vetores naturais Aedes aegypti e Dermacentor nitens como alternativa sustentável de controle biológico. Métodos: foram avaliadas sete linhagens de fungos e seis de bactérias. Os isolados foram cultivados em caldo nutriente e caldo de batata, para bactérias e fungos, respectivamente. Alíquotas de 2 mL de cada suspensão microbiana foram adicionadas diretamente nas larvas dos mosquitos e nos carrapatos adultos. Foram analisadas alterações de movimentação e paralisação dos vetores em diferentes tempos de exposição entre zero e 20 minutos e três e 24 horas. Resultados: duas bactérias e um fungo promoveram uma desaceleração dos movimentos e/ou um aumento da movimentação dos ectoparasitas logo após a administração. Dois isolados bacterianos promoveram a paralisação dos movimentos de uma larva do mosquito Aedes aegypti em seu primeiro estágio de desenvolvimento, enquanto que um fungo provocou aumento da movimentação das larvas em seu estágio de desenvolvimento mais avançado. Conclusão: os microrganismos mostraram potencial uso no controle de vetores sanitários. Testes subsequentes de atividade dos possíveis metabólitos secundários produzidos e das formas de administração das culturas microbianas serão executados. Os resultados encontrados encorajam futuros estudos de otimização e caracterização dos extratos celulares, os quais poderão ser utilizados como ferramenta sustentável no controle biológico.(AU)

Background and Objectives: the use of microorganisms as biological control of health vectors can be considered a less aggressive practice to the environment, in comparison with the chemicals used. The present study evaluated the efficiency of cell suspensions of fungi and bacteria isolated from industrial textile effluents in the sanitary control of the natural vectors Aedes aegypti and Dermacentor nitens as a sustainable alternative for biological control. Methods: seven fungi and six bacteria strains were evaluated. The isolates were grown in nutrient broth and potato broth, for bacteria and fungi, respectively. 2 mL aliquots of each microbial suspension were added directly to mosquito larvae and adult ticks. Changes in movement and paralysis of vectors at different exposure times between zero and 20 minutes and three and 24 hours were analyzed. Results: two bacteria and a fungus promoted a slowdown in movement and / or an increase in the movement of ectoparasites shortly after administration. Two bacterial isolates caused the movement of a larva of the Aedes aegypti mosquito to stop in its first stage of development, while a fungus caused increased movement of the larvae in their most advanced stage of development. Conclusion: the microorganisms showed potential use in the control of health vectors. Subsequent activity tests of the possible secondary metabolites produced and the ways of administering the microbial cultures will be performed. The results found encourage future studies of optimization and characterization of cell extracts, which can be used as a sustainable tool in biological control.(AU)

Justificación y objetivos: el uso de microorganismos como control biológico de vectores sanitarios puede considerarse una práctica menos agresiva para el medio ambiente en comparación con los productos químicos utilizados. El presente estudio evaluó la eficiencia de las suspensiones de células fúngicas y bacterianas de efluentes industriales textiles en el control sanitario de los vectores Aedes aegypti y Dermacentor nitens como una alternativa sostenible para el control biológico. Métodos: evaluaron siete hongos y seis de bacterias. Los aislamientos se cultivaron en medio de cultivo, caldo nutrientes y de papa para bacterias y hongos, respectivamente. Se agregaron alícuotas de 2 mL de cada suspensión microbiana directamente a las larvas de mosquito y las garrapatas adultas. Analizaron los cambios en el movimiento y la parálisis de los vectores a diferentes tiempos de exposición entre cero y 20 minutos y tres y 24 horas. Resultados: dos bacterias y un hongo causaron una reducido el movimiento y/o aumentó el movimiento del ectoparásito poco después de la administración. Dos bacterias paralizaron los movimientos de las larvas de un mosquito en su primera etapa de desarrollo y un hongo causó un mayor movimiento de las larvas en su etapa posterior de desarrollo. Conclusión: los microorganismos mostraron uso potencial como control de vectores sanitarios. Se realizarán pruebas de actividad de los posibles metabolitos secundarios producidos y las formas de administración de los cultivos microbianos. Los resultados fomentan más estudios de optimización y caracterización de extractos celulares, que pueden utilizarse como herramienta sostenible en el control biológico.(AU)

Avaliação ecotoxicológica de efluentes tratados por alagados construídos / Ecotoxicological evaluation of effluents treated by constructed wetlands

RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de alagados construídos com fluxo subsuperficial horizontal cultivados com as macrófitas aquáticas Eleocharis sp. (junco) e Typha sp. (taboa) na redução da toxicidade de efluentes domésticos. Para isso, foram utilizados ensaios ecotoxicológicos com o microcrustáceo Daphnia similis, a dicotiledônea Lactuca sativa (alface), a monocotiledônea Sorghum vulgare (sorgo) e as macrófitas aquáticas Lemna sp. (lentilha-d'água) e Azolla sp. O efluente doméstico mostrou-se tóxico à Daphnia similis com média de EC50 de 1,3%. Os tratamentos com macrófitas reduziram significativamente a toxicidade do efluente, com médias de EC50 de 73% para o tratamento com junco, 53,17% para o com taboa e 78,25% para o com taboa + junco. O controle (sem macrófitas) também reduziu significativamente a toxicidade, com média de EC50 de 63,13%. Nos ensaios de fitotoxidade, a alface e o sorgo não se mostraram sensíveis ao efluente analisado, embora sejam para outros tipos de efluentes. A macrófita Lemna sp. também não foi sensível ao efluente estudado, no entanto, observou-se a capacidade de identificar, com essa espécie, o potencial eutrofizante do efluente, já que esta se desenvolveu melhor no efluente bruto do que nos tratados. Com a macrófita Azolla sp., foi possível verificar que o efluente bruto apresenta maior potencial eutrofizante se comparado com os tratamentos com junco, taboa e controle, nos quais houve remoção de nitrogênio e fósforo. No entanto, evidenciou-se efeito tóxico para Azolla sp. nos efluentes tratados.

ABSTRACT The research objective was to evaluate the performance of wetlands constructed with vertical sub-surface flow cultivated with Eleocharis sp. (Junco) and Typha sp. (Taboa). For this, ecotoxicological tests were used with the microcrustacean Daphnia similis, with the dicotyledon Lactuca sativa (alface), the monocotyledon Sorghum vulgare (sorgo) and the aquatic macrophytes Lemna sp. (Duckweed) and Azolla sp. The domestic effluent was toxic to Daphnia similis with a mean EC50 of 1.3%. Macrophyte treatments significantly reduced effluent toxicity with EC50 averages of 73% for junco treatment, EC50 53.17% for taboa treatment, and EC50 78.25% for taboa + junco treatment. The control (without macrophytes) also significantly reduced toxicity, with a mean EC50 of 63.13%. In the phytotoxicity tests, lettuce and sorgo were not sensitive to the analyzed effluent, although they were for other types of effluents. The macrophyte Lemna sp. was also not sensitive to the effluent studied. However, it was possible to identify the eutrophic potential of the effluent with this species, since it was better developed in the raw effluent than in treated ones. With the macrophyte Azolla sp., it was possible to verify that the raw effluent has greater eutrophic potential when compared to the treatments with junco, taboa and control, where nitrogen and phosphorus removal was observed. However, toxic effect was observed for Azolla sp. in treated effluents.

Panorama da pesquisa sobre tratamento e reúso de efluentes da indústria de antibióticos / Overview of research on the treatment and reuse of effluents from the antibiotics industry

RESUMO Este trabalho realizou uma revisão integrativa de artigos científicos indexados entre 2007 e 2017 em diferentes bases de dados sobre o tratamento e o reúso de efluentes provenientes da indústria de antibióticos. Foram encontrados 31 artigos, sendo que somente 4 abordaram o reúso de efluente, e 1 utilizou um sistema de tratamento em escala real. A maior parte desses estudos foi realizado na Ásia, com destaque para a China. Observa-se que, no Brasil, que é um dos grandes produtores e consumidores de fármacos do mundo, esse tipo de pesquisa ainda é incipiente. Os processos mais encontrados foram os oxidativos avançados que mostraram maior eficiência na remoção de antibióticos, mas podem gerar subprodutos, o que pode representar um risco ainda maior dependendo da substância formada. Os processos biológicos devem ser primeiramente aclimatados aos antibióticos para não serem impactados, entretanto, a liberação desses micro-organismos resistentes no corpo receptor também apresenta um risco ambiental. Os sistemas integrados de membranas ao biológico também foram bem eficientes, mas atenta-se ao risco na destinação final dessas membranas que foram capazes de reter esses compostos. No geral, são necessários mais estudos sobre essa abordagem para reduzir os riscos no desenvolvimento de micro-organismos multirresistentes no meio ambiente.

ABSTRACT This work carried out an integrative review of scientific articles indexed between 2007 and 2017 in different databases on treatment and reuse of effluents from the antibiotic industry. Thirty-one articles were found and only four addressed effluent reuse, and one used a full-scale treatment system. Most of these studies were conducted in Asia, with emphasis on China. In Brazil, which is one of the largest producers and consumers of drugs in the world, this type of research is still incipient. The most commonly found processes were oxidative advanced processes that showed greater efficiency in removing antibiotics, but may generate by-products, which might pose an even greater risk depending on the substance formed. Biological processes must first be acclimated to antibiotics in order not to be impacted, however, the release of these resistant microorganisms into the water bodies also presents an environmental risk. Biological integrated membrane systems were also very efficient, but attention should be given to the risk in the final destination of these membranes that were able to retain those compounds. Overall, further studies on this approach are needed to reduce the risks of developing multi-resistant microorganisms in the environment.

Volatilization of ammonia in systems of treatment of swine manure with aquatic macrophytes / Volatilização de amônia em sistemas de tratamento de dejetos de suínos com macrófitas aquáticas

Abstract The usage of aquatic plants represents an alternative in the treatment of residues originating from swine. In these systems, one of the N removal methods is the ammonium (NH4 +) uptake and volatilization of ammonia (NH3). In this way, the objective of this work was to evaluate the volatilization rates of NH3 in waste treatment systems swine fluids (SSF) with aquatic macrophytes, as well as the concentration of NH 4+ present in the swine fluids. The experiment was carried out at Campus II/UNOESTE. The treatment systems were composed of 16 boxes of PVC and characterized as: T1 = Control sample 50% of SSF/50% of water; T2 = 50% SSF/50% water + Eichhornia crassipes (Mart.) Solms; T3 = 50% SSF/50% water + Pistia stratiotes L.; T4 = 50% SSF/50% water + Salvinia auriculata Aubl. The design was randomized blocks, with 4 treatments and 4 replicates. The hydrogen potential (pH) and the NH4 + content of the effluent were analyzed weekly, and the volatilization of NH 3 by means of collectors installed in each treatment unit. The presence of aquatic macrophytes promoted the reduction of NH4+ concentration and of the pH values ​​of swine fluids, and this resulted in the reduction of NH3 volatilization rates to the environment, with emphasis on the system with Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, which presented the lowest rate of volatilization.

Resumo A utilização de plantas aquáticas representa uma alternativa no tratamento de resíduos oriundos da suinocultura. Nestes sistemas, uma das formas de remoção de nitrogênio (N) é a absorção de amônio (NH4+) pelas plantas, entretanto, também ocorre a volatilização de amônia (NH3). Dessa forma, o objetivo do trabalho foi avaliar as taxas de volatilização de NH3 em sistemas de tratamentos de dejetos líquidos de suínos (DLS) com macrófitas aquáticas, bem como a concentração de NH4+ presente nos dejetos. O experimento foi realizado em área de ambiente aberto no Campus II/UNOESTE. Os sistemas de tratamento foram constituídos de 16 caixas de PVC e caracterizados como: T1 = Testemunha 50% de DLS/50% de água; T2 = 50% de DLS/50% de água + Eichhornia crassipes (Mart.) Solms; T3 = 50% de DLS/50% de água + Pistia stratiotes L.; T4 = 50% de DLS/50% de água + Salvinia auriculata Aubl. O delineamento adotado foi em blocos casualizados, com 4 tratamentos e 4 repetições. Foram analisados o potencial hidrogeniônico (pH) e o teor de NH4 + do efluente semanalmente, e a volatilização de NH3 por meio de coletores instalados em cada unidade de tratamento. A presença das macrófitas aquáticas proporcionou a redução da concentração de NH4+ e dos valores de pH dos dejetos líquidos de suínos, e isto resultou na redução das taxas de volatilização de NH 3 ao meio ambiente, com destaque ao sistema com Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, que apresentou a menor taxa de volatilização.

Evaluación del quitosano como coagulante para el tratamiento de efluentes piscícolas / Evaluation of chitosan as a natural coagulant for fish effluents treatment

RESUMEN El uso de polímeros orgánicos para el tratamiento de aguas residuales a través de procesos de coagulación/floculación presenta ventajas sobre el uso de coagulantes inorgánicos, debido a la biodegradabilidad y la baja toxicidad en el agua de estos. El quitosano es un biopolímero que se ha utilizado como coagulante en el tratamiento de aguas residuales. En este estudio, se evaluó el quitosano como coagulante natural utilizado en la clarificación de efluentes piscícolas en tecnología biofloc (BFT) y en sistema de recirculación acuícola (RAS). Se implementó un diseño experimental completamente aleatorizado, de una vía, con efectos fijos. Los ensayos del agua se llevaron a cabo por el método de jar-test, donde se aplicaron dosis de quitosano de 3, 6, 9, 12 y 15 mg/L. Se analizó el efecto estadístico de la dosis de quitosano en la eliminación de la turbidez, sólidos suspendidos totales (SST) y sólidos suspendidos volátiles (SSV) del agua. Se encontró efecto del quitosano sobre la turbidez, dosis de 9 mg/L logró remociones del 88% y valores de 3.9 NTU (con error < 0.05). Sin aplicar quitosano al efluente, se lograron remociones de 78.2 y 76.7% para SST, SSV respectivamente. El quitosano permitió eliminar turbidez del efluente (BFT).

ABSTRACT Using organic polymers for wastewater treatment through coagulation/flocculation processes is more advantageous than current approach based on inorganic coagulants, due to the former's biodegradability and low toxicity in the water. Chitosan is a biopolymer that has been used as coagulant in wastewater treatment. In this study, chitosan was evaluated as a natural coagulant used in the clarification of fish effluents in biofloc technology (BFT) and aquaculture recirculation system (RAS). A one-way completely randomized experimental design with fixed effects was implemented. The water clarification tests were conducted using the jar test method with chitosan doses of 3, 6, 9, 12 and 15 mg/L. The chitosan dose effect was analyzed as natural coagulant on the removal of the water's turbidity, total suspended solids (SST) and volatile suspended solids (SSV). The effect of the chitosan load on the turbidity removal was found, as optimal dose of 9 mg/L for 88% with final turbidity value of 3.9 NTU (with significance < 0.05). In absence of chitosan, only values of 78.2 and 76.7% for SST and SSV were reached, respectively. Chitosan allowed the removal of turbidity from the water (BFT).

Tratamento de efluentes de lavanderia hospitalar por processo oxidativo avançado: UV/H2O2 / Wastewater treatment of hospital laundry by advanced oxidation process: UV/H 2 O 2

RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar o tratamento de efluentes de lavanderia hospitalar por processo oxidativo avançado UV/H2O2. O planejamento fatorial 32 foi empregado de modo a avaliar a influência do pH e da dosagem de peróxido na eficiência do tratamento. Os experimentos de foto-oxidação foram realizados com efluentes coletados na lavanderia do Hospital Universitário Regional de Maringá (HUM). Resultados relativos à caracterização do efluente e às reduções de parâmetros físico-químicos: cor, turbidez, demanda biológica de oxigênio (DBO), surfactantes e a quantificação de coliformes totais e termotolerantes, também são apresentados neste trabalho. Foram testados três valores de pH - 5, 7 e 9 - e três dosagens de peróxido de hidrogênio nas razões de [DQO]:[H2O2] - 1:0,5, 1:2,5 e 1:5. Os melhores resultados foram alcançados com o tratamento realizado em pH 9 e razão [DQO]:[H2O2] de 1:2,5. As eficiências de remoção da demanda química de oxigênio (DQO) e de surfactantes foram, em média, de 60,3 e 98%, respectivamente, porém o tratamento não se mostrou eficiente na redução de cor e turbidez, demonstrando a necessidade de se acoplar tratamentos complementares para a redução de tais parâmetros.

ABSTRACT The objective of this work was to evaluate the treatment of hospital laundry effluents by advanced oxidation process UV/H2O2. Factorial design 32 was employed to investigate the influence of pH and peroxide dosage on treatment efficiency. The photo-oxidation experiments were performed with effluents collected in the laundry of the Regional University Hospital of Maringá (HUM). Physicochemical parameters of effluent color, turbidity, BOD, surfactants and quantification of total and thermotolerant coliforms are presented in this study. Three values ​​of pH - 5, 7 and 9 - and three dosages of hydrogen peroxide with [COD]:[H2O2] ratios of 1:0.5, 1:2.5 and 1:5 (w:w) were tested. The best results were achieved with the treatment performed at pH 9 and ratio [COD]:[H2O2] of 1:2.5. The average removal efficiencies of COD and surfactants were 60.3 and 98%, respectively. However, the treatment was not efficient in reducing color and turbidity, demonstrating the need to combine complementary treatments for the reduction of such parameters.

Procedimentos para análise e validação de atributos da qualidade da água / Procedures for analysis and validation of attributes of water quality

RESUMO O tratamento incorreto de efluentes líquidos, assim como o seu lançamento inadequado, caracterizam algumas das maiores problemáticas ambientais e pode contribuir para a deterioração dos ecossistemas aquáticos. Nesse contexto, a utilização de modelos de predição possibilita, especialmente no caso de volumes, a observação do comportamento dos atributos em estudo, identificando setores em que possíveis problemas de poluição hídrica estão mais presentes. Assim, o objetivo principal do presente trabalho foi a obtenção de volume dos atributos da água para a alcalinidade, a condutividade e a turbidez, o que possibilitou a análise espacial deles. A área de estudo, o Lago das Cinco Fontes, está localizado no Parque Zoobotânico Arruda Câmara, em João Pessoa, Paraíba, que resulta de nascentes e do aporte de efluentes provenientes da população do entorno. Foram estabelecidos 18 pontos para a coleta de amostras, 9 na superfície e 9 em profundidade, e para a obtenção de volumes e representação voxel, utilizou-se o algoritmo Spline regularizado com tensão implementado no SIG GRASS e o software Vis5D. Também foram elaborados gráficos com variações das concentrações de acordo com a profundidade e os pontos de coleta. Os procedimentos metodológicos foram validados com o auxílio das estatísticas Critério de Informação de Akaike (AIC), Erro Quadrático Médio (EQM) e Coeficiente de Determinação (R2), e toda a metodologia desenvolvida apresentou-se como ferramenta estratégica para o monitoramento daquele corpo hídrico.

ABSTRACT Inadequate treatment of liquid effluents, as well as inadequate treatment, characterizes some of the major environmental problems and may contribute to the deterioration of aquatic ecosystems. In this context, the use of prediction models allows, particularly in the case of volumes, the observation of the behavior of the attributes under study, identifying sectors where possible problems of water pollution are more present. Thus, the main objective of the present work was to obtain volume of water attributes for the alkalinity, conductivity and turbidity, which made possible the spatial analysis of the same. The study area, Lago das Cinco Fontes is in the Arruda Câmara Zoobotanical Park, in João Pessoa, Paraíba, and results from springs and effluents from the surrounding population. In order to obtain volumes and voxel representation, 18 points were established for sample collection, 9 on the surface and 9 in depth. The standardized Spline algorithm with voltage implemented in SIG GRASS and Vis5D software was used. Graphs with concentration variations were also drawn according to depth and collection points. The methodological procedures were validated with the aid of AIC, EQM and R2 statistics and any developed methodology was presented as a strategic tool for the water body's monitoring.