Effects associated of micropollutants of emerging concern in a water body from a mid-sized city

A contaminação dos recursos hídricos decorrente de uma série de compostos contaminantes de preocupação emergente tornou-se um grande perigo para a saúde humana e animal nos últimos anos. Esses compostos são substâncias biologicamente ativas, dentro dos quais se destacam os desreguladores endócrinos e os antibióticos. Podem atingir diversas matrizes ambientais, principalmente como consequência do lançamento de esgoto, e desencadear efeitos adversos aos organismos expostos a concentrações traço. Como forma de identificar a presença e os efeitos proporcionados por esses contaminantes no ambiente, ensaios biológicos, análises químicas e tecnologias de biologia molecular têm se mostrado ferramentas promissoras na determinação desses compostos principalmente em corpos hídricos. Tendo em vista as crescentes preocupações proporcionadas pela poluição no comprometimento do ambiente e da biota aquática ressaltadas em inúmeros trabalhos científicos, esse estudo objetivou avaliar o impacto do lançamento de esgotos in natura associado a contaminantes de preocupação emergente em água e sedimento do corpo hídrico a montante e a jusante do centro urbano de um município de médio porte. Índices numéricos foram empregados para avaliar a qualidade da água para usos múltiplos (abastecimento e proteção da vida aquática) do corpo hídrico em amostras coletadas mensalmente de janeiro a agosto de 2017. A presença de atividade estrogênica foi avaliada utilizando o ensaio YES (Yeast Estrogen Screen) e a composição bacteriana e a presença de genes que conferem resistência a antibióticos foram acessadas por metagenômica nas amostras de água e sedimento. Os ensaios biológicos YES, foram complementados pela análise cromatográfica para identificar compostos estrogênicos. A toxicidade crônica das amostras foi avaliada em ensaios de curta duração com a microalga Raphidocelis subcapitata para a água e com o cladócero Ceriodaphnia dubia para o sedimento. Os resultados permitiram constatar a deterioração da qualidade da água após passar pela cidade e a péssima qualidade para a proteção da vida aquática, tanto antes quanto após o centro urbano. Estrogenicidade foi observada nas amostras coletadas a jusante do centro urbano em todos os meses de coleta, com concentração máxima em equivalentes de 17--estradiol (EQ-E 2 ) de 31,5 ng/L, e a montante em apenas um mês de coleta, com concentração de EQ-E 2 igual a 0,28 ng/L. Foi possível identificar a presença dos micropoluentes 4-octilfenol, 4-nonilfenol, bisfenol-A e 17-- estradiol nas amostras de água a jusante e 17-α-etinilestradiol a montante do centro urbano. Genes de resistência a antibióticos foram verificados em todas as amostras coletadas. Os ensaios ecotoxicológicos não correlacionaram com a presença de contaminantes de preocupação emergente verificados nas amostras de água e sedimento pelos ensaios biológicos, análise cromatográfica e de biologia molecular. A combinação de ensaios biológicos com análises cromatográfica e molecular mostrou que a poluição do corpo hídrico devido a presença de micropoluentes pode oferecer riscos ao ecossistema aquático e à saúde humana, bem como a falta de proteção adequada de um dos mananciais de abastecimento da cidade.Contaminants of emerging concern in surface waters have become a serious human and animal health hazard in recent years. Endocrine disruptors and antibiotics are among the most worrisome of these biologically active compounds. They can spread to various environmental compartments, mainly through sewage discharge to receiving waters, and unleash adverse effects in exposed organisms at trace levels. Biological assays, chemical analyses and molecular biology techniques have been shown to be promising tools for identification of the environmental effects caused by these compounds, especially in aquatic ecosystems. Given the growing concern regarding the presence of micropollutants in surface waters reported in innumerous recent studies, the objective of this study was to compare and evaluate effects associated with contaminants of emerging concern in a water body, upstream from a municipal water treatment station and downstream from the point of raw sewage discharge in a mid-sized Brazilian city. Numerical indices were employed to evaluate water quality for multiple uses (water supply and protection of aquatic wildlife) in samples collected monthly from January to August, 2017. Estrogenic activity was quantified by the yeast estrogen screen (YES) and the presence of antibiotic resistance genes (ARG) and bacteria (ARB) were detected through metagenomic analysis of water column and sediment samples. YES results were complemented by chromatography to identify estrogenic compounds. Chronic toxicity was evaluated in short-term tests using the green algae Raphidocelis subcapitata for water samples and the cladoceran Ceriodaphnia dubia for sediment samples. Results showed water quality was deteriorated after passage through the city and was improper for protection of aquatic wildlife both upstream and downstream of the urban area. Estrogenicity was detected in all water samples collected downstream, with a maximum concentration of 31.5 ng/L 17--estradiol equivalents (E2-Eq). Only one monthly sample collected upstream showed estrogenicity of 0.28 ng/L E2-Eq. Micropollutants detected downstream from the sewage discharge point included 4- octylphenol, 4-nonylphenol, bisphenol-A and 17--estradiol, while upstream only 17-α- ethinyl estradiol was found. ARGs were found in all water and sediment samples collected, both upstream and downstream of the urban center. Ecotoxicological results did not correlate with the presence of contaminants of emerging concern detected through YES, chromatography or molecular biology. The combination of biological assays with chromatographic and molecular analysis has shown that pollution of the water body due to the presence of micropollutants can pose risks to the aquatic ecosystem and human health as well as the lack of adequate protection of one of the city's two drinking water sources.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio