II COMPARAÇÃO DO EFEITO DA TOXICIDADE EM EFLUENTES COM O USO DE DESINFETANTES: HIPOCLORITO X FERRATO DE SÓDIO.

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1 22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 14 a 19 de Setembro Joinville - Santa Catarina II COMPARAÇÃO DO EFEITO DA TOXICIDADE EM EFLUENTES COM O USO DE DESINFENTES: HIPOCLORITO X FERRATO DE SÓDIO. Luciana S. Cardoso (1) Bióloga pela PUCRS, Mestre em Botânica, Doutora em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental-UFRGS; ex-bolsista CNPq Recém-Doutor PROSAB 3 no IPH-UFRGS; lu.scardoso@ig.com.br Sérgio João De Luca(2) Doutor em Engenharia Ambiental-North Carolina St University, NCSU, EUA; professor titular no Depto. de Saneamento Ambiental-IPH-UFRGS; dlk@vortex.ufrgs.br. Rua Marques do Pombal, 327/901; Bairro Moinhos de Ventos; Porto Alegre/RS, Brasil; cep RESUMO No Brasil, estudos sobre a redução de toxicidade em estações de tratamento de despejos líquidos doméstico e industrial estão sendo iniciados e as informações ainda não estão disponíveis. Embora existam dados físico-químicos que avaliam a eficiência das estações de tratamento existentes, nada se sabe sobre os efeitos potenciais que a carga química remanescente pode causar ao corpo receptor, em termos ecotoxicológicos. Em função dos objetivos de uso das águas destes corpos receptores, é importante que se comece a obter essas informações nas estações em operação, para que se possa avaliar eventuais impactos que um efluente quimicamente complexo, embora tratado, pode causar à biota. O objetivo deste trabalho foi verificar a possibilidade de interferência dos desinfetantes utilizados no tratamento de esgotos, hipoclorito e ferrato de sódio, na toxicidade da biota aquática. Os resultados aqui obtidos atém-se somente às amostras ensaiadas, sem nenhuma variabilidade temporal, já que este fator não era objetivo deste trabalho. Em alguns casos isolados, a baixa concentração de oxigênio foi um fator responsável pela mortalidade dos peixes nos testes, assim como o elevado ph nos testes com NaOH. Neste trabalho, os diferentes sistemas de operação das ETEs não influenciaram na redução da toxicidade nos vários experimentos efetuados. Contudo, na ETE Sapucaia, que opera com lodos ativados, apenas nos experimentos com a utilização do ferrato como desinfetante, foi verificada a redução do efeito tóxico, sugerindo que alguma espécie de limpeza foi efetuada com os compostos do efluente. Os resultados aqui obtidos não podem ser extrapolados e nem generalizados para a região metropolitana de Porto Alegre. Apenas serviram para mostrar que realmente é difícil

2 identificar a causa da toxicidade de um efluente, mas que resultados inesperados como os obtidos com o ferrato devem ser melhor analisados. PALAVRAS-CHAVE: tocixidade, desinfecção, Pimephales promelas. INTRODUÇÃO No Brasil, estudos sobre a redução de toxicidade em estações de tratamento de despejos líquidos doméstico e industrial estão sendo iniciados e as informações ainda não estão disponíveis. Embora existam dados físico-químicos que avaliam a eficiência das estações de tratamento existentes, nada se sabe sobre os efeitos potenciais que a carga química remanescente pode causar ao corpo receptor, em termos ecotoxicológicos. Em função dos objetivos de uso das águas destes corpos receptores, é importante que se comece a obter essas informações nas estações em operação, para que se possa avaliar eventuais impactos que um efluente quimicamente complexo, embora tratado, pode causar à biota. A caracterização química de uma ETE, isoladamente, não indica o potencial tóxico de uma mistura complexa aos organismos aquáticos. Assim, a ausência ou presença de toxicidade nos despejos tratados é avaliada através do uso de organismos vivos (ZAGATTO et al., 1992). O objetivo deste trabalho foi verificar a possibilidade de interferência dos desinfetantes utilizados no tratamento de esgotos, hipoclorito e ferrato de sódio, na toxicidade da biota aquática. MATERIAIS E MÉTODOS Foram testados efluentes de três ETEs (Serraria, Sapucaia, Esmeralda) em três tempos de detenção hidráulica, sendo estes distintos para as substâncias utilizadas no processo de desinfecção (hipoclorito e ferrato), conforme tabela 1 abaixo. As amostras foram coletadas de forma pontual, com uso de caminhão-tanque em cada uma das ETEs para a montagem das diversas etapas dos experimentos. Tabela 1 - Tempos de detenção (Td) para aos desinfetantes utilizados. Td1 Td2 Td3

3 Hipoclorito /Decloração(min) Ferrato (min) As características de operação cada uma destas ETEs são: ETE Esmeralda/Digestor Anaeróbio DMAE; ETE Serraria/Lagoas de Estabilização DMAE; ETE Sapucaia do Sul/Lodos Ativados CORSAN. Tanto para o sistema de desinfecção por hipocloração (6mg/L e 13 mg/l de HOCl) quanto por ferratação (8 mg/l e 15 mg/l de K2FeO4) duas concentrações apontadas foram empregadas. Um volume de 10 l da amostra foi colocado em Becker, adicionado o desinfetante na quantidade equivalente à concentração desejada, agitado durante 1 min em intervalos de 10 min até o término do experimento. O experimento com hipocloração foi seguido de decloração, sendo o sulfito de sódio adicionado durante a metade do tempo do experimento na amostra. Testes adicionais foram efetuados para verificar o efeito isolado do ph, onde NaOH 1M foi adicionado em quantidades equivalentes à concentração existente em soluções de hipoclorito e de ferrato utilizados nos experimentos. Após a realização destes experimentos foi efetuado uma nova bateria com testes de diluição (efluente bruto e diluído 2x e 6x), empregando efluentes destas 3 ETEs e mais de uma quarta ETE (ERQA = ETE Campus da UFRGS/RSB UFRGS/IPH). Por fim, foi efetuado um experimento de denitrificação química (com diluição 1:3) apenas com efluente da ETE ERQA para verificar se efeito tóxico era resultado da grande presença de amônia no efluente (De Luca, 2002). Os testes de toxicidade foram desenvolvidos no Laboratório de Ecotoxicologia, do Centro de Ecologia da UFRGS, sendo o peixe Pimephales promelas o organismo alvo utilizado. O teste seguiu as normas preconizadas no Standard Methods, 1998 para toxicidade crônica com este tipo de organismo.

4 RESULDOS Os resultados dos testes de toxicidade expostos na tabela 2 evidenciaram que as amostras brutas de esgotos das três ETEs analisadas apresentavam toxicidade aguda. Toxicidade aguda também foi verificada nos experimentos com 6 e 13 mg/l de hipoclorito, sendo o efeito levemente amenizado (>EA) apenas para a ETE Serraria no experimento com hipoclorito 6 mg/l. Contudo, as amostras da ETE Sapucaia no tratamento com ferrato apresentou redução no efeito tóxico, em ambas concentrações testadas. Isto evidenciou que o ferrato reagiu com alguma substância de efeito tóxico contida no esgoto, melhorando a qualidade do efluente para a biota aquática. Tabela 2 - Efeito observado nos testes de toxicidade crônica com Pimephales promelas. Amostras TIPO DE EXPERIMENTO BRUTO DILUIÇÃO HOCl K2FeO4 NaOH 10M 2X 6X 6 mg/l 13 mg/l 8 mg/l 15 mg/l eq. 8mg/L Eq. 15 mg/l ETE Serraria Td1

5 EA ETE Serraria Td3 ETE Sapucaia Td2A

6 ETE Sapucaia Td2B EA ETE ERQA x x x x

7 x x ETE Esmeralda Td1 ETE Esmeralda Td3 = toxicidade aguda (96h); EA= efeito agudo (7d, p 0,05); = sem efeito (7d, p>0,05); Td1 = 10,8 L/min; Td2A=T2B= 20 L/min; Td3= 40 L/min

8 Com objetivo de verificar o efeito do ph como responsável pela toxicidade apresentada, independentemente do desinfetante utilizado, experimentos com adição de NaOH ao efluente bruto foram efetuados. Toxicidade aguda foi verificada em todos os experimentos com NaOH. A diluição do efluente (2x e 6x) reduziu o efeito de toxicidade em todos os efluentes testados. Porém, no experimento de denitrificação foi verificada toxicidade aguda, mostrando que outro composto que não a amônia (Tabela 3) estava sendo responsável pela toxicidade na amostra. Tabela 3. Faixas de valores de Nitrogênio Amoniacal nos Efluentes Tratados Biologicamente. ETE Valor médio Faixa (NH3 -N -mg/l) (NH3 -N -mg/l) RSB/IPH/UFRGS 8,30 4,77-11,83 SERRARIA 8,21 5,51-12,76 ESMERALDA 30,84 2,75-68,43 SAPUCAIA 6,21

9 0,67-21,31 Os valores médios de ph e oxigênio dissolvido (OD) nos experimentos da tabela 4 mostram que os teores de ph mais elevados realmente foram os obtidos nos experimentos com este objetivo (NaOH). Tabela 4 Valores médios de ph e oxigênio dissolvido (OD) nas baterias de experimentos nos testes de toxicidade crônica com Pimephales promelas. experimento ph OD (mg/l) Inicial Final Inicial Final bruto HOCl 7,2 8,1 7,1 8,0 HOCl 6mg/L 7,3 8,1 7,8

10 8,1 HOCl 13mg/L 7,3 8,1 7,3 8,0 bruto K2FeO4 7,6 7,9 8,5 8,4 K2FeO4 8mg/L 7,4 8,1 8,4 8,4 K2FeO4 15mg/L 7,3 8,0 8,5 8,2 NaOH 6mg/L 8,3

11 8,5 8,0 7,0 NaOH 13mg/L 9,0 8,6 8,2 6,4 diluição 7,4 7,7 8,3 7,9 denitrificação 7,5 7,6 8,3 7,8 O teor de oxigênio dissolvido médio não foi o fator desencadeador da toxicidade verificada nos experimentos, embora em alguns efluentes de ETEs específicas os níveis atingidos no final tenham sido extremamente baixos. Nestes casos específicos, o fator oxigênio provavelmente tenha sido o responsável pela mortalidade dos peixes nos testes de toxicidade, como p. ex.: efluente da ETE Sapucaia nos testes com hipoclorito (4,5 mgod/l em 6 mg HOCl/L; 5,0 mgod/l em 13 mg HOCl/L) e nos experimentos com NaOH na concentração equivalente a 6mg/L de hipoclorito (4,0 mgod/l em Sapucaia Td2A e Esmeralda Td3) e a 13 mg/l de hipoclorito (0,5 mgod/l em Serraria Td3 e 4,0 mgod/l em Esmeralda Td3).

12 CONCLUSÕES Os resultados aqui obtidos atém-se somente às amostras ensaiadas, sem nenhuma variabilidade temporal, já que este fator não era objetivo deste trabalho. Esperava-se que grande parte da toxicidade observada fosse atribuída à elevada concentração de amônia no efluente, constatado nos experimentos com diluição das amostras brutas. Porém, em alguns casos isolados, a baixa concentração de oxigênio foi um fator responsável pela mortalidade dos peixes nos testes, assim como o elevado ph nos testes com NaOH. Neste trabalho, os diferentes sistemas de operação das ETEs não influenciaram na redução da toxicidade nos vários experimentos efetuados. Contudo, na ETE Sapucaia, que opera com lodos ativados, apenas nos experimentos com a utilização do ferrato como desinfetante, foi verificada a redução do efeito tóxico, sugerindo que alguma espécie de limpeza foi efetuada com os compostos do efluente. Os resultados aqui obtidos não podem ser extrapolados e nem generalizados para a região metropolitana de Porto Alegre. Apenas serviram para mostrar que realmente é difícil identificar a causa da toxicidade de um efluente, mas que resultados inesperados como os obtidos com o ferrato devem ser melhor analisados. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DE LUCA, S. J., Coordenador. PROSAB III, Tema 2. Relatório de Pesquisa. FINEP/RJ, SNDARD METHODS FOR EXAMINATION OF WATER AND WATEWATER. In: EARTON, A., CLESCERI, L. S.& GREENBERG, A. E. (eds.). 20ª ed. Washington, American Public Health Association, American Water Works Association, Water Enviroment Federation ZAGATTO, P.A., BERTOLETTI, E., GOLDSTEI, E.G. & SOUZA, H.B. de. Avaliação de toxicidade em sistema de tratamento biológico de afluentes líquidos. Revista Sabesp, n. 166, p