Avaliação de contaminantes emergentes na água e sedimento na bacia do Alto Iguaçu/PR

Orientador: Prof. Dr. Júlio César Rodrigues de Azevedo

Supervisor no exterior: Drª Sílvia Diaz Cruz

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 15/06/2016

Inclui referências : f. 132-153

Resumo: A introdução contínua de contaminantes emergentes no ambiente pode causar efeitos adversos sobre os ecossistemas das águas receptoras, devido à atividade química e biológica intrínseca de cada composto. Esses poluentes constituem classes de compostos orgânicos, sintéticos ou naturais, contido nos bens de consumo, utilizados por toda a população. Para investigar a presença e riscos desses poluentes, foi realizado monitoramento ao longo de cinco campanhas amostrais, em 10 pontos de coletas, localizados em três afluentes (rio Belém, Atuba e Palmital) do principal rio do Estado do Paraná, o rio Iguaçu. Em cada amostra, 29 compostos emergentes foram analisados, pertencentes a diversas classes (antiinflamatórios, ß-bloqueadores, reguladores lipídicos, antimicrobianos, antissépticos, hormônios sexuais femininos, esteróis e cafeína). A determinação dos compostos foi realizada utilizando extração em fase sólida e cromatografia em fase líquida com detector de arranjo de diodos e cromatografia em fase gasosa hifenada a espectrometria de massas. Para estimativas de risco de cada composto, índices de quociente de risco ambiental foram avaliados para os compostos mais representativos, considerando as concentrações medidas e as concentrações letais médias (CL50) em diferentes grupos tróficos de cada poluente, relatados na literatura. De maneira geral, os resultados indicam que os rios em questão apresentam uma clara influência antrópica, provavelmente proveniente de efluentes domésticos brutos ou oriundos das estações de tratamento de esgoto (ETE). O rio mais impactado foi o rio Belém, principalmente o ponto BL2, encontrando-se altas concentrações, como a de Paracetamol que chegou a 94,68 µg L^-1, isso devido à falta de saneamento da região e por apresentar a maior densidade populacional entre as bacias. As concentrações de parabenos variaram de 0,04 a 3,59 µg L^-1, detectando as maiores concentrações nos pontos mais distantes da nascente, com maior área de drenagem (AT4, BL3 e PA3). Observou-se também que as estações de tratamento de esgoto contribuem para a entrada dos contaminantes ao meio aquático, as quais não são eficientes na remoção dos compostos. Este fato foi observado, pois as concentrações a jusante da ETE são superiores ao ponto de coleta a montante. Por exemplo, no ponto AT4, localizado após a ETE, a concentração Triclosan foi oito vezes superior que no ponto antecessor (AT3). O estudo da avaliação do risco ambiental demonstrou que os quocientes de risco tendem a aumentar ao longo de cada rio, sendo inferiores próximos a nascente e superiores na foz dos rios. Para cada nível trófico observou-se uma sensibilidade a certos compostos. O composto Triclosan tem influência em quatro grupos tróficos, outros apresentam mais especificidade com determinado grupo trófico, como o Diclofenaco e Ibuprofeno para algas, Gemfibrato para peixes ou o propil parabeno para bactérias.

Abstract: The continuous inputs of emerging contaminants into rivers may cause adverse effects in the aquatic ecosystem of receiving water bodies, due to the intrinsic chemistry and biological activity of these compounds. These pollutants constitute classes of organic compounds, synthetic or natural, contained in products consumed by the entire population. In order to investigate the presence and risk of these pollutants, five sampling campaigns were performed at ten collection points. The points are located in three tributaries (Belém, Atuba and Palmital river) of the main river of Paraná state, the Iguaçu River. In each water sample, 29 emerging compounds were determined, belonging to different classes (anti-inflammatories, ßblockers, lipid regulators, antimicrobials, antiseptics, female sexual hormones, sterols and caffeine). The determination of the target compounds was performed using solid phase extraction and liquid chromatography tandem diode array detector and gas chromatography tandem mass spectrometry. Hazardous quotient indexes were estimated for the most representative compounds considering the ratio between measures concentration and EC50 reported values in the literature at different trophic groups of each pollutant. In general, the results indicated that rivers in question have a perceptible anthropic influence, probably from raw domestic sewage or wastewater treatment plants (WWTP) inputs. The most impacted river was the Belém river, especially in BL2 sampling point, where was detected high concentrations, such as Paracetamol, that reached to 94.68 µg L^-1, due to the lacks of sanitation in that area and high population densities. Parabens concentration ranged from 0.04 to 3.59 µg L^-1, detecting the highest concentration in more distant sampling points of sources It was also observed that the wastewater treatment plants are not efficient to removing these compounds, which contribute to aquatic environment pollution. This fact was observed at sampling point AT4, located downstream of WWTP, where the concentration of Triclosan, for example, was eight times higher than the predecessor point (AT3). The study of risk assessment showed the hazard quotients tend to increase downstream. Each trophic level shows its own sensitivity regarding to certain compounds. Whereas some compounds, such as the Triclosan, have influence in the four trophic groups, others show more specificity, such as the Diclofenac and the Ibuprofen for algae, or the Gemfibrozil for fish, or the ethyl paraben for bacteria.