Remoção de saxitoxinas por meio de oxidação com cloro

Abstract

A eutrofização artificial de reservatórios pode ter como consequência a ocorrência de florações de cianobactérias tóxicas e, no Brasil, é crescente o número de relatos de florações da espécie Cylindrospermopsis raciborskii produtora de saxitoxinas. O tratamento constituído por coagulação, floculação, sedimentação e filtração não remove eficientemente as saxitoxinas e outras cianotoxinas dissolvidas, e uma das alternativas que se apresenta é a oxidação com cloro. A oxidação com cloro mostrou-se efetiva na remoção de microcistinas; porém, são escassos os estudos relativos a sua aplicação na remoção de análogos de saxitoxinas. Assim, este trabalho foi conduzido para determinar a efetividade do cloro na oxidação de saxitoxinas, focalizando três variantes desse grupo, a neoSTX, a dcSTX e a STX. Adicionalmente, foi avaliada a influência do pH na cinética de oxidação e a formação de subprodutos, além da realização de ensaios de toxicidade utilizando D. similis e C. silvestrii. Os ensaios foram desenvolvidos em escala de bancada, sendo utilizada água de estudo produzida a partir de compostos oriundos da lise de células de C. raciborskii, submetidos ou não a processo de semipurificação. As doses de cloro aplicadas variaram de 0,8 a 79 mg/L, os valores de pH variaram de 4 a 11 e o tempo de contato chegou a 90 minutos. A demanda de cloro foi elevada nas condições de pH ácidos, sendo maior na água de estudo que continha, além das saxitoxinas, outros produtos extracelulares. Na água de estudo contendo predominantemente saxitoxinas, ocorreram remoções significativas nas condições de pH básico (pH ≥ 8). Nessa condição, com dose de 8 mg/L, e concentração inicial de 68,3 μg/L de neoSTX, 33,3 μg/L de STX e de 16,3 μg/L de dcSTX, após 15 minutos de tempo de contato, não foi mais detectada a presença das variantes neoSTX e STX; entretanto, a variante dcSTX se mostrou mais resistente à oxidação, não sendo detectada somente após o tempo de contato entre 60 e 90 minutos. A cinética da reação foi, portanto, influenciada pela variante de saxitoxina, pelo valor do pH e pela dose de cloro, não tendo sido possível estabelecer a ordem das reações. Para dose de cloro mais elevada (13 mg/L), foi verificada a formação de subprodutos (trialometanos, cloro hidrato, ácidos haloacéticos e haloacetonitrilas), com maior concentração para os trialometanos em valor de pH básico (138,6 μg/L). _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The eutrophication of reservoirs may result in toxic cyanobacteria blooms. In Brazil, reports about Cylindrospermopsis raciborskii bloom with saxitoxins production is increasing. The water treatment consisting of coagulation, flocculation, sedimentation and filtration does not remove efficiently saxitoxins or other cyanotoxins, and one of the alternatives to cope with removal of saxitoxins is the oxidation with chlorine. Chlorine is largely used in the disinfection of drinking water and is effective in removing microcystins, however there are few studies reporting the use of chlorine for oxidation of the various analogs of saxitoxins. Thus, this work was conducted in order to evaluate the effectiveness of chlorine in the oxidation of saxitoxins, focusing on three variants (neoSTX, dcSTX and STX). Additionally, it was analysed the formation of oxidation byproducts and the effluent toxicity, both tested by bioassay methods with invertebrates (D. similis and C. silvestrii). The tests were conducted in bench scale, using water study produced from compounds derived from the lysis of C. raciborskii cells, submitted or not to semipurified process. The applied dosages of chlorine varied from 0.8 mg/L to 79 mg/L, pH values were between 4 and 11 and the contact time reached 90 minutes. Chlorine demand was higher in conditions of acid pH, being higher in the water study that contained, in addition to saxitoxins, other extracellular products. In the semipurified samples, there were significant removals under conditions of basic pH (pH ≥ 8). In this condition, with 8 mg/L, and initial concentration of 68.3 μg/L of neoSTX, 33.3 μg/L of STX and 16.3 μg/L of dcSTX, after 15 minutes of contact time, it was no longer detected the presence of neoSTX and STX variants, however, the dcSTX variant was more resistant to oxidize. This toxin was not detected only after the contact time between 60 and 90 minutes. The kinetics of the reaction was, therefore, influenced by variation of saxitoxin, the value of pH and chlorine dose, and it was not possible to establish the order of reactions. For higher dose of chlorine (13 mg/L), there was the formation of byproducts (trihalomethanes, chlorine hydrate, haloacetic acids and haloacetonitriles) with a higher concentration for trihalomethanes in basic value pH (138.6 μg/L).