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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.2022.tde-17022023-190848
Document
Author
Full name
Aline Christine Bernegossi
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2022
Supervisor
Committee
Corbi, Juliano Jose (President)
Miguel, Mariana
Sanches, Ana Leticia Madeira
Santos, Felipe Andre dos
Zaiat, Marcelo
Title in Portuguese
Avaliação da toxicidade do retardador de chamas Tetrabromobisfenol A em matriz de efluente doméstico sintético e isolado
Keywords in Portuguese
Bioensaios
Biota aquática
Ecotoxicidade
Monitoramento ambiental
TBBPA
Abstract in Portuguese
O Tetrabromobisfenol A (TBBPA), é um retardador de chamas constituinte de eletrônicos, fios elétricos, entre outros produtos que possuem composição inflamável. Esse composto é um contaminante emergente, proveniente de águas residuárias não tratadas e deposição incorreta de resíduos eletrônicos. A presença do TBBPA nos corpos hídricos vem sendo documentada em baixas concentrações (concentração máxima detectada em lagos de 4,87 μg.L-1). Sua degradação em sistemas de tratamento biológicos ou químicos vêm sendo estudada, visto que o TBBPA pode causar efeitos tóxicos diversos na biota aquática e desregulação endócrina. Portanto, essa pesquisa visou avaliar os efeitos ecotoxicológicos do TBBPA, isolado e em matriz de efluente, pré e pós tratamento em reatores biológicos anaeróbios operando em condições acidogênica (RA) e metanogênica (RM). Os bioensaios do composto em matriz de efluente foram realizados utilizando as espécies Allonais inaequalis, Ceriodaphnia silvestrii, Chironomus sancticaroli, Daphnia magna e Pristina longiseta. Com o composto isolado a espécie Lymnaea stagnalis também foi utilizada. O risco ecotoxicológico do TBBPA foi classificado com base na estimativa do coeficiente de risco. De forma geral, o RM reduziu a toxicidade aguda do afluente sintético enriquecido com TBBPA (100 μg.L-1) de maneira mais eficaz que o RA, apresentando unidade tóxica de 1,62 comparada a 2,93 (efluente RA) e 3,05 (afluente). Com exceção do efluente RM para A. inaequalis, ambos tratamentos reduziram a toxicidade crônica, possibilitando um amento na reprodução de A. inaequalis, P. longiseta e C. silvestrii quando comparados ao afluente dos reatores. Porém, ambos os efluentes permaneceram com potencial de toxicidade aguda e crônica nas espécies, o que confirma a necessidade de tratamentos complementares antes do lançamento no corpo receptor. Ademais, aplicando os bioensaios com o TBBPA padrão (isolado) foi possível determinar a concentração de efeito de toxicidade aguda em 50% dos organismos (CE50), que variou de 678 μg.L-1 (crustáceo C. silvestrii) a 1526 μg.L-1 (inseto C. sancticaroli), concentrações superiores àquelas detectadas em ambientes aquáticos de água doce. Ressalta-se que não foi possível calcular CE50 para o molusco L. stagnalis nas concentrações testadas (de até 3200 μg.L-1). Com relação à toxidade crônica, apesar da elevada sobrevivência nos testes, houve efeito na reprodução para três espécies com ocorrência no Brasil (A. inaequalis, P. longiseta e C. silvestrii), sendo P. longiseta a espécie mais sensível (CE50 de 2,49 μg.L-1, abaixo da máxima concentração detectada em lagos). O risco ecotoxicológico estimado foi de insignificante à baixo risco para a toxicidade aguda e baixo risco à alto risco para a toxicidade crônica. Os resultados com os efluentes mostram como os bioensaios podem ser usados como ferramenta no monitoramento da qualidade dos efluentes e na escolha de configurações de tratamentos. Além disso, os ensaios de ecotoxicidade crônica se mostraram um indicador de toxicidade importante, mesmo quando os resultados de toxicidade aguda apontam um baixo risco de toxicidade aguda do composto.
Title in English
Toxicity evaluation of the flame retardant Tetrabromobisphenol A isolated and in wastewater matrix
Keywords in English
Aquatic biota
Bioassays
Ecotoxicity
Environmental monitoring
TBBPA
Abstract in English
Tetrabromobisphenol A (TBBPA) is a flame retardant present in electronics, electrical wires, paints and other products with flammable composition. In addition, it is an emerging contaminant that arrives in the aquatic environment through untreated wastewater and incorrect disposal of electronic waste. TBBPA presence in water bodies has been documented at low concentrations (the highest documented concentration in a lake is 4,87 μg.L-1). TBBPA degradation in biological or chemical treatment systems is still being studied as it can cause diverse toxic effects on aquatic biota and endocrine disruption. Therefore, this research aimed to evaluate the ecotoxicological effects of this compound, isolated and in wastewater matrix, pre and post-treatment in anaerobic biological reactors operating under acidogenic (AR) and methanogenic (RM) conditions. Bioassays with the wastewater matrix were performed using the species Allonais inaequalis, Ceriodaphnia silvestrii, Chironomus sancticaroli, Daphnia magna and Pristina longiseta. For the isolated compound, the species Lymnaea stagnalis was also used. The ecotoxicological risk of TBBPA was classified based on the risk coefficient estimate. In general, RM reduced the acute toxicity of synthetic influent enriched with TBBPA (100 μg.L-1) more effectively than RA, presenting a toxic unit of 1.62 compared to 2.93 (RA effluent) and 3.05 (influent). Excepted for the RM effluent for A. inaequalis, both treatments reduced chronic toxicity, allowing an increase in the reproduction of A. inaequalis, P. longiseta and, C. silvestrii when compared to the influent of the reactors. However, both effluents still had the potential for acute and chronic toxicity in the species, which indicates the need for complementary treatments before discharging them into the receiving body. Furthermore, applying the bioassays with the standard TBBPA (isolated) made it possible to determine the concentration of acute toxicity effect in 50% of the organisms (EC50), which ranged from 678 μg.L-1 (crustacean C. silvestrii) to 1526 μg.L-1 (insect C. sancticaroli), concentrations higher than those detected in freshwater environments. Moreover, it was not possible to calculate EC50 for the mollusk L. stagnalis at the tested concentrations (up to 3200 μg.L-1). Regarding chronic toxicity, despite the high survival in the tests, there was an effect on reproduction for three species that exist in Brazil (A. inaequalis, P. longiseta and C. silvestrii), with P. longiseta being the most sensitive species (effective concentration of 2.49 μg.L-1). The ecotoxicological risk ranged from negligible to low risk for acute toxicity and low to high risk for chronic toxicity. The results with the reactors samples show how bioassays can be used to monitor effluents' quality and choose treatment configurations. Also, chronic bioassays are shown to be an important toxicity indicator even when acute results showed that a compound is a low acute risk.
 
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Publishing Date
2023-03-02
 
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