Evaluation of environmental and ecotoxicological risks of wastewater reuse for fish farming

The concern regarding the quality and quantity of drinking water has encouraged the reuse of water as an alternative to tackle this problem. The reuse became therefore an important environmental management tool, aiming at freeing the water of better quality for more noble purposes. The reuse with application in fish farming is a low cost alternative source of protein production, in addition to functioning as a form of recycling nutrients. But the sustainability of this activity is directly related to the quality of treated wastewater and its effects on water quality in fish tanks. Another notable fact is the growing concern about the potential risks inherent in this activity. In this scenario, the need to conduct a deeper study of the risks inherent in the reuse of wastewater, both from an environmental approach as an ecotoxicological point of view. For this, acute toxicity tests were performed, of short duration, to evaluate the toxicity of treated and raw sewage from a sewage treatment plant to tertiary level, composed of a system of stabilization ponds, with the test organisms fish freshwater species Oreochromis niloticus (Nile tilapia). The tests aimed to determine the acute toxicity index (LC50). The treated effluent was used in two distinct stages, with fish older than 60 days and fingerlings with a life span less than 15 days. In both, no mortality was observed in any organism. In the case of raw sewage, the assay was performed with or without aeration, being obtained for the raw sewage without the LC50-24h aeration rates of 68.0% and 35.4% LC50-96h. However, with the applied mechanical aeration at two dilutions of 50 to 100% of raw sewage, the LC50's were found 44.5% (24 h), 41.0% (48 h) and 36.7% (96 h). The assay was also performed to evaluate the level of ammonia toxicity, given that the same has been considered by several researchers-toxic to algae, for zooplankton and fish. For these assays were determined LC50's of 2.01 mg / L NH3-N (2 H), 1.97 mg / L NH3-N (4 h) and 1.66 mg / L NH3-N (up to 96 h) . Furthermore, it was performed a test with ammonia nitrogen varying pH to give three different media - acid, basic and neutral - due to the influence of toxicity on the calculated index. The LC50's found in this case were: 8.70 mg / L for a time of 2 to 4 hours and 6.45 mg / L for 24, 48 and 96 hours for the acid medium; 8.70 mg / L for 2 hours and 6.45 mg / L for 4, 24, 48 and 96 hours for the neutral range; and 1.96 mg / L 2 hours onwards to the basic medium. Finally, a risk analysis methodology was used in order to carry out a study of the potential effects on human health and the environment, and also proposing measures to try to minimize the possible adverse impacts.A preocupação com relação à qualidade e à quantidade de água potável tem incentivado o reúso de água como uma das alternativas para enfrentar este problema. O reúso tornou-se, portanto, um importante instrumento de gestão ambiental, visando à liberação da água de melhor qualidade para fins mais nobres. O reúso com aplicação na piscicultura constitui fonte alternativa de produção de proteína a baixo custo, além de funcionar como uma forma de reciclagem de nutrientes. Mas, a sustentabilidade desta atividade está diretamente relacionada à qualidade do efluente tratado e seus efeitos sobre a qualidade da água nos tanques de peixes. Outro fato notório é a crescente preocupação com os riscos potenciais inerentes a esta atividade. Diante deste cenário, surgiu a necessidade de realizar um estudo mais profundo dos riscos inerentes ao reúso de águas residuárias, tanto numa abordagem ambiental, como num ponto de vista ecotoxicológico. Para isso, foram realizados testes de toxicidade aguda, de curta duração, para avaliação da toxicidade dos efluentes tratado e bruto provenientes de uma Estação de Tratamento de Esgoto a nível terciário, composto por um sistema de lagoas de estabilização, tendo como organismos-teste peixes de água doce da espécie Oreochromis niloticus (tilápia do Nilo). Os testes objetivaram determinar o índice de toxicidade aguda (LC50). O efluente tratado foi utilizado em duas etapas distintas, com peixes com idade superior a 60 dias e alevinos com tempo de vida inferior a 15 dias. Em ambos, não foi observada mortalidade de nenhum organismo. No caso do esgoto bruto, o ensaio foi realizado com e sem aeração, sendo obtido para o esgoto bruto sem aeração os índices de LC50-24h de 68,0% e LC50-96h de 35,4%. Já com a aeração mecânica aplicada às duas diluições de 50 e 100% de esgoto bruto, os LC50’s encontrados foram de 44,5% (24 h), 41,0% (48 h) e 36,7% (96 h). O ensaio foi também realizado para avaliação do nível de toxicidade da amônia, tendo em vista que a mesma tem sido considerada por vários pesquisadores um produto tóxico às algas, ao zooplâncton e aos peixes. Para estes ensaios foram determinados os LC50’s de 2,01 mg/L NH3-N (2 h), 1,97 mg/L NH3-N (4 h) e 1,66 mg/L NH3-N (até 96 h). Além disso, foi realizado um ensaio com nitrogênio amoniacal variando-se o pH para originar três meios distintos – ácido, neutro e básico – devido a influência deste no índice de toxicidade calculado. Os LC50’s encontrados neste caso foram: 8,70 mg/L para o tempo de 2 a 4 horas e 6,45 mg/L para 24, 48 e 96 horas para o meio ácido; 8,70 mg/L para 2 horas e 6,45 mg/L para 4, 24, 48 e 96 horas para o meio neutro; e, 1,96 mg/L de 2 horas em diante para o meio básico. Por fim, foi utilizada uma metodologia de análise de riscos buscando-se realizar um estudo dos efeitos potenciais à saúde humana e ao meio ambiente, e ainda propondo-se medidas para tentar minimizar os possíveis impactos adversos