Estudo da qualidade ambiental de regiões com captação de água para abastecimento público

Abstract

A desinfecção da água é um processo de grande importância para redução de doenças veiculadas pela água contaminada. Entretanto nos últimos 40 anos pesquisadores verificaram a correlação do consumo de água tratada com efeitos à saúde, como o câncer. Já foi comprovada a formação de subprodutos de desinfecção (DBPs) durante a reação do cloro com a matéria orgânica presente no meio aquático. Recentemente tem sido relatadas a presença de compostos em concentrações muito baixas no ambiente, os micropoluentes emergentes (MEs), sendo a maioria desses ainda não regulamentada quanto à limitação de seus usos. Assim, é válido considerar que a qualidade da água tratada depende da água bruta, pois muitos contaminantes podem ser carreados até o tratamento final. MEs estão presentes na composição de fármacos, produtos de cuidados pessoais, hormônios esteróides, disruptores endócrinos, substâncias químicas industriais e pesticidas. Pesquisas anteriores na área de estudo verificaram contaminação do sedimento, em locais destinados à captação de água potável no Rio Taquari (RS), próximos a uma área em processo de remediação de solo contaminado por conservantes de madeira. Dando continuidade, o objetivo do presente estudo foi analisar a presença de contaminantes em locais de captação de água potável, definindo as fontes e os efeitos tóxicos e genotóxicos desses estressores como um parâmetro de qualidade para o ecossistema, sua influência na água tratada e possíveis reflexos para a saúde humana. Os locais de captação no rio Taquari e as estações de tratamento de água, ETAS (WTP), estudados nesta bacia foram: (Ta063 - WTP01), (Ta032 - WTP02), (Ta011 - WTP03) e (Ta006 - WTP04). Os pontos de amostragem foram nomeados de acordo com as letras iniciais do rio (Ta), seguidas pelo número de quilômetros de distância em relação à foz. Na primeira etapa (2015), foi realizada a investigação da qualidade do Rio Taquari através de análises químicas, de toxicidade, genotoxicidade e mutagênese nos sedimentos e águas em locais destinados à captação de água potável. Para definir os usos e cobertura do solo como possíveis fontes de contaminantes da bacia foram utilizadas ferramentas de sistemas de informação geográfica (SIG). Os resultados dessa etapa da pesquisa indicaram a presença de estressores citotóxicos e genotóxicos, em sedimento e em água, com prevalência de mutagênicos de ação direta. Na análise química dos estressores descritos em estudos anteriores (hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e metais pesados) observou-se pequena contribuição para explicar os danos detectados nos atuais ensaios de genotoxicidade. As respostas do ensaio Salmonella/microssoma indicaram que o local Ta032 teve a maior potência mutagênica em extratos orgânicos de sedimentos, enquanto o Ta063 em extratos de água. Análises no teste de Allium cepa, aplicado aos sedimentos in natura, mostraram indução significativa de micronúcleos em Ta032. Entretanto, bioensaios com embriões de Danio reio (FET), nas amostras de água superficial, não detectaram respostas significativas. Este conjunto de resultados gerou alerta quanto à natureza da mistura complexa presente nos locais de captação de água potável, somadas às evidências definidas pelas análises de SIG quanto ao predomínio de atividades relacionadas à agricultura. Além disso, em Ta063 foram encontradas atividades industriais de médio a alto potencial poluidor próximas. Na segunda etapa de trabalho (2017) foi investigada a água antes (bruta) e após o tratamento (tratada) para verificar a influência da carga orgânica presente nesse manancial na geração de subprodutos perigosos durante o processo de cloração. As coletas foram realizadas no interior das estações de tratamento. Os resultados mostraram que a água bruta teve uma menor contaminação em relação à primeira etapa do estudo, sendo a mutagênese encontrada apenas na WTP03, com e sem ativação metabólica (S9). Nas amostras de água tratada foram encontrados resultados significativos para as duas linhagens de Salmonella, sendo a TA100 mais sensível em ensaios diretos. O local com maior potência mutagênica foi WTP04, seguido de WTP02, WTP01 e WTP03. Dados de amostragem realizada anteriormente no local WTP04 (2015), incluídos neste estudo, mostraram que compostos mutagênicos na água tratada deste local já estavam presentes. Alguns resultados observados na água bruta e tratada apresentaram padrões diferentes de mutagênese esperada em consequência da formação de DBPs e detectadas pelo ensaio Salmonella como relatado na literatura, gerando preocupação quanto à origem de contaminantes presentes nestas amostras. As análises químicas indicaram que o local WTP04 foi o que apresentou maiores teores de MEs totais, sendo a atrazina, paracetamol e ácido salicílico, os predominantes. Nos demais locais também foram encontrados MEs, sendo o WTP02 com menor valor total na água tratada, representando uma redução de 45,3% de MEs comparados com a bruta. Embora os resultados da água bruta do segundo trabalho tenham apresentado menor potencial mutagênico, a presença de MEs e as respostas de mutagênese nas amostras da primeira etapa, indicaram que estão sendo carreados contaminantes para o rio, sejam por esgoto doméstico, atividades agrícolas ou industriais e depositados no sedimento. Os resultados de MEs mostraram que, embora apresentem redução nas águas tratadas em relação às brutas, ainda estiveram presentes após tratamento. Além disso, a maioria dos MEs, com exceção da atrazina, não contribuíram na mutagênese detectada pelo ensaio Salmonella, já que as amostras brutas foram quase todas negativas. Entretanto, após tratamento, a mutagênese foi encontrada em todas as ETAS, podendo os MEs também estarem reagindo com o cloro, contribuindo na formação de DBPs mutagênicos com padrão diferente do esperado, após o tratamento convencional. Assim, é necessário reforçar um alerta quanto à presença de substâncias perigosas nos locais de estudo, possivelmente distribuídas para a população; a necessidade de controle, fiscalização e estabelecimento de melhores padrões para a preservação da vida aquática, conservação dos mananciais e potabilidade da água distribuída à população.

Water disinfection is an important process to reduce diseases transmitted by contaminated water. However, in the last 40 years, researchers have found a correlation between the consumption of treated water with effects on health, such as cancer. The formation of disinfection byproducts (DBPs) during the reaction between chlorine and the organic matter present in the aquatic ecosystem has already been proved. Recently, compounds have been found at very low concentrations in the environment, the emerging micropollutants (EMs), and most of them have not yet been regulated to limit their uses. Thus, it is valid to consider that the quality of treated water depends on the raw water, since many contaminants may be carried to the final treatment. EMs are present in the composition of drugs, personal care products, steroid hormones, endocrine disruptors, industrial chemical substance and pesticides. Previous research in the area of study found sediment contamination at sites to be used to abstract drinking water from the Taquari River (Brazil/RS), close to an area which is undergoing a process of remediation of soil contaminated by wood conservants. The objective of the present study was to analyze the presence of contaminants at sites where drinking water is abstracted, defining the sources and toxic and genotoxic effects of these stressors as a parameter of quality for the ecosystem, their influence on treated water and possible reflexes for human health. The Taquari River abstraction sites and water treatment plants (WTP) studied in this basin were: (Ta063 - WTP01), (Ta032 - WTP02), (Ta011 - WTP03) and (Ta006 - WTP04). The sampling points were named according to the initial letters of the river (Ta), followed by the number of kilometers away from the mouth. In a first stage (2017), the quality of Taquari River was investigated through chemical analyses and toxicity, genotoxicity and mutagenesis in the sediments and water at sites used for the abstraction of drinking water. To define the uses and soil cover as possible sources of contaminants in the basin, geographic information systems (GIS) tools were used. The results of this stage of research indicated the presence of cytotoxic and genotoxic stressors in sediment and in water, with the prevalence of direct action mutagenics. In the chemical analysis of the stressors described in previous studies (polycyclic aromatic hydrocarbons and heavy metals), a small contribution was observed to explain the damages detected in the current genotoxicity assays. The responses of the Salmonella/microsome assay indicated that site Ta032 had the greatest mutagenic potency in organic extracts of sediments, while for Ta063 it was in extracts of water. Analyses in the Allium cepa test applied to in natura sediments showed a significant induction of micronuclei at Ta032. However, bioassays with Danio rerio embryos (FET) in the samples of surface water did not detect significant responses. This set of results generated an alert regarding the nature of the complex mixture present at the drinking water abstraction sites, summing up the evidence defined by the GIS analyses as to the predominance of agricultural activities. Besides, at Ta063 industrial activities with a medium to high potential for pollution were found close by. In the second stage of the study (2015), water was investigated before (raw) and after treatment (treated) to look at the influence of the organic load present in this source on the generation of hazardous byproducts during the chlorination process. The samplings were performed in the treatment plants. The results showed that the raw water had less contamination compared to the first stage of the study, and mutagenesis was found only in WTP03, with and without S9. In the samples of treated water significant results were found for the two strains, TA100 being the most sensitive in direct assays. The site with the greatest mutagenic potency was WTP04, followed by WTP02, WTP01 and WTP03. Data of a sampling performed previously at site WTP04 (2015) included in this study showed that the mutagenic compounds in the water treated from this site were already present. Some results observed in the raw and treated water presented different patterns of mutagenesis expected mutagenesis as a result of DBPs formation and detected by the Salmonella assay as reported in the literature, causing concern regarding the origin of contaminants present in these samples. The chemical analyses indicated that site WTP04 presented the highest total EM contents, the predominant ones being atrazine, paracetamol and salicylic acid. At the other sites, EMs were also found, WTP02 being the one with the lowest total value in the treated water, representing a 45.3% reduction of EMs compared to the raw one. Although the results of raw water in the second study had less mutagenic potential, the presence of EMs and the mutagenesis responses in the samples of the first stage indicated that contaminants are being carried into the river, be it by domestic sewage, agricultural or industrial activities, and deposited in the sediment. The results of EMs showed that, although they present a reduction in the treated waters compared to the raw ones, they were still present after treatment. Moreover, most of the EMs, except for atrazine, did not contribute to the mutagenesis detected by the Salmonella assay, since the raw samples were almost all negative. However, after treatment, mutagenesis was found at all Water Treatment Plants (WTPs), and the EMs may also be reacting with the clorine, contributing to the formation of mutagenic DBPs with a different standard from that expected after conventional treatment. Therefore it is necessary to reinforce an alert regarding: the presence of hazardous substances in the areas of study, possibly distributed to the population; the need to control, inspect and establish better standards to preserve aquatic life, conserve the sources and potability of the water distributed to the population.