RESUMEN
Abstract Textile industries produce effluent wastewater that, if discharged, exerts a negative impact on the environment. Thus, it is necessary to design and implement novel wastewater treatment solutions. A sequential treatment consisting of ligninolytic co-culture with the fungi Pleurotus ostreatus and Phanerochaete crhysosporium (secondary treatment) coupled to TiO2 /UV photocatalysis (tertiary treatment) was evaluated in the laboratory in order to discolor, detoxify, and reuse textile effluent wastewater in subsequent textile dyeing cycles. After 48 h of secondary treatment, up to 80% of the color in the wastewater was removed and its chemical and biochemical oxygen demands (COD, and BOD5) were abated in 92% and 76%, respectively. Laccase and MnP activities were central to color removal and COD and BOD5 abatement, exhibiting activity values of 410 U L-1 and 1 428 U L-1, respectively. Subjecting wastewater samples to 12 h of tertiary treatment led to an 86% color removal and 73% and 86% COD and BOD5 abatement, respectively. The application of a sequential treatment for 18 h improved the effectiveness of the wastewater treatment, resulting in 89% of color removal, along with 81% and 89% COD and BOD5 abatement, respectively. With this sequential treatment a bacterial inactivation of 55% was observed. TiO2 films were reused continuously during two consecutive treatment cycles without thermic reactivation. Removal percentages greater than 50% were attained. Acute toxicity tests performed with untreated wastewater led to a lethality level of 100% at 50% in Hydra attenuata and to a growth inhibition of 54% at 50% in Lactuca sativa. Whereas sequentially treated wastewater excreted a 13% lethality at 6.25% and an inhibition of 12% at 75% for H. attenuata and L. sativa, respectively. Finally, sequentially treated wastewater was reused on dyeing experiments in which 0.86 mg g-1 adsorbed dye per g of fabric, that is equivalent to 80% of dye adsorption.
Resumen Las industrias textiles producen un efluente que, si es descargado, ejerce un impacto negativo en el ambiente. Así, es necesario diseñar e implementar soluciones novedosas para el tratamiento de estos desechos. Con el fin de decolorar, detoxificar y reutilizar aguas residuales producidas en la industria textil en ciclos de tinturado subsecuentes, se evaluó en laboratorio un tratamiento secuencial, consistente en un cultivo ligninolítico con los hongos Pleurotus ostreatus y Phanerochaete crhysosporium (tratamiento secundario) acoplado con fotocatálisis TiO2/UV (tratamiento terciario). Después de 48 horas de tratamiento secundario, se removió hasta un 80% del color del agua residual y las Demandas Química y Bioquímica de Oxígeno (DQO y DBO5) fueron reducidas en 92 y 76% respectivamente. Las actividades Lacasa y MnP (410 U L-1 y 1428 U L-1, respectivamente) fueron centrales en la remoción de color y en la reducción de DQO y DBO5. Someter muestras de agua residual a 12 horas de tratamiento terciario resultó en una remoción de 86% de color, 73% de DQO y 86% de DBO. La aplicación de un tratamiento secuencial por 18 h incrementó su efectividad, lo cual resultó en 89% de remoción de color, además de 81% y 89% de remoción de DQO y DBO5 respectivamente. Con este tratamiento secuencial se observó una inactivación bacteriana del 55%. Las películas de TiO2 se reutilizaron continuamente durante 2 ciclos de tratamiento consecutivos sin reactivación térmica. Se alcanzaron porcentajes de remoción mayores al 50%. Las pruebas de toxicidad aguda llevadas a cabo con agua residual cruda produjeron un nivel de letalidad del 100% a 50% en Hydra attenuata y una inhibición de crecimiento del 54% a 50% en Lactuca sativa. El agua residual tratada secuencialmente produjo una letalidad del 13% a 6.25% y una inhibición del 12% a 75% para H. attenuata y L. sativa, respectivamente. Finalmente, el agua residual tratada secuencialmente fue reutilizada en experimentos de tinturado en los que la cantidad de colorante absorbido fue de 0.86 mg g-1 por g de tela, lo cual es equivalente a 80% de adsorción.
Resumo A indústria têxtil produz águas residuais que causam um impacto negativo ao meio ambiente quando são descartadas. Portanto, é necessário projetar e implementar novas soluções para seu tratamento. Um tratamento sequencial que consiste na co-cultura ligninolítica com os fungos Pleurotus ostreatus e Phanerochaete crhysosporium (tratamento secundário) acoplada à fotocatálise com TiO2/UV foi avaliado no laboratório para descolorir, desintoxicar e reutilizar água residual têxtil em ciclos subsequentes de tintura. Após 48 h de tratamento secundário, aproximadamente 80% da cor foi removida da água residual e sua demanda química e bioquímica de oxigênio (COD, e BOD5) foram diminuídas em 92% e 76%, respectivamente. A atividade de Laccase e MnP foram centrais na remoção da cor e diminuição de COD e BOD5, mostrando valores de atividade de 410 U L-1 e 1428 U L-1, respectivamente. Submeter as amostras de água residual a 12 h de tratamento terciário levou a uma remoção de 86% da cor e uma diminuição de 73% e 86% de COD e BOD5 respectivamente. A aplicação do tratamento sequencial por 18 h melhorou a efetividade do tratamento de águas residuais, resultando em 89% de remoção de cor e uma diminuição de 81% e 89% de COD e BOD5, respectivamente. Com este tratamento sequencial, observamos uma inativação bacteriana de 55%. As películas de TiO2 foram reutilizadas continuamente durante dois tratamentos consecutivos sem reativação térmica. Atingimos porcentagens de remoção acima de 50%. Os testes de toxicidade aguda feitos em água residual sem tratar causaram níveis de letalidades de 100% a 50% em Hydra attenuata e uma inibição do crescimento de 54% a 50% em Lactuca sativa. Enquanto água residual tratada sequencialmente causou uma letalidade de 13% a 6.25% e uma inibição de 12% a 75% para H. attenuata e L. sativa, respectivamente. Finalmente, a água residual tratada sequencialmente foi reutilizada em experimentos de tintura nos quais absorveu 0.86 mg g-1 por g de tecido, o que é equivalente a uma absorção de 80%.
RESUMEN
La inocuidad de los cultivos de hortalizas, y por consiguiente el riesgo sanitario para el agricultor y el consumidor, está relacionada con la calidad del agua utilizada para riego. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el riesgo sanitario debido al riego con aguas residuales sin tratar en un cultivo de lechuga (Lactuca sativa). Para el efecto se analizó la calidad microbiológica del agua utilizada para riego, del suelo y de las lechugas en el Centro Agropecuario Marengo, en una zona agrícola que distribuye alimentos a la capital del país y otros municipios. Se seleccionó un cultivo de lechuga con riego por aspersión y se evaluaron las concentraciones de indicadores de contaminación fecal bacterianos (coliformes fecales y Salmonella spp.), virales (colifagos somáticos) y parasitarios (huevos de helminto). Se encontró que las concentraciones de estos microorganismos superan en algunos casos las propuestas por la normativa (coliformes fecales entre 1,3 x 10³-1,4 x 10(4) UFC/100 ml y 1,2 HHV/L) lo quea puede generar riesgo para la salud de los agricultores y los consumidores. Los valores de Salmonella spp. en las tres matrices estuvieron por debajo del Límite de Cuantificación. Los colifagos no superaron concentraciones de 10² PFP/100 ml en aguas y por 4 g en suelos. Los huevos de helminto 1,2/4 g de suelo y 1,4/kg PF en lechugas.
Innocuousness of vegetable crops and consequently the resultant health risk for farmers and consumers are associated with the quality of water used for irrigation. The objective of this study was to assess the health risks due to irrigation with untreated wastewater in a lettuce crop (Lactuca sativa). The microbiological quality of the water used for irrigation, the soil and the harvest were assessed at the Marengo Agricultural Center, an agricultural area that supplies food to the capital city and other municipalities. A lettuce crop irrigated through sprinkling was selected and concentrations of indicators of bacterial fecal (fecal coliforms and Salmonella spp.), viral (somatic coliphages) and parasitic (helminth eggs) contamination were evaluated. It was found that concentration of these microorganisms in some cases exceeded those proposed in the guidelines (fecal coliforms between 1.3 x 10³-1.4 x 10(4) CFU/100 ml and 1.2 HHV/L) which can generate health risks for farmers and consumers.Salmonella spp. values were below the Limit of Quantitation in all three matrices. Coliphages did not exceed concentrations of 10² PFP/100 ml in water and 4 g in soils. Helminth eggs were 1.2/4 g in soil y 1.4/kg PF in lettuce.
RESUMEN
Objetivo. La evaluación de la calidad del agua incluye el análisis de parámetros tanto físico-químicos como microbiológicos. Sinembargo, ninguno de estos evalúa el efecto biológico que se puede generar en los ecosistemas o en el hombre. Con el objetivo de definirlos organismos más indicados para evaluar la toxicidad en el afluente y efluente de tres plantas potabilizadoras, se utilizaron cincobioensayos de toxicidad aguda, incorporando tres grupos taxonómicos de la cadena trófica. Materiales y métodos. Los bioensayosempleados fueron Daphnia magna e Hydra attenuata como modelos animales, Lactuca sativa y Pseudokirchneriella subcapitata comomodelos vegetales y Photobacterium leioghnathi como modelo bacteriano. Para cumplir con este objetivo, se utilizaron criterios deselección de los organismos a evaluar y análisis de conglomerados (AC) para identificar los más sensibles en los afluentes y efluentesde cada una de las plantas. Resultados. Todos los bioensayos son pruebas potencialmente útiles para evaluar la calidad del agua, alpresentar cuatro requisitos esenciales y 17 requisitos deseables, salvo P. leioghnathi que no cumple con dos de los requisitos esencialesque son la CI50 para los tóxicos de referencia y el intervalo de confianza. En los modelos animales, vegetales y bacteriano se observaron diferentes niveles de sensibilidad a la entrada y salida de los sistemas de potabilización. Conclusiones. H. attenuata, P. subcapitata y P.leioghnathi fueron los organismos más eficaces para detectar la toxicidad en los afluentes y D. magna, P. subcapitata y P. leioghnathien los efluentes...
Objective. The assessment of water quality includes the analysis of both physical-chemical and microbiological parameters. However,none of these evaluates the biological effect that can be generated in ecosystems or humans. In order to define the most suitable organismsto evaluate the toxicity in the affluent and effluent of three drinking-water treatment plants, five acute toxicity bioassays were used,incorporating three taxonomic groups of the food chain. Materials and methods. The bioassays used were Daphnia magna and Hydraattenuata as animal models, Lactuca sativa and Pseudokirchneriella subcapitata as plant models, and Photobacterium leioghnathi asbacterial model. To meet this objective, selection criteria of the organisms evaluated and cluster analysis were used to identify the mostsensitive in the affluent and effluent of each plant. Results. All organisms are potentially useful in the assessment of water quality bymeeting four essential requirements and 17 desirable requirements equivalent to 100% acceptability, except P. leioghnathi which doesnot meet two essential requirements that are the IC50 for the toxic reference and the confidence interval. The animal, plant and bacterialmodels showed different levels of sensitivity at the entrance and exit of the water treatment systems. Conclusions. H. attenuata, P.subcapitata and P. leioghnathi were the most effective organisms in detecting toxicity levels in the affluents and D. magna, P. subcapitataand P. leioghnathi in the effluents...
Objetivo.A avaliação da qualidade da água inclui a análise dos parâmetros físico-químicos e microbiológicos. No entanto, nenhum destes avalia oefeito a nível biológico que pode ser gerado nos ecossistemas ou no homem. Com o objetivo de definir os organismos mais adequadospara avaliar a toxicidade no afluente e efluente de três estações potabilizadoras, foram utilizados cinco bioensaios de toxicidade aguda,incorporando três grupos taxonômicos da cadeia alimentar. Materiais e métodos. Os bioensaios utilizados foram Daphnia magna eHydra attenuata como modelos animais, Lactuca sativa e Pseudokirchneriella subcapitata como modelos vegetais e Photobacteriumleioghnathi como modelo bacteriano. Para cumprir com este objetivo foram utilizados critérios de seleção dos organismos a avaliare análise de agrupamento (AC), para definir os mais sensíveis nos afluentes e efluentes de cada estação de tratamento. Resultados.Todos os bioensaios são testes potencialmente úteis para avaliar a qualidade da água ao apresentar 4 requisitos essenciais e 17 requisitosdesejáveis; exceto P. leioghnathi que não cumpre com dois dos requisitos essenciais: com o CI50 para substâncias tóxicas de referência ecom o intervalo de confiança. Nos modelos animais, vegetais e bacteriano, foram observados níveis diferentes de sensibilidade à entradae à saída dos sistemas de potabilização. Conclusões. H. attenuata, P. subcapitata e P. leioghnathi foram os organismos mais eficazesna detecção de toxicidade em afluentes e D. magna, P. subcapitata e P. leioghnathi nos efluentes...
Asunto(s)
Agua Cruda/análisis , Agua Cruda/efectos adversos , Agua Potable/análisis , Bioensayo , Pruebas de ToxicidadRESUMEN
Objective. Removal and detoxification of azo dye by photocatalysis with TiO2. Materials and methods. TiO2 films were prepared by sedimentation at pH 1.3, using as support a borosilicate glass, annealed for 1 hour at 450 °C. Physical characterization was performed by Scanning Electron Microscopy, X-ray diffraction and UV/VIS spectrometry. Dye Black Reactive 5 removal was carried-out in a quartz photo-reactor. Results. Optical characterization revealed the films displayed evident TiO2 spherical particles of various irregular sizes, porous, and without fractures. The average crystal size was 77.5 nm and 77.7 nm for 50 °C (dried temperature) and 450 °C (annealed temperature) respectively. The energy of the band gap (GAP) was 3.02 and 2.68 eV respectively. Maximum concentration of dye that negatively affected color removal was 80 mg/L (17%). At lower dye's concentrations (10, 50 and 70mg/L) decolorization was greater than 80%. TiO2 films were reused for five consecutive cycles of 6 hours at 10 mg/L (>80%), and three cycles of 10 hours at 70 mg/L (> 80%). Toxicity results demonstrate that Daphnia magna was more sensitive than Lactuca sativa. Conclusion. TiO2 films obtained by sedimentation demonstrated a high reactive black 5 decolorization and COD removal (86% and 100%), as well as toxicity reduction.
Objetivo. Decolorización y disminución de la toxicidad de un azo colorante usando fotocatálisis con TiO2. Materiales y métodos. Las películas de TiO2 fueron crecidas por sedimentación a pH 1,3 empleando vidrio de borosilicato como sustrato. La caracterización física se realizó por medio de microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X y espectrometría de absorción UV/vis. Los estudios de remoción del colorante Negro Reactivo 5, se realizaron en un fotoreactor de cuarzo. Resultados. De acuerdo con la caracterización óptica, las películas de TiO2 presentaron partículas esféricas, con diferentes tamaños, irregulares y sin fracturas. El tamaño del cristal fue 77,5 nm y 77,7 nm para 50 y 450° C y la energía de banda prohibida fue 3,02 y 2,68 eV, respectivamente. La concentración máxima del colorante que afectó negativamente la remoción de color fue 80 mg/L (17%). A concentraciones más bajas de NR5 (10, 50 y 70 mg/L) la decoloración fue superior al 80%. Las películas de TiO2 se reutilizaron por 5 ciclos de 6 horas a 10 mg/L y 3 ciclos de 10 h a 70 mg/L. Los estudios de toxicidad en Lactuca sativa y Daphnia magna demostraron que D. magna fue más sensible que L. sativa. Conclusión. Las películas de TiO2 crecidas por sedimentación decoloraron el colorante negro reactivo 5 en un 86% y removieron la demanda química de oxígeno en un y 100%, igualmente redujeron la toxicidad.
Objetivo. Descolorar e diminuir a toxicidade de um corante azo utilizando fotocatálise com TiO2. Materiais e métodos. Os filmes de TiO2 foram obtidos por sedimentação a pH 1,3 usando vidro de borosilicato como substrato. A caracterização física foi realizada por microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e espectrometria de absorção UV/vis. Os estudos de remoção de corante Preto Reativo 5, foram realizados num fotorreator de quartzo. Resultados. De acordo com a caracterização óptica, os filmes de TiO2 presentearão partículas esféricas com tamanhos diferentes, irregulares e sem fracturas. O tamanho do cristal foi de 77,5 nm e 77,7 nm para 50 e 450°C e a energia de banda proibida foi 3,02 e 2,68 eV, respectivamente. A concentração máxima do corante que afetou negativamente a remoção de cor foi de 80 mg/L (17%), em concentrações mais baixas (70, 50 e 10 mg/L) a descoloração foi superior a 80%. Os filmes TiO2 foram reutilizados em 5 ciclos de 6 horas a 10 mg/L e 3 ciclos de 10 horas a 70 mg/L. Os estudos de toxicidade com Lactuca sativa e Hydra attenuata demonstraram que H. attenuata foi mais sensível que L. sativa. Conclusão. Os filmes de TiO2 obtidos por sedimentação descoloram o corante Preto Reativo 5 e removeram a demanda química de oxigénio em 86% e 100%, respectivamente; do mesmo modo reduziram a toxicidade.
Asunto(s)
Daphnia , LactucaRESUMEN
El crecimiento acelerado de la población a nivel mundial ha generado un aumento en la demanda del recurso hídrico y en los niveles de contaminación del mismo. Los residuos tanto de origen doméstico como industrial generan problemas a nivel ambiental y de salud pública. En el caso específico de la contaminación de origen doméstico, el mayor riesgo se presenta por las altas concentraciones de materia orgánica y microorganismos patógenos que pueden difundirse a través del agua. Determinar la presencia de los patógenos en el agua requiere de laboratorios especializados y técnicas costosas que tardan varios días. Como alternativa, se propone el uso de indicadores de contaminación fecal (bacterias, virus y parásitos), los cuales requieren técnicas más sencillas, rápidas y económicas. Con el objeto de conocer la presencia, concentración y comportamiento de indicadores bacterianos (coliformes fecales), virales (fagos somáticos y F específicos) y parasitarios (huevos de helminto, Giardia spp., y Cryptosporidium spp.) en nuestras condiciones ambientales, se realizaron varios muestreos en aguas superficiales, subterráneas, sistemas de potabilización y depuración en la Sabana de Bogotá (Colombia). Los resultados mostraron la presencia de los indicadores propuestos en todas las muestras de agua y concentraciones similares a las encontradas en otros países con condiciones ambientales diferentes.
The worlds population is growing at such rate that not only the demands for water supply have raised considerably but also its contamination levels. Residues from domestic and industrial origin have generated environmental problems and public health issues. Water contamination coming from domestic origin, shows a higher risk because of the quantity of organic matter and the presence of pathogenic microorganisms. Due to determinations of these pathogens requiressophisticated laboratories and the techniques used for their detection are very costly and time consuming, it is proposed an alternative technique using bacteria, virus and parasites as faecal indicators, since they exhibit similar behaviour, and their determination techniques are a lot simpler, faster and low cost. The objective of the present study is to evaluate the occurrence, concentration and behaviour of indicators from bacterial origin as faecal coliforms, from viral origin as somatic coliphages and F-specific RNA bacteriophages, and from parasite origin such as helminth eggs, Giardia cysts and Cryptosporidium oocysts. A series of samples were taken at surface, groundwater, drinking water and wastewater treatment system in the surrounding area of Bogotá (Colombia). The results show the presence of all microbial indicators in all water samples, in similar concentrations to those found in different countries with different environments.
