Avaliação fitotóxica e genotóxica de águas residuais após aplicação de tratamento terciário multibarreira

Abstract

Obtaining higher-quality wastewater is a strategy for protecting and preserving water resources. For this reason, the multi-barrier treatment system has proven to be promising and is characterized by the combination of advanced effluent treatment techniques, such as ozonation (O₃), granular activated carbon (GAC) adsorption, and membrane filtration (MP), which work together to remove remaining pollutants and disinfect present microorganisms. Thus, this study aimed to evaluate and monitor the effectiveness of the multi-barrier treatment through physicochemical analyses, phytotoxicity assays with Lactuca sativa, and cytogenotoxicity assays with Allium cepa and the micronucleus test in CHO-K1 cells using flow cytometry. Sanitary effluent samples were collected in April and September from two Wastewater Treatment Plants (WWTPs) in the city of Limeira and subjected to the following treatments: O₃, O₃/GAC, O₃/GAC/O₃, and O₃/GAC/O₃/MP. Physicochemical analyses showed improvement in all analyzed parameters throughout the treatments, with the O₃/GAC/O₃ and O₃/GAC/O₃/MP treatments standing out, presenting values below the detection limit of the equipment. The results with L. sativa revealed inhibition of root growth, indicating phytotoxicity after the O₃/GAC/O₃ and O₃/GAC/O₃/MP treatments (April) and O₃ and O₃/GAC/O₃/MP treatments (September) at the Águas da Serra WWTP; and for all multi-barrier treatments (April) as well as the secondary effluent and O₃/GAC treatment (September) at the Tatu WWTP. In the A. cepa bioassay, a decrease in the mitotic index was observed, suggesting cytotoxicity for all samples collected in April from both WWTPs, except for the O₃/GAC/O₃/MP treatment. For the September samples, cytotoxicity was observed only in the O₃/GAC/O₃/MP treatment at the Águas da Serra WWTP and in the untreated secondary effluent at the Tatu WWTP. In the genotoxicity assessment, neither A. cepa nor CHO-K1 cell cultures showed genotoxic potential in any of the samples analyzed. Therefore, the results indicate the phytotoxic potential of the samples following the O₃/GAC/O₃ and O₃/GAC/O₃/MP multi-barrier treatment systems. In some cases, GAC was effective in removing by-products generated after ozonation, while in others, it did not completely eliminate these substances. Thus, the use of different bioassays to evaluate the toxicity of sanitary effluents subjected to tertiary treatments contributes to the development of strategies aimed at the safe reuse of these effluents, so as not to compromise human health and the environment.

A obtenção de águas residuais de melhor qualidade é uma estratégia de proteção e preservação dos recursos hídricos. Por esta razão, o sistema de tratamento multibarreira tem se mostrado promissor e caracteriza-se pela combinação de técnicas avançadas de tratamento de efluentes, como a ozonização (O3), adsorção por carvão ativado granular (CAG) e filtração por membranas (MP), atuando juntos na remoção de poluentes remanescentes e na desinfecção de microrganismos presentes. Assim, o presente estudo buscou avaliar e monitorar a efetividade do tratamento multibarreira por meio de análises físico-químicas, ensaio de fitotoxicidade com Lactuca sativa e ensaios de citogenotoxicidade com Allium cepa e do micronúcleo em células CHO-K1, por citometria de fluxo. As amostras de efluentes sanitários foram coletadas em abril e setembro de duas Estações de Tratamento de Esgoto (ETE) da cidade de Limeira, e submetidas aos seguintes tratamentos: O3, O3/CAG, O3/CAG/O3 e O3/CAG/O3/MP. A partir das análises físico-químicas, foi possível notar uma melhora de todos os parâmetros analisados no decorrer dos tratamentos, destacando os tratamentos O3/CAG/O3 e O3/CAG/O3/MP com valores abaixo do limite de detecção do equipamento. Os resultados com L. sativa revelaram inibição do crescimento radicular, indicando fitotoxicidade após O3/CAG/O3 e O3/CAG/O3/MP (abril) e O3 e O3/CAG/O3/MP (setembro) da ETE Águas da Serra; para a todos os tratamentos do sistema multibarreira (abril) e efluente secundário e O3/CAG (setembro) da ETE Tatu. No bioensaio com A. cepa foi observado uma diminuição no índice mitótico, sugerindo citotoxicidade para todas as amostras da coleta de abril em ambas as ETE, com exceção da O3/CAG/O3/MP. Com relação às coletas de setembro, foi observada citotoxicidade para a ETE Águas da Serra apenas em O3/CAG/O3/MP e na ETE Tatu antes do tratamento (efluente secundário). Na avaliação de genotoxicidade, tanto em A. cepa quanto em cultura de células CHO-K1, nenhuma das amostras estudadas apresentaram potencial genotóxico. Portanto, os resultados indicam o potencial fitotóxico das amostras após sistema multibarreira O3/CAG/O3 e O3/CAG/O3/MP. Em alguns casos, o GAC foi eficiente na remoção de subprodutos gerados após O3, enquanto em outros, não removeu completamente essas substâncias. Dessa forma, a utilização de diferentes bioensaios para a avaliação da toxicidade de efluentes sanitários submetidos a tratamentos terciários contribui para o desenvolvimento de estratégias voltadas ao reuso seguro desses efluentes, de modo a não comprometer a saúde humana e o meio ambiente.