Retention of endocrine disruptors present in wastewater using constructed wetlands

Orientadores: Denis Miguel Roston, Sonia Claudia do Nascimento de QueirozTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia AgrícolaResumo: Constructed wetlands são sistemas naturais de tratamento de águas residuárias e de abastecimento, que removem poluentes por macrófitas aquáticas e pelo biofilme formado nas raízes dessas plantas fixadas a um meio suporte. Esse método de tratamento tem como vantagem o baixo custo de implantação e manutenção, economia de energia elétrica durante seu funcionamento, além de serem eficientes na remoção de poluentes. Os poluentes que tem gerado grande preocupação devido aos riscos à saúde humana e ao meio ambiente são os interferentes endócrinos. Essas substâncias estão cada vez mais presentes no meio ambiente, especialmente nos corpos hídricos, e podem causar câncer em seres humanos e animais, mutagenicidade nos órgãos reprodutores das espécies animais presentes na biota aquática, esterilidade em homens, entre outros efeitos adversos à saúde. Portanto a presença dessas substâncias em águas residuárias tem despertado grande preocupação e o uso de métodos para a remoção das mesmas é de extrema relevância e importância. Neste contexto, o presente projeto visou avaliar a eficiência de constructed wetlands de fluxo subsuperficial horizontal, em escala de bancada, na retenção/remoção dos interferentes endócrinos: bisfenol A (BPA), etinilestradiol (EE2) e levonorgestrel (LNG) adicionados à esgoto sintético previamente preparado. Foram utilizados quatro diferentes tipos de wetlands: três contendo brita como meio suporte, uma cultivada com Cyperus isocladus (WL1), uma sem macrófita (WL2) e outra cultivada com Eichhornia crassipes (WL3); a quarta wetland (WLC) possuía além da brita, carvão de bambu (Dendrocalamus asper) como meio suporte, e foi cultivada com a mesma macrófita de WL1. Foram avaliados também a toxicidade do esgoto sintético, a adsorção no meio suporte utilizado, e a absorção dos interferentes endócrinos pelas macrófitas. Parâmetros físico-químicos como pH, demanda química de oxigênio, carbono orgânico dissolvido, série de sólidos, série de nitrogênio, e fósforo total, assim como a quantidade de biomassa, e concentração de macro e micronutrientes nas macrófitas também foram avaliados. As retenções médias de BPA foram de 80,7 (± 6%) em WLC, para WL1 42,3 (± 16,8%), em WL2 30,2 (± 19,5%) e para WL3 20,0 (± 21,1%). Para EE2 as retenções médias foram 85,2 (± 3,4%) para WLC, 51,4 (± 9,7%) em WL1, 23,3 (± 17,6%) em WL2 e 55,4 (± 4,3%) em WL3. Para o hormônio LNG a WLC obteve retenção de 82,7 (± 5,0%), 74,2 (± 9,3%) em WL1, 81,2 (± 5,0%) em WL2 e por fim, 82,8 (± 6,8) em WL3. Com os resultados obtidos, conclui-se que as constructed wetlands avaliadas são sistemas eficientes de tratamento de interferentes endócrinos em águas residuárias, podendo ser utilizadas para mitigação desse tipo de contaminação ambientalAbstract: Constructed wetlands are natural systems of wastewater treatment and supply, which remove pollutants by aquatic macrophytes and the biofilm formed in the roots of these plants attached to a support medium. This method of treatment has the advantage of low cost of implantation and maintenance, saving of electricity during its operation, besides being efficient in the removal of pollutants. The pollutants that have generated great concern due to the risks to human health and the environment are endocrine disrupters. These substances are increasingly present in the environment, especially in water bodies, and can cause cancer in humans and animals, mutagenicity in the reproductive organs of animal species present in aquatic biota, sterility in men, among other adverse health effects. Therefore, the presence of these substances in wastewater has raised great concern and the use of methods to remove them is extremely relevant and important. In this context, the present project aimed to evaluate the efficiency of horizontal subsurface flow constructed wetlands, in bench scale, in the retention/removal of endocrine disruptors: bisphenol A (BPA), ethinylestradiol (EE2) and levonorgestrel (LNG), added to synthetic wastewater previously prepared. Four different types of wetlands were used: three containing gravel as support medium, one cultivated with Cyperus isocladus (WL1), one without macrophyte (WL2), and another cultivated with Eichhornia crassipes (WL3); the fourth wetland (WLC) had besides gravel, bamboo charcoal (Dendrocalamus asper) as support medium, and was cultivated with the same WL1 macrophyte. The toxicity of the synthetic wastewater, the adsorption in the medium used, and the absorption of the endocrine disruptors by the macrophytes were also evaluated. Physicochemical parameters such as pH, chemical oxygen demand, dissolved organic carbon, solids series, nitrogen series, and total phosphorus, as well as the amount of biomass and macro and micronutrient concentrations in the macrophytes, were also evaluated. The mean retentions of BPA were 80.7 (± 6%) at WLC, to WL1 was 42.3 (± 16.8%), at WL2 30.2 (± 19.5%) and for WL3 20.0 (± 21.1%). For EE2 the mean retentions were 85.2 (± 3.4%) to WLC, 51.4 (± 9.7%) to WL1, 23.3 (± 17.6%) to WL2 and 55.4 (± 4.3%) at WL3. For the hormone LNG the WLC obtained retention of 82.7 (± 5.0%), 74.2 (± 9.3%) in WL1, 81.2 (± 5.0%) in WL2 and, 82.8 (± 6.8) at WL3. With the results obtained, it can be concluded that the constructed wetlands evaluated are efficient systems for the treatment of endocrine disruptors in wastewater, and can be used to mitigate this type of environmental contaminationDoutoradoAgua e SoloDoutora em Engenharia Agrícola149364/2014-8CNPQCAPE